張明棟

【摘要】物聯網技術是信息科技產業(yè)的第三次革命，所具有的智能化識別功能、跟蹤定位功能可以滿足當代社會發(fā)展的主要需求。從當前物聯網技術的應用來看，在建筑物監(jiān)測預警、基坑監(jiān)測中的應用已經十分的廣泛，所取得的效果是值得肯定的，非常值得推廣應用。針對于此，本文對基于物聯網技術的自動化監(jiān)測作較為系統(tǒng)的分析論述，期望能夠為從事此類研究的朋友們提供一些建設性意見。

【關鍵詞】物聯網技術;自動化監(jiān)測;基坑監(jiān)測

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

可以說，現代社會發(fā)展對物聯網技術和自動化監(jiān)測有著很高的依賴性，尤其是自動化監(jiān)測已經深刻融入到了我們的生產生活中，極大的推動了社會的發(fā)展。在近年來的研究中，物聯網技術憑借諸多優(yōu)勢進一步革新和完善了自動化監(jiān)測，越來越多的領域開始注重物聯網技術和自動化監(jiān)測的應用，尤其是在建筑物監(jiān)測預警和基坑監(jiān)測中得到了廣泛的應用。進一步推廣和發(fā)展基于物聯網技術的自動化監(jiān)測已經顯得尤為必要，務必給予高度的重視。

1、物聯網技術與自動化監(jiān)測

物聯網技術在實際應用時需要借助信息傳感設備，在某一種約定協議下可以將物體與網絡連接起來，此時所連接的物體可以通過信息傳播媒介來完成信息的通信與交換，最終實現智能化定位與跟蹤監(jiān)管。總的來說，物聯網技術之所以具備顯著的優(yōu)勢，最為主要的一點原因便是擁有著兩項關鍵性技術，一是傳感器技術，二是嵌入式技術。以其中的傳感器技術為例來說，是一種計算機應用過程中的關鍵性技術，可以模擬信號轉變?yōu)閿底中盘朳1]。再比如嵌入式技術作為一種復雜技術，糅雜著計算機軟硬件、電子應用技術、集成電路技術、傳感器技術，在整個物聯網技術中扮演著核心角色。

自動化監(jiān)測是相對于人工監(jiān)測而言的，自動化監(jiān)測的出現與應用革新了人工監(jiān)測的固有局限性，滿足了諸多行業(yè)領域的需求。就自動化監(jiān)測的優(yōu)勢來說，集中體現在四個方面。一是不會受到復雜氣象環(huán)境與交通條件的限制，應對外界影響因素的能力較強;二是可以大大降低人為干預因素的影響，可以說，自動化監(jiān)測所采集的信息數據是所采即所現，完全不會受到人為因素的影響;三是自動化監(jiān)測的數據有著實時性和全生命周期的顯著性特點，可以采集到每一個時間節(jié)點的數據，能夠獲得完整且準確的信息數據。如圖1，自動化監(jiān)測在物聯網中應用。

2、物聯網技術在基坑自動化監(jiān)測中的應用

從當前階段我們國家所使用的基坑監(jiān)測技術來看，幾乎所有的深基坑工程都已經實現了施工期監(jiān)測，可以通過設定監(jiān)測項目的控制值來確保基坑施工的安全。常用的基坑監(jiān)測測試項目主要包括六類，一是水平位移監(jiān)測，二是圍護結構深層水平位移監(jiān)測，三是豎向位移監(jiān)測，四是支撐體系軸力監(jiān)測，五是地下水位監(jiān)測，六是周圍環(huán)境監(jiān)測。但在實際的監(jiān)測項目中，所使用的人工監(jiān)測方式存在著較多的局限性，一是時效性不足，無法及時的采集到數據，且處理數據的工作量大，所出現的險情無法及時監(jiān)測和上報;二是人工監(jiān)測方式存在著明顯耗費人工的問題，通常一個基坑監(jiān)測項目至少需要3-5人來完成。針對于此，必須謀求基坑項目的自動化監(jiān)測，逐步實現基坑監(jiān)測的自動化。結合基坑項目的特點，所使用的監(jiān)測技術應該具有六個方面的顯著特點，一是統(tǒng)一解算，二是設備兼容，三是自動監(jiān)測，四是誤差消除，五是智能報告，六是智能預警。以其中的自動監(jiān)測為例來說，必須可以自動監(jiān)測、遠程傳輸，可以在無人值守的狀態(tài)下實現監(jiān)測項目的自動化。再以誤差消除為例來說，需要結合監(jiān)測場景、間接平差、條件平差、異步組合平差這些技術來最大限度減少監(jiān)測所產生的隨機和系統(tǒng)誤差。如圖2，某基坑監(jiān)測預警平臺在物聯網中主要業(yè)務流程。

在受到成本、技術等因素的限制，很長一段時間內基坑監(jiān)測均無法實現真正意義上的自動化監(jiān)測，對人工監(jiān)測有著很高的依賴。目前所使用的NB-IOT物聯網自動化監(jiān)測技術打破了傳統(tǒng)人工監(jiān)測方式的局限性，且在近年來的物聯網技術發(fā)展中，NB-IOT物聯網自動化監(jiān)測技術在基坑監(jiān)測項目中的應用越來越廣泛，所取得的成效是非常值得肯定的。具體來說，NB-IOT物聯網自動化監(jiān)測技術可以借助NB-IOT網絡通信技術傳輸設置來采集到現場的數據，主要是采集被測物體的傳感器記錄數據，而后再使用后臺處理軟件來完成數據的計算、分析和展示。因此可以說，NB-IOT物聯網自動化監(jiān)測技術在實際應用時主要的組成部分包括后臺處理軟件、數據采集系統(tǒng)、傳感器、供電系統(tǒng)、NB-IOT數據傳輸系統(tǒng)。從當前NB-IOT物聯網自動化監(jiān)測技術的實際應用來看，所具有的優(yōu)勢是十分顯著的，包括低功耗、獨立載波、窄寬帶、速率低、廣覆蓋、低成本、雙向通訊、穩(wěn)定性高。在基坑監(jiān)測中可以使用的低功耗數據采集傳輸設備主要有無線爆破測振儀、多功能低功耗終端、綜合型4/8/16/32通道終端、RS485通道終端、單節(jié)點震動、NB無線水位計、微芯樁監(jiān)測儀。所使用的自動化監(jiān)測原件主要有GNSS定位接收機、三維超聲波位移計、高支模監(jiān)測節(jié)點、智能全向位移計、壓力式靜力水準儀、激光測距儀。

以水平位移和豎向位移的監(jiān)測為例來說，基坑現場測量可以通過測量機器人、棱鏡、移動手簿、采集端APP來協助完成，儀器可以通過現場固定安裝或移動的方式來使用。如圖3，測量機器人在物聯網基坑自動化監(jiān)測中應用。

再以土體深層水平位移監(jiān)測為例來說，所使用的陣列式位移計有著很好的應用優(yōu)勢，非常適合應用在路基、基坑、巖體滑坡、面板壩、土石壩等支護結構深層水平位移的測量中[2]。在實際開展基坑工程的自動化監(jiān)測時，可以將所選用的傳感器預埋或安裝到測斜孔內，對于長期的基坑監(jiān)測項目可以優(yōu)先采取預埋方式，這樣測量的重復性會更高。除此之外，在長時間的實踐應用過程中發(fā)現，借助NB-IOT物聯網自動化監(jiān)測技術來開展基坑測量工作時，能夠實現深層水平位移測量的自動化采集，且具備實時無線傳輸的功能。如圖4，土體深層水平位移物聯網基坑自動化監(jiān)測中的應用。

3、物聯網技術在建筑物監(jiān)測預警中的應用

就房屋建筑工程中的安全要素來說，主要包括三點，一是位移，二是傾斜，三是裂縫。以其中的位移為例來說，包括水平位移和垂直沉降位移這兩種，可以評定出建筑物是否存在坍塌風險。再以裂縫為例來說，當房屋建筑的基礎結構出現了不均勻沉降問題時，即會形成裂縫，對整個建筑物的安全性與穩(wěn)定性有很大的危害。針對于此，物聯網技術中的傳感器技術可以發(fā)揮出很好的效果，當前所使用的各類傳感器有顯著的優(yōu)勢。

目前建筑物監(jiān)測預警中所使用的傳感器包括四類，一是位移傳感器，二是沉降傳感器，三是裂縫傳感器，四是傾角傳感器。以沉降傳感器為例，常使用的是靜力水準儀，可以將沉降位移點設置在地基、沉降縫。如圖5，靜力水準儀在建筑物沉降監(jiān)測中的應用。

在傾角傳感器應用中，可以借助傾角傳感器來動態(tài)監(jiān)測出水平面傾角發(fā)生變化，通常可以將傾角傳感器布設在房屋的四角。

在預警系統(tǒng)的建設中，可以預先結合房屋建筑物的設計和施工特點來設置閾值，若是發(fā)現監(jiān)測結果大于閾值，則系統(tǒng)可以自動發(fā)出預警信號，包括聲光預警、短信提示，繼而制定出行之有效的安全防護措施，這樣可以大大避免房屋建筑物坍塌風險，不良影響可以控制至最低[3]。

在建筑物監(jiān)測預警的架構中，憑借物聯網技術的優(yōu)勢，所建設的架構包括三層結構，一是數據采集模塊，二是數據傳輸模塊，三是數據處理與監(jiān)控模塊，均有著自動化監(jiān)測的優(yōu)勢。在數據采集模塊中，通過設置多類傳感器，可以快速且精準的獲取到外界壓力等數據。在數據傳輸模塊中，采用的是無線傳輸方式，因而可以滿足即時傳輸的要求。在數據處理與監(jiān)控模塊中，物聯網技術可以與大數據技術結合起來使用，所設置的數據分析軟件可以詳實掌握建筑物的整體情況，較準確掌握發(fā)生損壞的具體位置[4]?？偟膩碚f，在建筑物監(jiān)測預警中，所引入的物聯網技術可以發(fā)揮出很顯著的優(yōu)勢，所配備的各類傳感器可以精準獲取數據，最終由終端設備深度分析數據，所掌握的風險信息可以為建筑物的安全使用提供保障。

結語：

物聯網技術的應用優(yōu)勢尤為顯著，在當今社會發(fā)展中所起到的作用越來越顯著，對自動化監(jiān)測可以起到很好的支撐。當前基于物聯網技術的自動化監(jiān)測廣泛應用在建筑物監(jiān)測預警、基坑監(jiān)測等方面，值得進一步推廣應用，針對實際應用過程中所存在的不足，后續(xù)要進一步加大研究力度，以便掌握更多的專業(yè)知識，更好的發(fā)揮出物聯網技術的自動化監(jiān)測優(yōu)勢，推動社會的更好發(fā)展。

參考文獻：

[1]張凡榮.物聯網技術與應用研究[J].科技資訊，2020，585（12）：15-16.

[2]孫元帝，孟凡明，孫志鋮，等.自動化監(jiān)測系統(tǒng)在深基坑監(jiān)測中的應用[J].冶金叢刊，2020，05（05）：59-60.

[3]江羽蕙.物聯網技術對智能建筑成本控制和工程造價分析[J].大眾標準化，2020，321（10）：55-56.

[4]柏彬，陳勇，杜長青.基于物聯網技術的智能安全監(jiān)控建筑信息模型[J].工業(yè)建筑，2020，50（04）：175-179.