岩土工程自动化监测系统及应用探究

张德林　王建业

摘要 岩土工程是结构工程学科中的重要方面，也是建筑施工中不可忽视的一个方面。科学技术的发展推动岩土工程监测工作由人工发展为自动化，自动化的监测系统不但可以高效地完成工程监测工作，还可以节省大量的人力和财力。笔者对岩土工程监测工作进行了概况论述，结合大量的实践经验对三种主要的自动监测系统的工作原理和特征进行了阐述，同时也客观地指出自动监测系统存在的不足之处，然后对自动化监测系统的应用优势进行分析。本次研究可以促进自动化监测系统的发展，也能让自动化监测系统走进更多的岩土工程里，完成高效、安全的施工。

关键词 岩土工程；自动化；监测系统；应用

中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号2095—6363（2016）17—0026—01

岩土工程是建筑施工过程中非常重要的一个方面，对于整个建筑施工的质量有着重要的影响。笔者通过长期的工程实践发现，在对工程进行初期的设计工作时，不能准确地预测或者判断出施工过程中岩土表现出的特征，也不能精准地确定施工时可能发生的突发变化。而且，在实际施工的情况与设计时候的预期情况往往都存在着或大或小的误差。虽然岩土工程的质量和安全在很大程度上取决于科学的设计和严谨的施工，但是监测工作的功劳也是不可忽视的。可以说监测工作是贯穿于整个设计和施工过程，因此，对岩土工程的监测研究成为备受人们关注的课题之一，岩土工程自动化监测的工作成果显著。通过大量的实际经验总结得出，岩土工程自动化监测不但能够获取有效的数据，作为工程设计方案修改和施工技术指导工作的重要依据，也可以对设计方案的科学性和具体施工的合理性进行验证，给岩土工程实际施工经验和方法的积累提供可靠的科学依据。笔者本次研究将重点探讨岩土工程自动化监测系统，对其进行分析并讨论自动化监测的形成與应用。希望对岩土工程自动化监测系统的健康发展和顺利应用指明方向。

1岩土工程自动化监测系统的分析

科学技术的日益发展推动了工程施工过程中仪器和技术的发展，监测系统设备也顺应时代发展变得越来越精密，技术含量和操作水平都得到了大幅度地提高。在很多工程监测工作中都使用了具有现代化特征的自动监测系统。在目前的岩土工程领域中，自动化监测系统已经被当作一项非常重要的指标，不仅能够进行岩土工程基本属性的研究、工程施工方案设计的研究，还可以进行实际施工建设的研究和安全运营的研究。所谓岩土工程自动化监控系统是一个系统工程，它综合了工程施工、传感器、测试仪器仪表、微电子、计算机、自动化和通信设备，这些设备和仪表通过组合协同工作。系统的自动化监测包括很多方面，涉及自动采集、自动处理分析数据和自动安全管理等。

1.1自动化集中式的监测系统

监控系统能够实现很多功能，包括监控的数据采集、数据处理、数据存储、监测结果的显示和极限报警等等。现场的数据通过自动采集、自动处理和远程传输后汇集到一组固定的终端监控室里。计算机是自动化监测系统的核心主控设备，它位于终端监控室，和其他监测设备一起组成一个自动化系统。该系统渗透到施工现场的多个方面，多个传感器同时将接收到的信息反馈给主控室。在集中式监测系统中有一个非常重要的器件是集线箱，不仅承担着信号切换的重要任务，同时也对传感器的工作进行巡视和筛选。需要指出的是该系统也存在着一些不足的地方，比如信号质量可能不好，性能不尽完善等。

1.2自动化分布式的监测系统

自动化分布式的监测系统综合了多项先进的电子技术，该系统通常包括3个要素，第一要素是分散控制，第二要素是集中管理，第三要素是通信网络操作。可以说，自动化分布式监测系统是一个集合了许多先进技术的监测系统。该系统将控制单元散步到传感器的周围，经过一系列的处理过程对收集到的信息进行有效地处理，进而实现监测工作。每一个控制单元都是一个小的系统，各个小系统把工作完成了，整个监测任务就完美实现了。

1.3自动化混合式的监测系统

顾名思义，混合式监测系统就是综合了集中式监测系统和分布式监测系统的工作原理而形成的一种监测系统，这种系统具有分布设置的特点，又具有系统分布的特色。在自动化混合式监测系统里采用的遥控转换设备与MCU比较相似，可以把周边的传感器获取到的信息进行有效而完整的收集，与其不同的是没有数据转换的功能和数据存储的功能。自动化混合式的监测系统能够借助传感器周围的转换箱把信号送达监控点，信号传输需要一条总的信号线路。而后，控制点进行模拟信号和数字信号之间的转换，与此同时开展集中的测控工作，再利用计算机技术把获取到的数字进行妥善的存储工作。通过大量的实践和比较研究发现，自动化混合式的监测系统有着非常明显的工作优势，尤其是在长距离传输上优势显著，其应用的灵活性和信息传输的有效性是非常值得赞扬的。

2分析自动化监测系统的应用优势

笔者在列举了三种自动化监测系统的特征和原理之后要对自动监测系统的形成与应用进行阐述。通常自动化监测系统包括5个主要组成部分，第一部分是数据的储存、第二部分是对数据的传输、第三部分是进行实时的监测、第四部分是对监测所得的数据进行处理、第五部分是对数据实现共享功能。笔者对自动化监测系统和人工监测系统进行了比较研究，通过大量的研究工作发现，两者在很多方面都具有显著的区别，而自动化监测系统的优势较为突出。主要体现在以下几个方面。

首先，自动化监测系统在进行监测工作时主要依靠传感器来获取信号，一般情况下，传感器都安装在一些关键的硬件上，在安装完毕的时候，工作人员会观察一段时间确认传感器的工作情况是否稳定，当稳定下来后再进行数据信息的读取工作，这样就在很大程度上减少了人工的参与，也避免了人工作业的主观性干扰。

其次，自动化监测系统可以对施工现场进行全程的监控，该系统所采用的数据存储仪能够实现对施工现场无死角、不限时的监控。

再次，在数据传输的过程中采用比较先进的Modem技术，还对监测系统的电源进行了改革，所使用的电源不是间断的，而是可以一直保持的，进而保证了监测系统的持续工作，让监测系统获取到全面的数据信息。

从表中可以看出，蓝色发光二极管的半角值和视角均小于绿色发光二极管，说明测试的蓝色发光二极管的指向性要比绿色的好。而检测到的两种被测的发光二极管颜色的RGB值与实际值之间存在一定的差距，可能与多种因素有关，需要在以后的设计中加以改进。

4结论

本文在总结其他研究成果的基础上，设计了一种较为简单的，对发光二极管的多种特性进行测试的仪器系统。该仪器易于操作、成本较低，而且具有较强的实用性，可以满足对发光二极管多项参数快速、便捷的测试，测试的准确度也基本符合实际结果。

最后，自动化监测系统所运用的软件具有非常突出的特点，软件的程序不是固定的，而是需要用户结合使用的需要和监测内容进行自行编写，这样就使得自动化监测系统具有个性化的特征，让监测工作更加具有针对性。与此相对应，在监控室的计算机一定要装有与之相关的软件，通过这些软件来实现数据的转换、下载和共享等一系列工作。

3结论

综上所述，岩土工程的施工质量和安全情况不容忽视，而对岩土工程进行实时的监控非常有必要。随着科学技术的发展，监测工作从原来的人工监测也逐渐向自动监测发展，在自动监测系统里融合了很多先进的技术和设备。笔者在本次研究中先对岩土工程监测情况进行简单的概述，然后重点介绍了三种自动化监测系统，又对自动化监测系统的应用优势进行分析。本次研究不但能够给自动化监测系统的应用提供参考，还可以给自动化监测系统的发展提供一些新的启示。endprint