本系统专注于建筑深基坑监测领域,采用ZYNQ芯片实现数据采集、处理和通信控制,与多种传感器集成,优化深基坑监测效率。
背景技术
深基坑工程是一项危险性较高的工程,由于其技术复杂性和事故风险较大,施工过程中需要进行全面监测,以确保施工环境和周边环境的安全。为了有效监测深基坑支护结构的强度和变形,并及时控制基坑对周边环境的影响,通常设置了多种监测手段,其中就包括人工检测以及自动化监测等手段。人工检测通常采用多种方式,包括人工巡视、手工测量和视觉检查。人工巡视是工程人员定期对基坑周边进行巡视,观察基坑支护结构和周边环境的变化情况。手工测量则是工程人员使用测量仪器进行手动测量,包括基坑支护结构的位移、倾斜、应力等参数。视觉检查则是通过裸眼观察或使用摄像机等设备对基坑周边进行视觉检查,记录下异常情况。自动化监测则是采用各类传感器对施工以及环境信息进行监测,包括表面位移监测、深层水平位移监测、地下水位监测、围护墙内力监测、支撑内力监测、土压力监测等。这些监测任务具有监测点位众多、监测数据类型多样、监测任务繁重等特点。
人工检测的优点在于其直观感知和灵活性。工程人员可以直接观察到基坑支护结构和周边环境的情况,有利于及时发现异常情况。此外,人工检测方式灵活,可以根据需要调整监测方式和频率,适应不同的监测需求。
这些自动化监测传感器通过有线或无线连接将数据传输到监测系统(有线连接:有线连接通常采用电缆或光纤等物理线缆将传感器与检测系统连接起来。传感器的数据通过这些物理线缆传输到检测系统的数据采集单元或数据接收器。有线连接通常具有较高的稳定性和可靠性,适用于需要长距离传输或对数据安全性要求较高的场景;无线连接:无线连接则通过无线通信技术实现,传感器节点通过无线信号与检测系统进行通信。常见的无线通信技术包括Wi-Fi、Zigbee、LoRa等。传感器节点采集数据后,通过无线信号将数据传输到基站或者接收器,再由基站或接收器将数据传输到检测系统进行处理和存储。无线连接具有更大的灵活性和可扩展性,适用于需要移动性或布线困难的场景)。自动化监测技术在施工过程中具备多项优点,包括时效性、准确性、连续性、便捷性和安全性。它能够及时、全面地监测基坑支护结构及周边环境的变化情况,在施工过程中实现持续不断的监测与测量。通过监测数据,可以对基坑整体稳定性和变形情况进行安全评估,及时反馈给施工方,确保施工安全。
人工检测:人工检测依赖于大量的人力物力投入,成本较高,且监测结果可能受到人为因素的影响。由于人力和时间的限制,人工检测的监测频率较低,可能无法及时发现变化。此外,人工检测的准确性受到操作人员的水平和经验的影响,存在一定的主观性和误差。更重要的是由于深基坑工程施工期需要高频次动态监测、实时监测预警,并及时调整设计和施工方法,以确保工程安全,但人工监测往往难以满足这些需求。
自动化监测:首先就是随着基建规模增大,传感器的数目不断增加,目前的单个传感器节点的数据采集接口不足。其次就是不同传感器(大部分RS485设备)一般都有自己专门的采集模块以及数据软件,传输上来的数据需要进行单独的处理。深基坑建设的不同阶段需要监测的重点不一样,因此需要使用的传感器类型也种类数量也会发生变化,固定接收端口的采集系统往往会浪费大量接口,因此,监测成本为上升。
综上所述,现有技术中存在人工检测成本高、频率低,且结果可能受人为因素影响,准确性和时效性不足,难以满足高频次动态监测和实时预警的需求;自动化监测中,随着基建规模增大,传感器数量增加,但单个传感器节点的数据采集接口不足,导致数据采集受限;不同传感器通常使用各自专门的采集模块和数据软件,数据传输后需单独处理,增加了数据整合的复杂性和成本;深基坑建设各阶段监测重点不同,所需传感器类型及数量变化大,固定接收端口的采集系统易浪费大量接口,导致监测成本上升等技术问题。
实现思路