建筑變形監(jiān)測智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計

江寧　賈超

摘要：針對建筑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的采集過程，提出構(gòu)建智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的技術(shù)路線，給出了系統(tǒng)總體構(gòu)架圖，論述了建筑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)采集電子手簿的設(shè)計流程，制作了用于精密水準(zhǔn)測量的電子手簿，并運用一個實例驗證了建筑變形監(jiān)測智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：變形監(jiān)測;數(shù)據(jù)采集;沉降觀測;系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TU196.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.049

1 引言

建筑變形監(jiān)測是指在建筑物施工及使用期限內(nèi)，對建筑物的位移和沉降實施的檢查、監(jiān)控工作，運用的手段涉及到測繪、巖土和結(jié)構(gòu)等多個專業(yè)。監(jiān)測數(shù)據(jù)無疑是整個工程的核心內(nèi)容，數(shù)據(jù)的處理速度和準(zhǔn)確度對于監(jiān)測信息的及時、有效反饋有著至關(guān)重要的影響。為了提高數(shù)據(jù)的處理效率、減少人為誤差，筆者提出構(gòu)建一種智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

在建筑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)采集和處理的過程中，盡量減少人工手動干預(yù)導(dǎo)致的人為誤差，提高數(shù)據(jù)采集和處理的速度，運用測量儀器的自動存儲功能及電子手簿技術(shù)，將野外監(jiān)測原始數(shù)據(jù)直接儲存為能夠與計算機(jī)互操作的電子數(shù)據(jù)。在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理中，運用相關(guān)軟件直接進(jìn)行可用數(shù)據(jù)的提取、計算、分析、報表輸出以及Web方式數(shù)據(jù)反饋，實現(xiàn)鼠標(biāo)輕輕一點就能夠得到最終成果的“一鍵式”反饋功能。

2 系統(tǒng)總體構(gòu)架

建筑變形監(jiān)測智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)涉及到的內(nèi)容有測量電子手簿，測量原始數(shù)據(jù)（文件）的傳輸與轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)的智能化計算、分析及報表輸出。以上內(nèi)容組成了建筑變形監(jiān)測的內(nèi)外業(yè)一體化、辦公的無紙化和實時監(jiān)控的信息化。

在監(jiān)測外業(yè)工作開展時，如果監(jiān)測儀器不具備存儲野外數(shù)據(jù)的條件，可以使用電子手簿進(jìn)行第一手?jǐn)?shù)據(jù)的采集，目前很多單位使用如PC-1500、PC-E500和掌上電腦（PDA）作為電子手簿，內(nèi)含數(shù)據(jù)采集程序。隨著智能手機(jī)的迅速升級，也可以采用智能手機(jī)作為電子手簿。

3 系統(tǒng)設(shè)計圖

系統(tǒng)框架如圖1所示。

4 系統(tǒng)的實現(xiàn)

4.1 手機(jī)電子手簿的制作

在野外測量工作當(dāng)中，傳統(tǒng)的方法是將觀測數(shù)據(jù)記錄在紙質(zhì)的測量手簿上，傳統(tǒng)的紙質(zhì)記錄不利于高效率進(jìn)行內(nèi)業(yè)計算機(jī)平差，而使用電子手簿無疑是實現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化的重要方法。電子手簿可以存儲觀測數(shù)據(jù)，并按相應(yīng)的格式進(jìn)行輸出和記錄。大部分測量儀器內(nèi)藏存儲模塊或配有專用電子記錄器（電子手簿）。此外，也可以用PDA作為平臺，以嵌入式語言開發(fā)數(shù)據(jù)采集軟件。目前，PDA已經(jīng)被智能手機(jī)所取代，基于Android SDK進(jìn)行嵌入式編程，可以制作適用于Android手機(jī)的電子手簿，但是編寫軟件的過程比較復(fù)雜，開發(fā)周期時間長，對編程技術(shù)要求較高。如果利用Excel制作手簿表格并存人手機(jī)，則能在一定程度上提高工作效率。這種電子手簿適用于沒有自動記錄功能的光學(xué)精密水準(zhǔn)儀，如徠卡NA2精密水準(zhǔn)儀，以一級變形監(jiān)測為例，利用Excel內(nèi)置的公式編輯功能，制作的電子手簿如表1所示。

4.2 測量電子手簿的應(yīng)用實例

在建筑沉降觀測當(dāng)中，使用智能手機(jī)作為沉降觀測電子手簿的載體，配合徠卡NA2型精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行建筑物沉降觀測，收到了良好的效果，極大提高了水準(zhǔn)內(nèi)業(yè)工作的效率。

在外業(yè)工作中，用上述電子手簿進(jìn)行水準(zhǔn)儀觀測讀數(shù)記錄，數(shù)據(jù)校核過程在手簿中自動完成，如果測站超限，電子手簿可進(jìn)行自動提醒，不需要測量人員手動計算限差，極大程度上避免了人為錯誤。

在觀測數(shù)據(jù)記錄完成以后，手簿內(nèi)置的公式可以自動對閉合差進(jìn)行計算。2018-11-06進(jìn)行沉降觀測時的數(shù)據(jù)記錄如表2所示。

在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時，通過USB數(shù)據(jù)線，將電子手簿表格存儲到計算機(jī)中，用文件格式轉(zhuǎn)換，將手簿的EXCEL文檔轉(zhuǎn)換為為平差軟件（例如COSA、EasyMap和南方平差易等）識別的格式，然后利用平差軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差。最終的平差結(jié)果如圖2所示。

5 總結(jié)

建筑變形監(jiān)測智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要運用到測繪科學(xué)與技術(shù)、計算機(jī)軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、巖土科學(xué)等多方面的知識。電子手簿的利用提高了外業(yè)數(shù)據(jù)記錄的便捷性和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的速度，現(xiàn)已經(jīng)成了監(jiān)測工作中不可或缺的部分，尤其在沉降觀測過程中發(fā)揮舉足輕重的作用。通過使用建筑變形監(jiān)測智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測量數(shù)據(jù)處理時間大為減少，工作效率得到了提高。

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