作者：杜健昌
地下工程建设安全风险居高不下，主要表现为地面沉降及塌陷、地下管线严重变形及断裂、邻近建筑物倾斜与开裂、基坑大面积变形与坍滑、支护失稳及工程结构被破坏、地下空间严重渗漏等。特别是在中心城区相邻区域多个地下工程同期交错施工过程中，各单体间存在密切的相互钳制作用，尤其对一些共同围护结构设计的地下结构群，土方交错卸载、地下水交叉降排、地下结构交错施工等，导致区域地层变位的耦合效应相当明显，结构间的相互影响亦相当显著。因此，相邻区域地下结构群交错施工过程中的围护体系稳定、在建结构和周边紧邻建（构）筑物环境土工的安全控制尤为关键，可以说地下结构群交错施工安全风险能否得到有效控制，是超大规模地下空间建造面临的重大技术难题。
随着地下工程开挖深度和规模的增大，地下工程的难度更加突出。所以在对地下工程施工风险进行研究时，如何尽可能地减小地下工程施工中的事故发生率以及对地下工程的施工风险进行实时的安全管控，已经成为了一个亟待解决的课题。国内在建筑工程施工过程信息化安全监控领域的研究较少，且信息化结合度低，存在施工安全风险动态控制、早期预警、界面可视化等众多方面不足。故加强施工过程信息化安全监控技术研究，实现重大工程施工过程监控技术的自动化、网络化、信息化，是我国工程建设实现可持续发展的必然要求。
1 远程监控系统
上海建工远程监控管理系统平台（图1）成为加强上海建工集团集中化、规模化、信息化管理体系的重要措施，集中管理、信息化施工、远程安全管控，做到早知道、早准备、快速处理。作为集团远程安全风险监控与管理信息化的重要工具，远程监控系统可实现对工程现场监测数据、视频数据的快速传递与分析，实现对各建设阶段安全风险排查、评估、预报与报警信息的及时发布，实现对工程勘察、设计、施工技术文档的网络集中管理与共享，并保证监测数据和其他相关数据的及时、有效、准确传输与存储。通过对基坑施工的监测数据、工况信息、巡检结果、视频监控等数据的集中判定，并结合基坑本体及周边环境安全信息的内部算法及预警机制，实现基坑施工风险自动监测与风险预警，从而为上海城市建设的可持续发展奠定坚实的理论基础和技术保障。最终实现为工程开展建设安全风险监控与管理提供信息载体与科技手段的目的。
2 数据采集要求及对策
施工安全风险评价信息具有信息来源广、信息种类多和信息量大等特点，尤其施工期间的基坑本体及周边环境的监测数据，目前大多以人工监测为主，利用系统提供的监测数据录入功能模块，由数据录入人员对后台设置好的监测项目进行数据的有效录入。该模块提供手工录入数据，Excel、Word等方式复制粘贴数据，通过固定报表格式导人数据等多途径的数据录入方式。但是人工采集的监测数据有着数据滞后、精确度低、无法24 h全过程监测等缺点，这严重影响了远程监控系统的项目安全信息的获取和判断，不能体现远程监控系统的实时优势。且一般的自动化监测有专业的监测软件，无法与远程监控平台兼容，无法利用平台的功能模块进行后期分析和预警。
上述原因较大影响了远程监控平台的作用，不利于项目安全信息的采集和处理，不利于安全信息平台的发展，应从下面几点出发，对平台数据进行控制：
1)采用自动化监测技术，实现海量、多元和多源施工数据的汇集；
2)在此基础上研发自动化监测软件，实现与远程监控平台的对接，实现信息及时发布与反馈；
3)实现多家自动化监测硬件及软件与远程监控系统的互通；
4)实现统一项目中，自动化监测数据与人工监测数据的对比分析。
3 自动化监测技术
采用自动化监测技术，极大简化了工程现场的传感器线路网络，使监测工程更系统化、集成化和规范化。只需增加数据采集发生器的数量就可同时采集不同场地的多个参数的监测数据，大大降低了工程人员监测管理的工作量，使工程管理工作更加科学、高效。
以基于Zigbee协议的监测系统为例，利用Zigbee无线协议实现传感器数据采集和系统数据采集之间的无线连接，省略传感器和采集系统之间的电缆连接。仅需在传感器连接端设置1台数据采集发生器，将采集的数据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的数据通过GPRS无线网络上传到数据处理中心。数据采集接收终端可同时实现与多台数据采集发生器的联系，在数据处理中心可以同时观察不同测试点的变化情况。
利用自动化监测技术可远程实时获取监测数据，让现场技术人员获取第一手的监测数据，可及时判断工程安全性。如何能将自动化监测数据连接到上海建工远程监控管理系统平台，实现自动化数据与人工数据的无缝对接，更加全面地提供安全信息，是我们下一步需要思考的问题。
4 自动化监测数据与远程监控管理平台的对接
为了满足工程项目中远程监控管理平台对监测自动采集数据的要求，需对以下几点进行思考和解决：
1)传感器上获取的数据可以上传至上海建工远程监控管理系统，并可以与用常规方式上传的数据一样进行应用，例如在系统中触发预警、进行数据汇总、绘制数据曲线等。
2)解决方案应当是完整的、有通用性的，不需要对上海建工远程监控管理系统进行多次反复的更新，即可满足以后所有施工项目不同自动化监测数据的上传。
3)整个数据采集到平台存储的实现过程中，包含以下几项主要工作内容：
(1)原始数据采集——从传感器采集到的原始数据，保存到集中存储单元中。
(2)数据转换——将原始数据（例如温度、压力等）通过公式，换算为测斜、沉降等工程中可以应用的值。
(3)映射关系的建立——在第三方供应商的数据系统，与远程监控平台之间，建立映射关系，使传感器和平台测点之间进行一对一关联。
(4)数据上传——根据映射关系，通过WCF接口完成监测数据的自动上传。
(5)数据应用——在平台中，对最终采集的数据进行应用，包括数据预警、数据分析等功能。
5 功能实现
5.1技术流程
基于以上目的，在上海建工远程监控管理系统中，增加专门的标准数据接口，通过WCF或Web Service服务进行公开，以供自动化监测数据的供应商上传数据。测点与传感器的管理关系将在监测配置初始化过程中一次性导人。该技术流程主要由2个部分组成：
1)建立系统监测配置与传感器配置的对应关系；
2)根据对应关系，通过WCF接口完成监测数据的自动上传。具体运作流程如图2所示。
5.2具体实施方案
1)在工程工点中，进行监测配置初始化后，在工程工点列表中，点击操作项中的“导出自动采集测点列表”（图3）。
2)根据给出的列表项，进行监测项目选择后，导出“带唯一标示的测点列表”（图4）。
3)将“感应器唯一标示”信息填写完成后，将此Excel文件上传至上海建工远程监控管理平台，完成关系表数据的建立（图5）。
4)完成以上关系表上传后，第三方监测单位即可根据数据接口自动上传监测数据。接口参数定义如下：
(1)感应器唯一标示；
(2)监测时间批次（由于后期应用均依据时间批次进行二次计算，需要将时间比较接近的多个传感器的数据尽量统一到一个批次中进行上传）；
(3)感应器测值（监测数据）。
5)上传数据，可实现远程监控平台的多项后期对比及分析内容（包括和人工数据的对比分析）。
5.3数据自动获取
提供定时服务程序，在自动采集数据库所在的服务器上进行安装，程序运行后，定时按批次提取数据，向系统平台的接口进行数据上传。
程序将包含数据库连接字符串、数据表、传感器ID字段、监测时间字段、监测值字段、采集频率等设置功能，待操作人员完成设定后，启动程序即可完成数据自动提取功能。自动化传感器供应商需提供标准化的数据结构，采用SQL Server或其他被广泛使用的数据库系统（数据库访问端口应当固定），传感器ID、监测时间、监测值3项参数应当在1张数据表中可以被同时提取到，以提高数据采集效率（图6）。
该实施方案配置比较灵活，不拘泥于某个传感器供应商的数据定义模式，仅对自动化监测的数据存储格式作一定限制，对自动化监测单位的软件研发能力要求较低，且可不考虑网络穿透限制，并且对时间批次的处理更简单。
但该方案仍存在未考虑到的问题有待解决：
1)分布式数据库的结构较复杂，如有多个项目同时运行自动采集程序，将会导致服务器资源被大量耗损；
2)高频率采集的状态下，多个项目同时上传时，系统平台接口的并发处理量对系统平台和系统数据库服务器都是很大的压力；
3)考虑到实际数据传输效率问题，采集频率需商讨一个最低间隔，防止数据溢出。
6 结语
通过建立固定程序，对自动化监测单位的数据采集进行按批次提取，并向系统平台接口进行实时数据的上传，满足了远程监控平台对数据的自动化、实时性的要求，同时降低了对自动化监测单位的软件要求，适用于多家不同数据结构的自动化监测单位。该程序加强了自动化数据与普通人工数据的对比分析，确保了远程监控管理平台的数据实时、有效的要求，提高了平台安全分析的精度，极大地提升了平台的作用，可在工程中推广。
7摘要：
远程监控管理平台可实现信息数据化、后期分析及预报警等功能，但其功能的实现与输入平台的数据的实时性、准确性有很大关联。通过采用WCF或Web Service技术，将自动化监测设备及远程监控管理平台进行连接，保证了自动化监测数据可以直接无缝传入监控平台，并能够直接利用平台的功能模块，从而确保了项目安全信息的实时性、有效性，可在工程项目中推广。
