建筑變形監測智能化數據采集系統的設計

江寧　賈超

摘要：針對建筑變形監測數據處理的采集過程，提出構建智能化數據采集系統的技術路線，給出了系統總體構架圖，論述了建筑變形監測數據采集電子手簿的設計流程，制作了用于精密水準測量的電子手簿，并運用一個實例驗證了建筑變形監測智能化數據采集系統的優勢。

關鍵詞：變形監測;數據采集;沉降觀測;系統設計

中圖分類號：TU196.1

文獻標識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.049

1 引言

建筑變形監測是指在建筑物施工及使用期限內，對建筑物的位移和沉降實施的檢查、監控工作，運用的手段涉及到測繪、巖土和結構等多個專業。監測數據無疑是整個工程的核心內容，數據的處理速度和準確度對于監測信息的及時、有效反饋有著至關重要的影響。為了提高數據的處理效率、減少人為誤差，筆者提出構建一種智能化數據采集系統。

在建筑變形監測數據采集和處理的過程中，盡量減少人工手動干預導致的人為誤差，提高數據采集和處理的速度，運用測量儀器的自動存儲功能及電子手簿技術，將野外監測原始數據直接儲存為能夠與計算機互操作的電子數據。在內業數據處理中，運用相關軟件直接進行可用數據的提取、計算、分析、報表輸出以及Web方式數據反饋，實現鼠標輕輕一點就能夠得到最終成果的“一鍵式”反饋功能。

2 系統總體構架

建筑變形監測智能化數據采集系統涉及到的內容有測量電子手簿，測量原始數據（文件）的傳輸與轉換，數據的智能化計算、分析及報表輸出。以上內容組成了建筑變形監測的內外業一體化、辦公的無紙化和實時監控的信息化。

在監測外業工作開展時，如果監測儀器不具備存儲野外數據的條件，可以使用電子手簿進行第一手數據的采集，目前很多單位使用如PC-1500、PC-E500和掌上電腦（PDA）作為電子手簿，內含數據采集程序。隨著智能手機的迅速升級，也可以采用智能手機作為電子手簿。

3 系統設計圖

系統框架如圖1所示。

4 系統的實現

4.1 手機電子手簿的制作

在野外測量工作當中，傳統的方法是將觀測數據記錄在紙質的測量手簿上，傳統的紙質記錄不利于高效率進行內業計算機平差，而使用電子手簿無疑是實現內外業一體化的重要方法。電子手簿可以存儲觀測數據，并按相應的格式進行輸出和記錄。大部分測量儀器內藏存儲模塊或配有專用電子記錄器（電子手簿）。此外，也可以用PDA作為平臺，以嵌入式語言開發數據采集軟件。目前，PDA已經被智能手機所取代，基于Android SDK進行嵌入式編程，可以制作適用于Android手機的電子手簿，但是編寫軟件的過程比較復雜，開發周期時間長，對編程技術要求較高。如果利用Excel制作手簿表格并存人手機，則能在一定程度上提高工作效率。這種電子手簿適用于沒有自動記錄功能的光學精密水準儀，如徠卡NA2精密水準儀，以一級變形監測為例，利用Excel內置的公式編輯功能，制作的電子手簿如表1所示。

4.2 測量電子手簿的應用實例

在建筑沉降觀測當中，使用智能手機作為沉降觀測電子手簿的載體，配合徠卡NA2型精密水準儀進行建筑物沉降觀測，收到了良好的效果，極大提高了水準內業工作的效率。

在外業工作中，用上述電子手簿進行水準儀觀測讀數記錄，數據校核過程在手簿中自動完成，如果測站超限，電子手簿可進行自動提醒，不需要測量人員手動計算限差，極大程度上避免了人為錯誤。

在觀測數據記錄完成以后，手簿內置的公式可以自動對閉合差進行計算。2018-11-06進行沉降觀測時的數據記錄如表2所示。

在內業數據處理時，通過USB數據線，將電子手簿表格存儲到計算機中，用文件格式轉換，將手簿的EXCEL文檔轉換為為平差軟件（例如COSA、EasyMap和南方平差易等）識別的格式，然后利用平差軟件進行嚴密平差。最終的平差結果如圖2所示。

5 總結

建筑變形監測智能化數據采集系統需要運用到測繪科學與技術、計算機軟件技術、網絡技術、巖土科學等多方面的知識。電子手簿的利用提高了外業數據記錄的便捷性和內業數據處理的速度，現已經成了監測工作中不可或缺的部分，尤其在沉降觀測過程中發揮舉足輕重的作用。通過使用建筑變形監測智能化數據采集系統，測量數據處理時間大為減少，工作效率得到了提高。

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