基于物聯網技術的自動化監測

張明棟

【摘要】物聯網技術是信息科技產業的第三次革命，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展的主要需求。從當前物聯網技術的應用來看，在建筑物監測預警、基坑監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測作較為系統的分析論述，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;自動化監測;基坑監測

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

可以說，現代社會發展對物聯網技術和自動化監測有著很高的依賴性，尤其是自動化監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展。在近年來的研究中，物聯網技術憑借諸多優勢進一步革新和完善了自動化監測，越來越多的領域開始注重物聯網技術和自動化監測的應用，尤其是在建筑物監測預警和基坑監測中得到了廣泛的應用。進一步推廣和發展基于物聯網技術的自動化監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管。總的來說，物聯網技術之所以具備顯著的優勢，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，可以模擬信號轉變為數字信號[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。

自動化監測是相對于人工監測而言的，自動化監測的出現與應用革新了人工監測的固有局限性，滿足了諸多行業領域的需求。就自動化監測的優勢來說，集中體現在四個方面。一是不會受到復雜氣象環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，自動化監測在物聯網中應用。

2、物聯網技術在基坑自動化監測中的應用

從當前階段我們國家所使用的基坑監測技術來看，幾乎所有的深基坑工程都已經實現了施工期監測，可以通過設定監測項目的控制值來確?；邮┕さ陌踩?。常用的基坑監測測試項目主要包括六類，一是水平位移監測，二是圍護結構深層水平位移監測，三是豎向位移監測，四是支撐體系軸力監測，五是地下水位監測，六是周圍環境監測。但在實際的監測項目中，所使用的人工監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測和上報;二是人工監測方式存在著明顯耗費人工的問題，通常一個基坑監測項目至少需要3-5人來完成。針對于此，必須謀求基坑項目的自動化監測，逐步實現基坑監測的自動化。結合基坑項目的特點，所使用的監測技術應該具有六個方面的顯著特點，一是統一解算，二是設備兼容，三是自動監測，四是誤差消除，五是智能報告，六是智能預警。以其中的自動監測為例來說，必須可以自動監測、遠程傳輸，可以在無人值守的狀態下實現監測項目的自動化。再以誤差消除為例來說，需要結合監測場景、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測所產生的隨機和系統誤差。如圖2，某基坑監測預警平臺在物聯網中主要業務流程。

在受到成本、技術等因素的限制，很長一段時間內基坑監測均無法實現真正意義上的自動化監測，對人工監測有著很高的依賴。目前所使用的NB-IOT物聯網自動化監測技術打破了傳統人工監測方式的局限性，且在近年來的物聯網技術發展中，NB-IOT物聯網自動化監測技術在基坑監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、傳感器、供電系統、NB-IOT數據傳輸系統。從當前NB-IOT物聯網自動化監測技術的實際應用來看，所具有的優勢是十分顯著的，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、穩定性高。在基坑監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、單節點震動、NB無線水位計、微芯樁監測儀。所使用的自動化監測原件主要有GNSS定位接收機、三維超聲波位移計、高支模監測節點、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測中應用。

再以土體深層水平位移監測為例來說，所使用的陣列式位移計有著很好的應用優勢，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，對于長期的基坑監測項目可以優先采取預埋方式，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現，借助NB-IOT物聯網自動化監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測中的應用。

3、物聯網技術在建筑物監測預警中的應用

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揮出很好的效果，當前所使用的各類傳感器有顯著的優勢。

目前建筑物監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監測出水平面傾角發生變化，通?？梢詫A角傳感器布設在房屋的四角。

在預警系統的建設中，可以預先結合房屋建筑物的設計和施工特點來設置閾值，若是發現監測結果大于閾值，則系統可以自動發出預警信號，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]。

在建筑物監測預警的架構中，憑借物聯網技術的優勢，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，三是數據處理與監控模塊，均有著自動化監測的優勢。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，較準確掌握發生損壞的具體位置[4]。總的來說，在建筑物監測預警中，所引入的物聯網技術可以發揮出很顯著的優勢，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勢尤為顯著，在當今社會發展中所起到的作用越來越顯著，對自動化監測可以起到很好的支撐。當前基于物聯網技術的自動化監測廣泛應用在建筑物監測預警、基坑監測等方面，值得進一步推廣應用，針對實際應用過程中所存在的不足，后續要進一步加大研究力度，以便掌握更多的專業知識，更好的發揮出物聯網技術的自動化監測優勢，推動社會的更好發展。

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.自動化監測系統在深基坑監測中的應用[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控建筑信息模型[J].工業建筑，2020，50（04）：175-179.