在地下工程的建设过程中，有许多规范的、经验的、计算分析的施工安全控制标准，但如何根据具体工程的实际情况来选择一些安全控制指标并制定出经济合理的控制标准，这是当前亟需解决的问题。对于不同的施工状态应采用不同的安全施工控制标准。地下工程处于危险施工状态时，应立即实施应急预案，采取相应的应急措施。......
2023-10-09
地下工程施工安全控制及案例分析：自动监测技术
【摘要】：人工监测方法是指数据通过人工采集、手工输入的方式获得，是相对于自动监测而言的。而自动化监测因其特有的优势，无疑是一种更加合适的手段。由于自动监测采集数据的连续性及频率比较高，因此其数据量也是很大的。自动监测在大规模地下工程施工监控中的优势是显而易见，而其缺陷也正在随着信息技术的不断发展得以逐渐克服。自动监测技术将在今后的地下工程建设中发挥愈加显著的作用
根据数据采集方式的差别，监测方法可以分为人工监测和自动监测。人工监测方法是指数据通过人工采集、手工输入的方式获得，是相对于自动监测而言的。而自动监测方法是计算机系统通过数据采集仪来控制传感器自动获取监测数据，数据采集过程实现了自动化。
对于地下工程，尤其是城市地下工程，由于其施工安全的问题变得越来越重要，对周边环境保护的要求也越来越严格。如果还是采用人工监测的方法对工程建设中的各种指标进行监测，不可避免地要动用大量的人力和物力，而且测量结果的精度和测量的频率难以满足工程管理人员的需要，难以真正做到万无一失。而自动化监测因其特有的优势，无疑是一种更加合适的手段。
采用自动监测技术不但可以保证监测数据准确、及时，而且一旦量测数据超出预警值范围，系统可以立即发出警报，帮助工程技术人员做出正确的决策，及时采取相应的技术措施，整个反应时间不过数分钟，真正做到“未雨绸缪，防患于未然”。
1）地下工程自动化监测原理
地下工程自动化监测，通过在工程现场安装具备数据自动采集功能的传感仪器，使得支护体系位移、支护结构内力、地下水位、地层水平位移、地层分层沉降等工程相关信息实现全天候、连续化、高频率的自动监测。各个传感器所采集的监测数据通过有线（或无线）传输方式进入自动采集模块，实现海量数据群的自动采集。集中采集的数据采用Zigbee等无线传输协议，通过数据发射模块发送给工程现场的数据采集接收终端，数据采集接收终端再将采集到的数据通过GPRS等网络无线传输方式上传至监控中心，实现自动化监测。地下工程自动化监测工作原理如图10-1所示。
图10-1 地下工程自动化监测工作原理
2）自动化监测与人工监测对比
（1）在地下工程中采用自动化监测方法相对于传统人工监测方法来说具有很多的优点，主要表现在数据采集实时性强、数据采集连续性好、数据低误差率、数据可见范围广，以及有利于运营过程中的安全监测等多方面。
①数据采集实时性。通过自动化监测方法，采用自动数据采集后，监测数据可以根据现场需求随时提供，并且数据采集的频率可以依据现场需求进行优化调整，这样工程的数据就可以在第一时间通过无线网络传送到施工管理人员手中，可有效保证工程数据的实时性。而传统的人工监测方法受人力、环境及气候等因素影响，监测数据一般仅为一天一次，尽管特殊条件下可适当加密频度，但是由于人工采集数据的低效率，监测频率还是不可能达到要求。通常情况下，采用人工监测所采集数据要晚于日常施工工况约24 h。
②数据采集连续性。通过自动化监测方法，数据的采集可以根据工程需求，自行设定时间间隔多次连续采集，时间间隔甚至可达1次/3s，甚至更高，尤其在夜间或者雨期，也能做到正常数据采集，具有数据采集全天候的优势，这对于一些需要特别关注的关键点的监测尤为重要；传统的人工监测方法受仪器作业条件制约，在夜间和雨期一般都很难有效完成数据采集工作，使得工程监测存在空档期。(www.chuimin.cn)
③数据采集误差率低。通过自动化监测方法，监测数据的采集是通过仪器自动完成的，数据的可靠性仅依赖于传感器的准确性和可靠性，实际工程中可根据工程需求选用不同精度和工作环境的传感器，来保证数据采集的准确性；传统的人工监测方法依靠人工完成数据采集，数据的准确性受到人工操作方法和后台处理方法等多因素影响，准确性较低。
④数据采集可见范围广。自动化监测方法，数据可以通过网络平台而实现授权开放式查阅，数据覆盖范围广，数据传递效率高；而传统的人工监测方法，数据可见范围多局限于报表送达范围，数据的传递效率也较低。
⑤有利于运营过程中的安全监测。地下工程投入运营之后很难再为人工监测提供一定的场地条件，而采用施工过程中形成的自动化监测系统可以方便有效地对该地下工程进行运营期安全监测。
（2）由于本身不同于人工监测方法的特点，数据自动监测方法也有一些明显的缺点。
①仪器价格昂贵。自动数据采集所使用的仪器大多得依赖进口，因此价格会比传统的仪器要昂贵很多。
②仪器所覆盖的范围有限。人工数据采集时，由于灵活性大，其量测范围比较大，但是在进行自动数据采集时，在仪器数量一定的情况下，一次只能监测某几个项目的某几个测点，无法涵盖所有测点，造成数据不全面。
③数据量大，处理不方便。由于自动监测采集数据的连续性及频率比较高，因此其数据量也是很大的。但是随着大数据时代的来临，数据挖掘技术的不断发展，处理海量数据并从中提炼有效信息的相关技术也愈发完善。
④由于采用了全自动测量，在仪器受到干扰时，容易漏测数据。对于这样的问题，可以通过加强管理，强调施工和运营中对监测仪器的保护来加以克服。
自动监测在大规模地下工程施工监控中的优势是显而易见，而其缺陷也正在随着信息技术的不断发展得以逐渐克服。自动监测技术将在今后的地下工程建设中发挥愈加显著的作用
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