浏览173次
时间：2019年1月16日 15:15
【摘要】为克服常规基坑变形监测方法涉及设备多、布点要求高、所需观测人员多、监测成本大、设备易破坏、阴雨天及夜间观测难等诸多弊端，利用物联网 + 云计算技术集成，提出基于测量机器人开发深基坑自动监测系统，实现对深基坑位移的自动监测。介绍基于测量机器人的自动化监测系统构建，通过数据采集功能实现监测的数据处理、数据分析和实时预警功能，并通过建成系统在某项目中投入使用，用人工监测验证测量机器人变形监测系统的可靠性、实用性等特点。
【关键词】测量机器人；基坑；自动监测系统
1. 引言
随着城市基坑开挖越来越深，施工监测所处的地位越来越重要，现场监控的项目也越来越多，现场量测的数据量较大，而目前传统的基坑监测存在布点要求高、所需观测人员多、监测成本大、设备易破坏、阴雨天及夜间观测难等诸多弊端，并且在深基坑施工深度不断加大、技术难度日益增加的今天，传统监测模式已难以满足数据快速储存、有效分析、及时反馈的要求。
相对于深基坑使用传统测量方法的费工、费时、低效、不能动态监测，使用测量机器人对其进行动态、高效、高精度监测就显得尤其重要，基于测量机器人开发的基坑变形监测系统可以实现全天候、动态的变形监测，使监测数据能实时地、有效地保证信息化施工，保证施工安全，为施工方案提供真实的、动态的数据。
2. 测量机器人系统
2.1 测量机器人
测量机器人是一种能进行自动搜索、识别及精确照准目标并能自动获取距离、角度、三维坐标和影像等测量信息的智能型电子全站仪；测量机器人是在普通全站仪的基础上集成驱动系统、CCD 影像传感器系统，并配置了智能化的应用件及控制系统发展而成。其自动目标寻找、智能识别以及精确照准能力都很强，对多个测量目标点可在短时间内完成持续的、重复的观测工作。
2.2 系统功能架构
图 1 系统架构
本系统是物联网 + 云计算技术在基坑工程监测中的集成应用，通过无线传输模块和数据采集器连接现场的各种传感器，实现对基坑岩土体内部沉降、地表位移、倾斜、地下水位等一系列影响基坑安全稳定关键的参数进行连续监测。监测数据实时上传至云计算平台，由专用的计算机数据分析软件处理，对基坑的整体稳定性做出判断，快速做出基坑坍塌等灾害发生的预警预报，更加准确、有效地监测险情发生，能够对保障基坑结构运营安全起到至关重要的作用。
2.3 功能模块设计
表 1 系统功能
序号 模块 功能说明
1 实时监控 该功能面向所有系统用户，方便施工参建各方实时查看监测数据，对施工作业及时作出调整。
2 数据查询 该功能面向施工管理人员，提供历史监测数据的查询功能。
3 数据分析 该功能面向施工管理人员，提供监测数据分析、数据统计、图形绘制、变形预测、报表打印等功能。
4 日志管理
该功能面向系统维护人员。通过系统日志功能，可以对系统状态进行监测以及追踪系统问题，同时也可以作为用户的考核依据。
5 系统配置
该功能面向系统管理员。通过该功能，可以对系统技术参数以及应用模式的定义，完成系统的初始化或系统日常维护。
3. 系统实际应用
3.1 项目概况
本项目的依托工程为南京扬子江隧道江北连接线快速化改造工程，工程场地位于南京长江大桥上游约 5 公里，扬子江隧道江北出口。隧道全长 1.3 公里，其中暗埋段长 1.1 公里，隧道基坑宽 15.2 ～ 47.5 米，基坑深 0 ～ 9.6 米。本项目为原有道路改扩建项目，路线整体走向为西北 - 东南，路线东北侧场地为农田、少量建筑垃圾及临时公路，荷载较大；路线西南侧场地为定向河，距离基坑较近，荷载较小。工程场地主要为长江漫滩沉积地貌单元，地势较平坦，水系发育，河流纵横交错，人工及天然沟塘较发育。
开挖深度影响范围内以深厚淤泥质粉质粘土为主，地下水位在地表下 2.1-3.5m 左右。基坑围护结构型式，主要采用 SMW 工法桩加水平支撑的组合形式，。基坑第一道水平支撑采用钢筋混凝土支撑，以确保支撑体系的整体稳定性，其余采用 φ609mm 钢管支撑。
本基坑现场监测工作，根据工程现场的实际情况选择有代表性的关键部位（基坑阳角、开挖最深段等）进行监测项目的选择和监测断面的设计布置。在所有监测项目中最关键的围护结构水平位移监测中，应用了测量机器人系统。
3.2 监测点布置
针对基坑具体情况，在基坑北侧布置 11 个监测断面，每个监测断面布置 1 个测点，在各监测点上安置小型棱镜。考虑到全自动全站仪的测量精度和测量距离根据现场实际情况设置 1~2 台自动全站仪，一般在基坑中部或者在基坑长度的 1/4 处和 3/4 处分别设置一台全站仪保证监测范围全覆盖，同时，在远离基坑（大于50 米）的稳定处设置基准点。
