淺析土木工程巖土監(jiān)測自動化

葛凌

合肥工大工程試驗檢測有限責(zé)任公司 安徽 合肥 230009

1 巖土監(jiān)測自動化系統(tǒng)分析

1.1 系統(tǒng)運行結(jié)構(gòu)分析

巖土檢測自動化系統(tǒng)是融合了計算機技術(shù)、信息技術(shù)及通信技術(shù)等諸多高新技術(shù)為一體的對數(shù)據(jù)信息信號實現(xiàn)自動收集、分析與整理的系統(tǒng)，總體而言，其系統(tǒng)的運行結(jié)構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與安全管理，并以上述信息為參考依據(jù)實現(xiàn)設(shè)計方案的確定。

1.2 系統(tǒng)類別分析

對土木工程的巖土監(jiān)測實現(xiàn)自動化監(jiān)測是保證土工工程能夠順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，同時也是幫助土木工程規(guī)避安全風(fēng)險的重要手段?？傮w而言，巖土工程自動化監(jiān)測主要分為3種，分別為自動化集中式的監(jiān)測系統(tǒng)、自動化分布式的監(jiān)測系統(tǒng)和自動化混合式的監(jiān)測系統(tǒng)[1]。

首先，從自動化集中式的監(jiān)測系統(tǒng)的角度來分析。在集中式的自動化監(jiān)測系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對土木工程中所有的巖土數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析與整理，并最終在該系統(tǒng)中保存，同時，集中式的自動化監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離信息傳輸，且所有的數(shù)據(jù)信息均會集中在一個終端監(jiān)控室中被處理，但由于技術(shù)缺陷，該系統(tǒng)的建設(shè)并不完善，在實際使用過程中很容易出現(xiàn)信號電纜穩(wěn)定性不高的問題，致使傳輸?shù)男畔⒋嬖谡`差或丟失，無法保證數(shù)據(jù)信息的真實性與準(zhǔn)確性，故需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的完善才能夠投入到土木工程當(dāng)中去使用。

其次，從自動化分布式的監(jiān)測系統(tǒng)的角度來分析。在自動化分布式的監(jiān)測系統(tǒng)，主要是利用分散控制、集中處理的原理，該系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)構(gòu)成，每一個子系統(tǒng)均會有一個或多個對應(yīng)的檢測部位，各子系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息采集、分析，并將最終的數(shù)據(jù)信息傳遞到主系統(tǒng)當(dāng)中。該系統(tǒng)的最大特點便是能夠?qū)崿F(xiàn)分散控制、集中管理，當(dāng)監(jiān)測過程中存在問題時，其對應(yīng)的子系統(tǒng)會自動的根據(jù)故障特征斷定故障原因及故障點，并自動做出處理反應(yīng)，且在此過程中，并不會影響其他子系統(tǒng)正常的運行，故其在穩(wěn)定性方面占據(jù)著一定的優(yōu)勢。該種監(jiān)測方式操作難度低、流程簡單，且適用性較強，能夠很好地實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測與傳輸，且該系統(tǒng)維修成本低，在一個子系統(tǒng)進(jìn)行維修時也并不會影響其他子系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，且檢測速度較快，故其現(xiàn)階段被廣泛地應(yīng)用于土木工程的巖土監(jiān)測當(dāng)中。

最后，從自動化混合式的監(jiān)測系統(tǒng)的角度來分析。自動化混合式的監(jiān)測系統(tǒng)是在其內(nèi)部采用了集中式的分布模式，是一種綜合性的高效監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)最大的優(yōu)勢便是能夠?qū)崿F(xiàn)良好的遠(yuǎn)距離信息傳輸，但該系統(tǒng)的缺陷便是只能夠?qū)?shù)據(jù)信息信號進(jìn)行收集，并不能夠?qū)ζ溥M(jìn)行分析與整理，而是需要利用一個轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的識別并利用A/D轉(zhuǎn)換和相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析，故目前情況而言，該種巖土監(jiān)測技術(shù)僅被使用于需要長距離傳輸信號的土木工程當(dāng)中，其應(yīng)用范圍存在較大的局限性[2]。

2 土木工程巖土檢測自動化的具體應(yīng)用分析

2.1 工程概況

本文為了更好地分析土木工程中巖土檢測自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，選擇以某土木工程為例，該工程為大壩工程，且在下游設(shè)置了一個電廠。該工程為了更好地進(jìn)行巖土監(jiān)測，選擇將監(jiān)測范圍擴(kuò)大，覆蓋了大壩本體的巖土監(jiān)測、隧洞的巖土檢測及周邊地區(qū)的巖土監(jiān)測。該工程為了更好地完成巖土監(jiān)測，選擇引進(jìn)了大量的監(jiān)測設(shè)備，如氣動式滲壓計、振弦滲壓計等，以便于幫助該工程獲取相關(guān)參數(shù)信息，并實現(xiàn)了自動化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2.2 數(shù)據(jù)的收集與管理

在該工程的巖土監(jiān)測過程中，常存在儀器設(shè)備損壞的問題，故為了減少損耗率，該工程選擇引進(jìn)一套GEMS 800系列滲壓計替代傳統(tǒng)的氣動式滲壓計及振弦滲壓計，并將該系統(tǒng)成為PME系統(tǒng)。該系統(tǒng)的引進(jìn)后，巖土監(jiān)測的相關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集與傳輸效率有所提高，而為了更好地發(fā)揮PME系統(tǒng)功能，該工程還專門為其配備了1臺PC微機，以此來接受PME系統(tǒng)收集和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，同時，還配備了一臺PC機用以直接收集PME系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行了自動存儲，其目的是為了防止由于PME系統(tǒng)故障或PC微機故障導(dǎo)致信息數(shù)據(jù)丟失，且在巖土監(jiān)測的過程中，產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)均被存儲于微機的基礎(chǔ)系統(tǒng)當(dāng)中，且為了提高巖土監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的利用率，該工程選擇在微機的基礎(chǔ)系統(tǒng)當(dāng)中添加數(shù)據(jù)庫計算機程序，該程序的主要功能便是能夠利用微機的基礎(chǔ)系統(tǒng)當(dāng)中數(shù)據(jù)信息進(jìn)行報表制作、繪圖等功能，從而確保巖土監(jiān)測數(shù)據(jù)信息能夠得到充分利用。且制作完成的報表、圖像等信息可在微機的基礎(chǔ)系統(tǒng)上的屏幕中檢索并根據(jù)菜單選擇打印出來。

該工程利用大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建了一個完善的巖土自動化監(jiān)測管理平臺。大數(shù)據(jù)技術(shù)是現(xiàn)代信息化社會發(fā)展的必然產(chǎn)物，同時也是推進(jìn)我國現(xiàn)代社會發(fā)展的重要技術(shù)。大數(shù)據(jù)是一種數(shù)據(jù)的集合，能夠?qū)崿F(xiàn)海量信息的分析、整理與存儲，是以信息數(shù)據(jù)為本質(zhì)的信息技術(shù)，同時，在對大數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)信息挖掘的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對理念、模式、技術(shù)及應(yīng)用的創(chuàng)新，從而達(dá)到不斷優(yōu)化、創(chuàng)新大數(shù)據(jù)技術(shù)的目的，促使大數(shù)據(jù)技術(shù)更適用于現(xiàn)代信息化社會發(fā)展的需求，為現(xiàn)代社會發(fā)展提供輔助型的力量。而該工程利用大數(shù)據(jù)其實就是針對該工程的巖土監(jiān)測建立了一個完善的數(shù)據(jù)庫，在該數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲了該工程建設(shè)及巖土監(jiān)測的各類數(shù)據(jù)信息，相關(guān)工作人員在數(shù)據(jù)庫收集數(shù)據(jù)信息時，便可通過相應(yīng)的技術(shù)收集到想要的信息，提高了信息收集的時效性。同時，大數(shù)據(jù)技術(shù)還能夠幫助該工程建立一個巖土監(jiān)測統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源，經(jīng)過提取、轉(zhuǎn)化、加載完成數(shù)據(jù)的收集，并能夠?qū)?shù)據(jù)存儲與系統(tǒng)當(dāng)中，在該系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對信息數(shù)據(jù)的自動化管理，當(dāng)使用用戶想要收集相關(guān)數(shù)據(jù)時，可根據(jù)權(quán)限在數(shù)據(jù)庫中提取，從而使得數(shù)據(jù)變得可視化[3]。

2.3 自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及遙測儀器的應(yīng)用

儀器的可靠性不能單獨由傳感器的性能來評價應(yīng)當(dāng)評價完整的儀器系統(tǒng)，包括傳感器與電纜(或管道)的組合的長期有效性。應(yīng)該要求制造廠商提供具體的傳感器加電纜和傳感器加管道的組合的性能數(shù)據(jù)，指明壓力范圍、使用壽命、安裝部位。

2.4 測繪技術(shù)應(yīng)用

在土木建筑工程中，若想良好的實現(xiàn)巖土檢測自動化系統(tǒng)的功能，就必須在其中融入地質(zhì)測繪技術(shù)?，F(xiàn)如今，將GPS技術(shù)與遙感技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)測繪技術(shù)當(dāng)中，能夠促使地質(zhì)測繪技術(shù)得到進(jìn)一步的優(yōu)化。通過GPS技術(shù)，相關(guān)工作人員能夠掌握勘察地點，實現(xiàn)對勘察工作的全流程監(jiān)控，同時，通過遙感技術(shù)提升地質(zhì)測繪的準(zhǔn)確的，簡化地質(zhì)測繪流程，促使地質(zhì)測繪工作更加便捷、高效。

3 結(jié)束語

綜上所述，在土木工程中良好的建設(shè)巖土檢測自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動收集、分析與整理，并將數(shù)據(jù)信息自動保存于系統(tǒng)當(dāng)中，這對于保證巖土監(jiān)測工作的時效性及質(zhì)量是十分重要的。在巖土監(jiān)測自動化系統(tǒng)當(dāng)中，主要只利用大數(shù)據(jù)技術(shù)及計算機技術(shù)結(jié)合遙感技術(shù)配合PME系統(tǒng)構(gòu)建的一個完整的巖土監(jiān)測數(shù)據(jù)信息采集、傳輸、分析、整理、存儲的系統(tǒng)，從而促使土木工程巖土監(jiān)測自動化得到進(jìn)一步的優(yōu)化。