基于物联网技术的自动化监测

张明栋

【摘要】物联网技术是信息科技产业的第三次革命，所具有的智能化识别功能、跟踪定位功能可以满足当代社会发展的主要需求。从当前物联网技术的应用来看，在建筑物监测预警、基坑监测中的应用已经十分的广泛，所取得的效果是值得肯定的，非常值得推广应用。针对于此，本文对基于物联网技术的自动化监测作较为系统的分析论述，期望能够为从事此类研究的朋友们提供一些建设性意见。

【关键词】物联网技术;自动化监测;基坑监测

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

可以说，现代社会发展对物联网技术和自动化监测有着很高的依赖性，尤其是自动化监测已经深刻融入到了我们的生产生活中，极大的推动了社会的发展。在近年来的研究中，物联网技术凭借诸多优势进一步革新和完善了自动化监测，越来越多的领域开始注重物联网技术和自动化监测的应用，尤其是在建筑物监测预警和基坑监测中得到了广泛的应用。进一步推广和发展基于物联网技术的自动化监测已经显得尤为必要，务必给予高度的重视。

1、物联网技术与自动化监测

物联网技术在实际应用时需要借助信息传感设备，在某一种约定协议下可以将物体与网络连接起来，此时所连接的物体可以通过信息传播媒介来完成信息的通信与交换，最终实现智能化定位与跟踪监管。总的来说，物联网技术之所以具备显著的优势，最为主要的一点原因便是拥有着两项关键性技术，一是传感器技术，二是嵌入式技术。以其中的传感器技术为例来说，是一种计算机应用过程中的关键性技术，可以模拟信号转变为数字信号[1]。再比如嵌入式技术作为一种复杂技术，糅杂着计算机软硬件、电子应用技术、集成电路技术、传感器技术，在整个物联网技术中扮演着核心角色。

自动化监测是相对于人工监测而言的，自动化监测的出现与应用革新了人工监测的固有局限性，满足了诸多行业领域的需求。就自动化监测的优势来说，集中体现在四个方面。一是不会受到复杂气象环境与交通条件的限制，应对外界影响因素的能力较强;二是可以大大降低人为干预因素的影响，可以说，自动化监测所采集的信息数据是所采即所现，完全不会受到人为因素的影响;三是自动化监测的数据有着实时性和全生命周期的显著性特点，可以采集到每一个时间节点的数据，能够获得完整且准确的信息数据。如图1，自动化监测在物联网中应用。

2、物联网技术在基坑自动化监测中的应用

从当前阶段我们国家所使用的基坑监测技术来看，几乎所有的深基坑工程都已经实现了施工期监测，可以通过设定监测项目的控制值来确保基坑施工的安全。常用的基坑监测测试项目主要包括六类，一是水平位移监测，二是围护结构深层水平位移监测，三是竖向位移监测，四是支撑体系轴力监测，五是地下水位监测，六是周围环境监測。但在实际的监测项目中，所使用的人工监测方式存在着较多的局限性，一是时效性不足，无法及时的采集到数据，且处理数据的工作量大，所出现的险情无法及时监测和上报;二是人工监测方式存在着明显耗费人工的问题，通常一个基坑监测项目至少需要3-5人来完成。针对于此，必须谋求基坑项目的自动化监测，逐步实现基坑监测的自动化。结合基坑项目的特点，所使用的监测技术应该具有六个方面的显著特点，一是统一解算，二是设备兼容，三是自动监测，四是误差消除，五是智能报告，六是智能预警。以其中的自动监测为例来说，必须可以自动监测、远程传输，可以在无人值守的状态下实现监测项目的自动化。再以误差消除为例来说，需要结合监测场景、间接平差、条件平差、异步组合平差这些技术来最大限度减少监测所产生的随机和系统误差。如图2，某基坑监测预警平台在物联网中主要业务流程。

在受到成本、技术等因素的限制，很长一段时间内基坑监测均无法实现真正意义上的自动化监测，对人工监测有着很高的依赖。目前所使用的NB-IOT物联网自动化监测技术打破了传统人工监测方式的局限性，且在近年来的物联网技术发展中，NB-IOT物联网自动化监测技术在基坑监测项目中的应用越来越广泛，所取得的成效是非常值得肯定的。具体来说，NB-IOT物联网自动化监测技术可以借助NB-IOT网络通信技术传输设置来采集到现场的数据，主要是采集被测物体的传感器记录数据，而后再使用后台处理软件来完成数据的计算、分析和展示。因此可以说，NB-IOT物联网自动化监测技术在实际应用时主要的组成部分包括后台处理软件、数据采集系统、传感器、供电系统、NB-IOT数据传输系统。从当前NB-IOT物联网自动化监测技术的实际应用来看，所具有的优势是十分显著的，包括低功耗、独立载波、窄宽带、速率低、广覆盖、低成本、双向通讯、稳定性高。在基坑监测中可以使用的低功耗数据采集传输设备主要有无线爆破测振仪、多功能低功耗终端、综合型4/8/16/32通道终端、RS485通道终端、单节点震动、NB无线水位计、微芯桩监测仪。所使用的自动化监测原件主要有GNSS定位接收机、三维超声波位移计、高支模监测节点、智能全向位移计、压力式静力水准仪、激光测距仪。

以水平位移和竖向位移的监测为例来说，基坑现场测量可以通过测量机器人、棱镜、移动手簿、采集端APP来协助完成，仪器可以通过现场固定安装或移动的方式来使用。如图3，测量机器人在物联网基坑自动化监测中应用。

再以土体深层水平位移监测为例来说，所使用的阵列式位移计有着很好的应用优势，非常适合应用在路基、基坑、岩体滑坡、面板坝、土石坝等支护结构深层水平位移的测量中[2]。在实际开展基坑工程的自动化监测时，可以将所选用的传感器预埋或安装到测斜孔内，对于长期的基坑监测项目可以优先采取预埋方式，这样测量的重复性会更高。除此之外，在长时间的实践应用过程中发现，借助NB-IOT物联网自动化监测技术来开展基坑测量工作时，能够实现深层水平位移测量的自动化采集，且具备实时无线传输的功能。如图4，土体深层水平位移物联网基坑自动化监测中的应用。

3、物联网技术在建筑物监测预警中的应用

就房屋建筑工程中的安全要素来说，主要包括三点，一是位移，二是倾斜，三是裂缝。以其中的位移为例来说，包括水平位移和垂直沉降位移这两种，可以评定出建筑物是否存在坍塌风险。再以裂缝为例来说，当房屋建筑的基础结构出现了不均匀沉降问题时，即会形成裂缝，对整个建筑物的安全性与稳定性有很大的危害。针对于此，物联网技术中的传感器技术可以发挥出很好的效果，当前所使用的各类传感器有显著的优势。

目前建筑物监测预警中所使用的传感器包括四类，一是位移传感器，二是沉降传感器，三是裂缝传感器，四是倾角传感器。以沉降传感器为例，常使用的是静力水准仪，可以将沉降位移点设置在地基、沉降缝。如图5，静力水准仪在建筑物沉降监测中的应用。

在倾角传感器应用中，可以借助倾角传感器来动态监测出水平面倾角发生变化，通常可以将倾角传感器布设在房屋的四角。

在预警系统的建设中，可以预先结合房屋建筑物的设计和施工特点来设置阈值，若是发现监测结果大于阈值，则系统可以自动发出预警信号，包括声光预警、短信提示，继而制定出行之有效的安全防护措施，这样可以大大避免房屋建筑物坍塌风险，不良影响可以控制至最低[3]。

在建筑物监测预警的架构中，凭借物联网技术的优势，所建设的架构包括三层结构，一是数据采集模块，二是数据传输模块，三是数据处理与监控模块，均有着自动化监测的优势。在数据采集模块中，通过设置多类传感器，可以快速且精准的获取到外界压力等数据。在数据传输模块中，采用的是无线传输方式，因而可以满足即时传输的要求。在数据处理与监控模块中，物联网技术可以与大数据技术结合起来使用，所设置的数据分析软件可以详实掌握建筑物的整体情况，较准确掌握发生损坏的具体位置[4]。总的来说，在建筑物监测预警中，所引入的物联网技术可以发挥出很显著的优势，所配备的各类传感器可以精准获取数据，最终由终端设备深度分析数据，所掌握的风险信息可以为建筑物的安全使用提供保障。

结语：

物联网技术的应用优势尤为显著，在当今社会发展中所起到的作用越来越显著，对自动化监测可以起到很好的支撑。当前基于物联网技术的自动化监测广泛应用在建筑物监测预警、基坑监测等方面，值得进一步推广应用，针对实际应用过程中所存在的不足，后续要进一步加大研究力度，以便掌握更多的专业知识，更好的发挥出物联网技术的自动化监测优势，推动社会的更好发展。

参考文献：

[1]张凡荣.物联网技术与应用研究[J].科技资讯，2020，585（12）：15-16.

[2]孙元帝，孟凡明，孙志铖，等.自动化监测系統在深基坑监测中的应用[J].冶金丛刊，2020，05（05）：59-60.

[3]江羽蕙.物联网技术对智能建筑成本控制和工程造价分析[J].大众标准化，2020，321（10）：55-56.

[4]柏彬，陈勇，杜长青.基于物联网技术的智能安全监控建筑信息模型[J].工业建筑，2020，50（04）：175-179.