巖土工程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及應(yīng)用探究

張德林　王建業(yè)

摘要 巖土工程是結(jié)構(gòu)工程學(xué)科中的重要方面，也是建筑施工中不可忽視的一個(gè)方面?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)巖土工程監(jiān)測(cè)工作由人工發(fā)展為自動(dòng)化，自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不但可以高效地完成工程監(jiān)測(cè)工作，還可以節(jié)省大量的人力和財(cái)力。筆者對(duì)巖土工程監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行了概況論述，結(jié)合大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)三種主要的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理和特征進(jìn)行了闡述，同時(shí)也客觀地指出自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的不足之處，然后對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析。本次研究可以促進(jìn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展，也能讓自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)走進(jìn)更多的巖土工程里，完成高效、安全的施工。

關(guān)鍵詞 巖土工程；自動(dòng)化；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號(hào) TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào)2095—6363（2016）17—0026—01

巖土工程是建筑施工過程中非常重要的一個(gè)方面，對(duì)于整個(gè)建筑施工的質(zhì)量有著重要的影響。筆者通過長(zhǎng)期的工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在對(duì)工程進(jìn)行初期的設(shè)計(jì)工作時(shí)，不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)或者判斷出施工過程中巖土表現(xiàn)出的特征，也不能精準(zhǔn)地確定施工時(shí)可能發(fā)生的突發(fā)變化。而且，在實(shí)際施工的情況與設(shè)計(jì)時(shí)候的預(yù)期情況往往都存在著或大或小的誤差。雖然巖土工程的質(zhì)量和安全在很大程度上取決于科學(xué)的設(shè)計(jì)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕ぃ潜O(jiān)測(cè)工作的功勞也是不可忽視的?？梢哉f監(jiān)測(cè)工作是貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)和施工過程，因此，對(duì)巖土工程的監(jiān)測(cè)研究成為備受人們關(guān)注的課題之一，巖土工程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的工作成果顯著。通過大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出，巖土工程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)不但能夠獲取有效的數(shù)據(jù)，作為工程設(shè)計(jì)方案修改和施工技術(shù)指導(dǎo)工作的重要依據(jù)，也可以對(duì)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和具體施工的合理性進(jìn)行驗(yàn)證，給巖土工程實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)和方法的積累提供可靠的科學(xué)依據(jù)。筆者本次研究將重點(diǎn)探討巖土工程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行分析并討論自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的形成與應(yīng)用。希望對(duì)巖土工程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的健康發(fā)展和順利應(yīng)用指明方向。

1巖土工程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分析

科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展推動(dòng)了工程施工過程中儀器和技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備也順應(yīng)時(shí)代發(fā)展變得越來越精密，技術(shù)含量和操作水平都得到了大幅度地提高。在很多工程監(jiān)測(cè)工作中都使用了具有現(xiàn)代化特征的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在目前的巖土工程領(lǐng)域中，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)被當(dāng)作一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，不僅能夠進(jìn)行巖土工程基本屬性的研究、工程施工方案設(shè)計(jì)的研究，還可以進(jìn)行實(shí)際施工建設(shè)的研究和安全運(yùn)營的研究。所謂巖土工程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，它綜合了工程施工、傳感器、測(cè)試儀器儀表、微電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和通信設(shè)備，這些設(shè)備和儀表通過組合協(xié)同工作。系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)包括很多方面，涉及自動(dòng)采集、自動(dòng)處理分析數(shù)據(jù)和自動(dòng)安全管理等。

1.1自動(dòng)化集中式的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)很多功能，包括監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、監(jiān)測(cè)結(jié)果的顯示和極限報(bào)警等等?，F(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)通過自動(dòng)采集、自動(dòng)處理和遠(yuǎn)程傳輸后匯集到一組固定的終端監(jiān)控室里。計(jì)算機(jī)是自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心主控設(shè)備，它位于終端監(jiān)控室，和其他監(jiān)測(cè)設(shè)備一起組成一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)滲透到施工現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)方面，多個(gè)傳感器同時(shí)將接收到的信息反饋給主控室。在集中式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中有一個(gè)非常重要的器件是集線箱，不僅承擔(dān)著信號(hào)切換的重要任務(wù)，同時(shí)也對(duì)傳感器的工作進(jìn)行巡視和篩選。需要指出的是該系統(tǒng)也存在著一些不足的地方，比如信號(hào)質(zhì)量可能不好，性能不盡完善等。

1.2自動(dòng)化分布式的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

自動(dòng)化分布式的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜合了多項(xiàng)先進(jìn)的電子技術(shù)，該系統(tǒng)通常包括3個(gè)要素，第一要素是分散控制，第二要素是集中管理，第三要素是通信網(wǎng)絡(luò)操作?？梢哉f，自動(dòng)化分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)集合了許多先進(jìn)技術(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)將控制單元散步到傳感器的周圍，經(jīng)過一系列的處理過程對(duì)收集到的信息進(jìn)行有效地處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)工作。每一個(gè)控制單元都是一個(gè)小的系統(tǒng)，各個(gè)小系統(tǒng)把工作完成了，整個(gè)監(jiān)測(cè)任務(wù)就完美實(shí)現(xiàn)了。

1.3自動(dòng)化混合式的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

顧名思義，混合式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是綜合了集中式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理而形成的一種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)具有分布設(shè)置的特點(diǎn)，又具有系統(tǒng)分布的特色。在自動(dòng)化混合式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)里采用的遙控轉(zhuǎn)換設(shè)備與MCU比較相似，可以把周邊的傳感器獲取到的信息進(jìn)行有效而完整的收集，與其不同的是沒有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的功能和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。自動(dòng)化混合式的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠借助傳感器周圍的轉(zhuǎn)換箱把信號(hào)送達(dá)監(jiān)控點(diǎn)，信號(hào)傳輸需要一條總的信號(hào)線路。而后，控制點(diǎn)進(jìn)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，與此同時(shí)開展集中的測(cè)控工作，再利用計(jì)算機(jī)技術(shù)把獲取到的數(shù)字進(jìn)行妥善的存儲(chǔ)工作。通過大量的實(shí)踐和比較研究發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)化混合式的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有著非常明顯的工作優(yōu)勢(shì)，尤其是在長(zhǎng)距離傳輸上優(yōu)勢(shì)顯著，其應(yīng)用的靈活性和信息傳輸?shù)挠行允欠浅Ｖ档觅潛P(yáng)的。

2分析自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

筆者在列舉了三種自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特征和原理之后要對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的形成與應(yīng)用進(jìn)行闡述。通常自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括5個(gè)主要組成部分，第一部分是數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、第二部分是對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸、第三部分是進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)、第四部分是對(duì)監(jiān)測(cè)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、第五部分是對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享功能。筆者對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和人工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了比較研究，通過大量的研究工作發(fā)現(xiàn)，兩者在很多方面都具有顯著的區(qū)別，而自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)較為突出。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

首先，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作時(shí)主要依靠傳感器來獲取信號(hào)，一般情況下，傳感器都安裝在一些關(guān)鍵的硬件上，在安裝完畢的時(shí)候，工作人員會(huì)觀察一段時(shí)間確認(rèn)傳感器的工作情況是否穩(wěn)定，當(dāng)穩(wěn)定下來后再進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的讀取工作，這樣就在很大程度上減少了人工的參與，也避免了人工作業(yè)的主觀性干擾。

其次，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全程的監(jiān)控，該系統(tǒng)所采用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儀能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)無死角、不限時(shí)的監(jiān)控。

再次，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中采用比較先進(jìn)的Modem技術(shù)，還對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電源進(jìn)行了改革，所使用的電源不是間斷的，而是可以一直保持的，進(jìn)而保證了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的持續(xù)工作，讓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲取到全面的數(shù)據(jù)信息。

從表中可以看出，藍(lán)色發(fā)光二極管的半角值和視角均小于綠色發(fā)光二極管，說明測(cè)試的藍(lán)色發(fā)光二極管的指向性要比綠色的好。而檢測(cè)到的兩種被測(cè)的發(fā)光二極管顏色的RGB值與實(shí)際值之間存在一定的差距，可能與多種因素有關(guān)，需要在以后的設(shè)計(jì)中加以改進(jìn)。

4結(jié)論

本文在總結(jié)其他研究成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種較為簡(jiǎn)單的，對(duì)發(fā)光二極管的多種特性進(jìn)行測(cè)試的儀器系統(tǒng)。該儀器易于操作、成本較低，而且具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可以滿足對(duì)發(fā)光二極管多項(xiàng)參數(shù)快速、便捷的測(cè)試，測(cè)試的準(zhǔn)確度也基本符合實(shí)際結(jié)果。

最后，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所運(yùn)用的軟件具有非常突出的特點(diǎn)，軟件的程序不是固定的，而是需要用戶結(jié)合使用的需要和監(jiān)測(cè)內(nèi)容進(jìn)行自行編寫，這樣就使得自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有個(gè)性化的特征，讓監(jiān)測(cè)工作更加具有針對(duì)性。與此相對(duì)應(yīng)，在監(jiān)控室的計(jì)算機(jī)一定要裝有與之相關(guān)的軟件，通過這些軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、下載和共享等一系列工作。

3結(jié)論

綜上所述，巖土工程的施工質(zhì)量和安全情況不容忽視，而對(duì)巖土工程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控非常有必要。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)測(cè)工作從原來的人工監(jiān)測(cè)也逐漸向自動(dòng)監(jiān)測(cè)發(fā)展，在自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)里融合了很多先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。筆者在本次研究中先對(duì)巖土工程監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的概述，然后重點(diǎn)介紹了三種自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，又對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析。本次研究不但能夠給自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用提供參考，還可以給自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展提供一些新的啟示。endprint