岩土工程自动化监测系统及其实践研究

岩土工程自动化监测系统及其实践研究

芦子奕  

浙江亿桥工程技术研究有限公司 浙江 杭州 311100

摘要：自动化技术在中国逐步深入各领域，岩土工程自动化监测成为行业趋势，其相较传统人工监测具有极大的优势。鉴于此自动化监测作为必要手段被逐步应用，本文对自动化监测系统在岩土工程中应用进行分析研究。

关键词：岩土工程；自动监测系统；实践

岩土工程施工期间会对周围的岩土体造成强烈的扰动，可能会发生基坑失稳、山体滑坡、地下渗漏等重大风险。岩土工程第三方监测意义重大，而监测的连续性、密集性以及监测点位范围、空间位置、监测时长让人工监测难以满足要求。自动化监测系统在岩土工程中的应用非常具有必要性。

1岩土工程自动监测系统的应用优势

自动化监测系统具有高便利性、低人工参度、灵活布点、监测范围广、监测不间断、数据处理方便等诸多优点[1]。

1.1高便利性

岩土工程自动监测是一种基于自动化技术的监测系统。当硬件设备安装在相应位置时，系统可以自动采集、处理、传输数据，甚至包括部分后期数据分析。正常情况下，自动化系统的运行速度和稳定性也远超人工。

1.2低人工参与度

在岩土监测中，人工参与程度越高，人为不利因素对监测工作的影响越大。监测工作的质量必须减少人工参与的程度，通过岩土工程自动化监测系统，可以有效替代大部分人工监测工作，达到减少人工参与的目的。人为参与的程度消除了人为不利因素的影响。

1.3灵活布点

岩土工程监测中，可能存在人工难以操作的监测点位，而自动监测系统则有效解决这一问题，可在工程需要点位进行监测点布设而不需考虑人工监测操作限制条件。

1.4监测范围广

在传统岩土监测中，人工监测范围取决于人工视线的长度（借助传统设备的视线长度）和移动对人体的影响，在自动监测系统的监测范围更大的同时，系统的监测效率也得到了提升。

1.5不间断监测

岩土工程自动监测系统运行正常情况下不会出现中断，这是本系统与传统人工监控的最大区别。在传统的人工监测中，出于人体生理需要和工作安全考虑，一般不在夜间进行检测，容易漏掉岩土工程的动态变化。岩土工程自动化监测也可以深入现场环境，持续运行。在日常工作中，需要人工维护系统设备，避免设备损坏等问题。

2岩土工程自动监测系统的具体形式

在社会经济发展过程中，工程机械设备的技术含量显着提高，机械自动化水平不断提高。在这种情况下，工程监测系统受到广泛关注，逐渐成为工程建设中的关键技术力量。在岩土工程中，利用自动化系统开展监测工作，可以进一步促进施工单位技术水平的提高，充分体现施工单位的实力。通过自动化系统，不仅可以加强岩土工程施工方案的设计和基础性能研究，还可以加强对工程运行的监控。

2.1分布式监测

在结合分布式监测的过程中，可以通过计算机处理器结合网络技术对数据进行处理。在数据处理过程中，需要在传感器附近放置一个DAU。基于DAU控制单元，可以有效的进行模拟测量工作，对数据进行A/D转换，然后存储在相应的位置，通过数据通讯进行监控。在采集数据时，将其划分为不同的单元，作为系统中的一个小子系统，对单元数据进行统一管理。将分布式监测应用于岩土工程，整体操作较为简单，可适用于不同的环境，保证岩土工程的监测效果。

目前轨道交通基坑施工过程中，常结合自动化技术开展监测工作，系统采集基坑周边环境信息。基坑施工在进行中，经常受到外荷载、岩土特性、施工组织、地下水等多种因素的影响。采用自动化系统可以有效地实时监控工作，预测施工过程中可能出现的问题，针对施工区域环境数据、基坑事故、救灾萌芽阶段的实时监测。同时，智能评价系统可与自动检测系统相结合，加强对深基坑地质水文情况的掌握。数据还可以模拟判断，基坑健康状况诊断情况，使工程质量得到充分保证[2]。

2.2集中监测

集中监测主要是基于监控系统进行数据监控，采集监控数据信息，将数据存储在计算机中，结合系统进行处理，显示分析结果。在此过程中，终端监控室的工作内容是采集所有数据，有效控制信息采集，通过设备实现自动化处理，并进行数据的远距离传输。在控制室中，计算机起着核心作用，与自动化系统一起控制设备。在实施集中监控的过程中，需要充分连接集线器设备、传感器设备和数据采集器，加强数据采集。集线器设备主要是集线器盒。每次传输数据时，可以切换信号，有效查看传感器的具体工作状态。但这种监测方式在应用过程中，对电缆质量要求高，性能较弱，没有较大的应用和发展空间。

集中监测更适用于小规模监测环境，而大多数岩土工程需要大规模数据采集。因此，这种监测应用并不广泛，但功能强大，可以对区域数据进行针对性的采集，系统易于管理，在使用过程只需要预先进行程序输入。在实施自动预警决策时，主要是基于系统终端分析数据采集设备的实际运行情况，根据运行值判断是否存在异常。当出现异常时，会提醒工作人员及时提示工作人员解决问题。同时，集中监控可以查看数据采集设备的具体运行状态。一般来说，数据采集设备会架设在野外环境中，受自然环境、天气等多种因素的影响，设备相对容易受到损坏。结合集中监控技术，分析数据信息反馈和设备电路传输，判断设备是否能正常运行。例如，在隧道工程开挖支护阶段，利用自动化系统进行监测，采集监测点的三维坐标，分析目标点的安全性。采用集中监控时，当设备出现故障时，可以及时上传，实现对工程情况的准确判断

[3]。

2.3混合监测

混合监测是分布式监控和集中监控的结合。混合监控使用过程中,需结合MCU转换装置实现远程遥控。在采集数据的过程中，可以将传感器信号进行整理，并将型号传递至监测点，进行监测数据的保存和处理。混合监测可长距离对各类信号进行传输，针对大尺度岩土工程来说非常合适。

在混合监控运行过程中，对于MCU转换设备来说，并不是直接对数据进行处理和存储，而是在运行一段时间后自动采集和处理数据，以准备传输工作。混合监测可以远距离传输数据，因此更适用于远距离岩土工程。例如，在车站基坑施工过程中，可采用混合监测方式。在这种情况下，工作人员可以分析两端偏远地点的地质信息，并对信息进行初步安排。整个传输过程比较灵活，可以有很大的提升。提高信息数据整体可扩展性，加强岩土工程建设监测。

3自动监测系统在岩土工程中的应用

在岩土工程中，自动监测系统有很好的应用，可以及时掌握岩土工程的各种信息。通常，岩土工程自动监测系统主要由数据存储、数据传输、数据处理、数据共享、实时监测等部分组成。在岩土工程中，通过岩土自动监测系统的应用，传感器可以自动读取岩土工程相关信息，减少人工操作时间，提高工作效率。这种控制方式可以大大提高监测水平，也可以更好地布置控制点进行搜索，使岩土工程的监测布局更加合理。另外，在岩土自动监测系统的应用中，为了更好的优化传输方式，可采用无限网络或数据调制解调器，以更好的进行数据传输。

结束语

岩土工程作为工程建设领域重要组成，其工程安全性往往对项目整体产生巨大影响。所以为了更好的保证岩土工程的质量，有必要做好岩土工程的监测工作。随着科学技术的不断发展，岩土自动监测系统在岩土工程中得到了很好的应用，可以更好地对岩土工程进行监控，从而更好地保证岩土工程质量。

参考文献

[1]龚涛.自动化监测在市政建设工程中的应用[J].智能城市,2021,7(08):94-95.

[2]高开强.自动化监测系统在深基坑工程中的应用及可靠性分析[J].经纬天地,2021(01):75-78+86.

[3]崔羚,吴巍,程定富.深基坑沉降自动化监测系统的研究与应用[J].中国建筑金属结构,2021(02):114-115.