基于物联网技术的手机软件与基坑监测系统的研究应用

基于物联网技术的手机软件与基坑监测系统的研究应用

程,婷

中煤地建设工程有限公司   陕西西安  710054

摘要：随着城市建设的不断加速，土地价值越来越高，房产开发企业为最大化的利用土地价值，地下空间（即地下室将由传统的1-2层往更深处发展）的利用会越来越普遍，随着基坑深度的不断增加和地质情况的不断变化，给土方开挖、支护及地下室施工阶段的不安全性带来极大变数，若要保证在上述施工阶段的人员、设备安全，做到事故发生前能提前预警，传统的人工监测模式已达不到其要求，故利用物联网技术，对基坑进行实时监测及预警将是一种常规的监测方式。

关键词：基坑监测；物联网；手机软件

1、研究依据、目的和意义

在基坑开挖及后续施工过程中，因施工振动、荷载增加、地下水位变化、周边环境及基坑支护结构位移等原因的影响会导致周边开裂、沉降、下陷等问题。通过对基坑顶部水平、沉降位移及深层水平位移实施监测，可以提前预知支护结构的安全状态，有利于在出现事故前采取措施，避免基坑事故发生。

传统的基坑监测，既由专职测量员利用仪器定期对基坑及周边建筑物沉降和位移进行观测，同时需要其他人员辅助配合。在基坑开挖过程中，阴雨天气后、基础及主体施工过程中，直至回填完成前均需要进行定时的监测，如发现位移、沉降量较大时还应加强观测。通过监测提前预知支护结构的安全状态，有利于在出现事故前采取措施，避免基坑事故发生。通过对测量数据的分析、处理掌握支护结构和周边环境的稳定性变化规律，修改和确认施工设计及参数。

由于基坑形变是一个持续的过程，受周边环境、天气、施工因素影响较大，传统监测方法不能实时将监测结果反馈到相关施工作业人员，遇有突发状况，不能及时采取补救措施。

而通过手机软件、物联网等技术的结合，实施自动化监测工作，实际上是将监测周期大幅缩短，实现监测结果由点的拟合到实时反馈，实现全天候全气候条件在线监测，获取监测结果的时效性大幅提高。一是提供大量数据用于反馈和优化设计，为改进设计施工提供信息指导，积累施工经验，提供可靠施工工艺，为以后类似的施工提供技术储备。二是可以实现提前预警，在响应时间上真正做到为施工安全保驾护航，保证施工人员的人身不受伤害。

2、主要研究内容

以现有在建项目为依托，利用物联网技术结合传感器、无线发射装置、手机接收软件等，研究现代化的基坑监测方法。

（1）手机巡更系统通过扫描二维码，按照巡更要求清单，更新巡更点状态，满足项目对重大危险源、主材、消防等重点巡查对象的及时性和真实性管理需求；

（2）基坑监测系统运用物联网、移动互联网技术，通过前端检测设备全天监测基坑沉降及位移、锚杆拉力、深层水平位移等基坑数值，实时传输至平台分析，及时发现危险预兆，采取补救措施，根据数据优化设计方案，预防工程安全事故发生；

（3）通过在手机上安装监测软件，让项目管理人员实时了解基坑变形情况，做到合理判断、处置，预防基坑坍塌等事故的发生；

（4）现场安装警报系统，当基坑形变量达到预警值时立即自动发出报警，提醒施工人员即刻撤离。

项目主要技术难点是如何通过物联网技术，将现场传感器采集的数据实时传输到手机。

3、研究方法和技术路线

以安全监管制度为核心，云计算、物联网技术为手段，将科技力量与安全监管制度紧密集合，实现在单一系统平台上集成信息化数据。

通过无线采集终端对各传感器进行数据采集，然后将采集到的数据通过采集仪进行集中汇总后通过无线传输到监测平台，然后平台实时讲信息推送到手机，以便于随时查看。

(1)深层水平位移自动化监测

测量原理（右图）：

点位布设原则：

测斜点在设计图纸明确时，按设计图纸布设；未明确时，可以遵照以下原则实施：①测斜孔布置于基坑四周基坑平面上挠曲计算值最大的位置，一般情况下基坑每侧中部、阳角处的变形较大，因此该处宜设监测孔。②边长大于30m的按间距30m布点对称设置。小于30m的，按1点布置，同一孔测点间距0.5m。③测斜监测总深度应与基坑开挖深度一致，基坑的深度变化处宜增加测点。④基坑开挖次序以及局部挖深会使围护体系最大变形位置发生变化，布置监测孔时应予以考虑。

(2)基坑顶部沉降及水平位移

观测原理：利用激光光束传递监测点与基准点的沉降和位移变化，采集激光发射点和光斑位置采集仪之间的相对位移，主要测量建筑物或监测点的横向位移与竖向沉降等参数。（下图）

结论

基坑监测系统运用物联网、移动互联网技术，为基坑监测提供科学数据，排除人工巡检中凭直观观察判断带来的不确定性因素，提高深基坑施工的安全性。通过现场监测系统将实时数据传送给手机，方便现场相关人员随时掌握基坑形变数据，形成切实有效、方便快捷的深基坑监测体系。对土方开挖、支护、地下室施工过程中可能发生的基坑坍塌等隐患实现提前预警，合理处置，使人员、设备不受损失。减少施工劳动力投入，节省人员、时间，解决传统监测方式带来的人员、计算等繁重程序，提高监测数据的实时性、准确性。且可以在此基础上深化设计，进而延伸到高支模体系监测、塔吊基础沉降监测、外架垂直度监测等。

利用含元路项目基坑（深基坑）开挖这一有利条件，在基坑开挖初期、支护完成后及后续施工阶段来观测不同时段及荷载对基坑变形的影响。一是保证了基坑的安全性，二是为后续类似项目施工积累经验，三是形成自己独立的基坑监测数字系统及装备。