深基坑远程联网监测与预警系统的研究及开发

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随着城市建筑群的日益密集,现有城市重点基础设施、轨道交通和高层建筑建设过程中,城市大量的基坑工程面临着场地、人口和建筑密集所带来的施工安全问题,而且基坑周边道路及地下管线等环境复杂,使得基坑工程施工期间的安全监测成为了各部门重点关注的问题之一。目前,基于传统常规的人工基坑监测手段,具有明显的监测点离散、数据评估片面,以及数据平面图表化展示等特点,而且人工监测明显受施工过程和天气环境的影响,导致监测与施工过程同步性较差。同时,当前既有基坑远程监测方法存在传感器价格高、传感器与采集仪兼容性和通讯协议不匹配等突出问题,而且基坑三维全局性呈现和基坑工程信息化施工程度有待进一步提高。论文利用智能传感器感知基坑工程施工状态,通过传感器解析协议和无线联网实时传输方法,并利用My SQL关系型数据库实现监测数据的存储、调用和分析,进而融合C/S模式和C#面向对象语言,开展基坑联网监测与预警功能的系统开发,旨在为基坑施工方和业主提供实时、高效的信息管理平台,为基坑的安全施工提供保障,所取得的主要研究成果为:(1)基于基坑工程监测原理及监测项目要求,确定监测项目的分项分级预警阈值,进而借助Lo Ra和4G网络技术,实现自研传感器与无线数据采集仪之间高效、实时的数据接收与传输,并通过监测数据库设计实现基坑监测数据合理的采集、储存和传输方法,建立了现场监测数据与监测系统平台的数据链。(2)通过开展基坑远程联网监测与预警系统的功能化设计,并融合C/S架构和C#面向对向语言,搭建了基坑联网监测与预警系统平台,并针对基坑监测数据量大,传感器易受外部环境影响的问题,采用卡尔曼滤波算法及相应的数据处理技术,深度挖掘分析基坑原始监测数据,建立了基坑变化与数据间的内在联系,提出基坑变形的预测公式,为基坑安全施工提供保障。(3)结合远程传感器开发一套基坑联网监测与预警系统,实现了信息的集成管理及监测数据的实时采集,并通过嵌入基坑的BIM三维模型,突破常规平面化、单一图表的呈现模式,实现三维基坑实时状态呈现,进而利用该系统能够自动进行数据分析及处理,实现对数据的实时更新、图形生成、自动预警报警、模型预测和报表输出等功能。(4)通过将开发的基坑联网监测与预警系统用于天津市儿童医院改扩建所涉及基坑工程的监测,并详细介绍各项功能的应用。
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