自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在隧道施工安全預(yù)警中的應(yīng)用

王新蓉

摘 要： 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，人們生活質(zhì)量也在提高，其對(duì)于施工，工程管理的需求也愈發(fā)地高，而自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在隧道施工中應(yīng)用，可以有效地保證隧道施工的安全性，降低成本，進(jìn)而滿足不同行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)資源的合理化利用?；诖?，本文先從自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的組成分析，闡述自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在隧道施工當(dāng)中的應(yīng)用模式，并且從信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等幾方面討論自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞： 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù);隧道施工;安全預(yù)警

【中圖分類號(hào)】U456.31 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.31.165

1 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的組成

1.1 圖像處理

圖像處理技術(shù)：

（1）圖像增強(qiáng)：在隧道施工應(yīng)用圖像處理技術(shù)，圖像增強(qiáng)的目的是改善圖像的效果，利用多種技術(shù)融合，對(duì)所錄入的圖像進(jìn)行效果增強(qiáng)處理，確保在后期隧道施工的時(shí)候更加清晰。在進(jìn)行圖像錄入時(shí)，對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)效果的處理，對(duì)圖像邊緣進(jìn)行細(xì)致處理。在系統(tǒng)設(shè)置中，對(duì)各類圖像進(jìn)行處理，有效的提高了系統(tǒng)的應(yīng)用效率。

（2）圖像恢復(fù)：

對(duì)圖像進(jìn)行恢復(fù)，是處理由于外部因素，造成的圖像模糊，損壞等，對(duì)圖像進(jìn)行修復(fù)處理。圖像在儲(chǔ)存，記錄等過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生變質(zhì)或失真，圖像恢復(fù)技術(shù)通過(guò)前期建立變質(zhì)模型，對(duì)圖像進(jìn)行恢復(fù)。

（3）圖像識(shí)別：圖像識(shí)別技術(shù)是整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)中重要的環(huán)節(jié)。在隧道施工系統(tǒng)的建設(shè)中，圖像識(shí)別技術(shù)清晰的識(shí)別隧道的不同效果，在整個(gè)圖像結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，降低外界對(duì)圖像的干擾。在識(shí)別的過(guò)程中，增強(qiáng)邊緣效果，進(jìn)行幾何校正等。

（4）圖像編碼：

圖像編碼時(shí)解決圖像占據(jù)空間較大的問(wèn)題，同時(shí)也是圖像進(jìn)行初步施工。圖像編碼的核心技術(shù)是進(jìn)行圖像壓縮，減少儲(chǔ)存系統(tǒng)中系統(tǒng)負(fù)荷的問(wèn)題。利用數(shù)據(jù)壓縮，提高設(shè)備的承受水平。在隧道施工系統(tǒng)中，需要對(duì)圖像進(jìn)行編碼，提高系統(tǒng)儲(chǔ)存圖像的空間，便于對(duì)隧道進(jìn)行更加準(zhǔn)確的施工。

1.2 應(yīng)用層通信。

（1）物理層：在無(wú)線發(fā)射，信息通道的選擇，鏈路的指示等。數(shù)據(jù)發(fā)送和接送都有專門的技術(shù)手段，利用IEEE802.15.4物理層來(lái)做的工作。對(duì)IIEEE802.15.4進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確保同步的接受裝置，物理層中存在有效的單元模式，對(duì)有效的負(fù)載功能進(jìn)行分析，確保協(xié)議。

（2）MAC層：MAC層主要包括對(duì)實(shí)體的管理以及進(jìn)行管理服務(wù)。在信息處理方面MAC對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，保證服務(wù)的正常進(jìn)行。在信息庫(kù)的建設(shè)中，公共部分和MLME-SAP兩個(gè)服務(wù)后PD-SAP和PLME-SAP對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)通，確保MAC層面的獨(dú)立存在，以及對(duì)MAC層之外的實(shí)體進(jìn)行鋼護(hù)，同時(shí)調(diào)試相關(guān)的數(shù)據(jù)。

（3）網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層主要包含兩個(gè)服務(wù)個(gè)體，通過(guò)不同層面的管理，應(yīng)用程序?qū)f(xié)議之間進(jìn)行交互，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層去訪問(wèn)其他訪問(wèn)點(diǎn)，利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以及數(shù)據(jù)服務(wù)對(duì)整個(gè)技術(shù)進(jìn)行管理。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層的訪問(wèn)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取。MAV層的地質(zhì)以及相關(guān)的目標(biāo)，要求網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)和其他方面的知識(shí)進(jìn)行路徑研究。

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)警。

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中分析與處理，在計(jì)算機(jī)技術(shù)與軟件技術(shù)的支持下，進(jìn)行安全預(yù)警。借助軟件開(kāi)發(fā)將前端數(shù)據(jù)進(jìn)行集中分析與處理，將隧道施工安全狀態(tài)納入到該系統(tǒng)的評(píng)價(jià)層面，定時(shí)定期為用戶推動(dòng)隧道內(nèi)的安全信息。該技術(shù)目前已經(jīng)趨于成熟，技術(shù)核心是在隧道施工安全狀態(tài)評(píng)價(jià)方式及評(píng)價(jià)系統(tǒng)上建設(shè)而成，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。

2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在隧道施工安全預(yù)警中的應(yīng)用

2.1 設(shè)備監(jiān)測(cè)。

由于無(wú)線傳感器在信息的傳輸、采集和處理等方面的便利性，使其在全世界內(nèi)大量使用。大量無(wú)處不在的微小傳感器節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)構(gòu)成了一個(gè)巨大的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)自組織的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，使得信息交換變得更加方便快捷。用戶可對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)預(yù)先設(shè)定程序，隨時(shí)對(duì)需要監(jiān)控的事務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)其開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在完成信息數(shù)據(jù)采集之后，無(wú)線傳感器本身會(huì)利用嵌入式處理器模塊對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和分析，特別標(biāo)注無(wú)用數(shù)據(jù)信息或者與設(shè)定不符的數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步將分析的結(jié)果借助無(wú)線通信模塊及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到用戶終端，使用戶實(shí)時(shí)掌握和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)情況。通過(guò)這樣的辦法，提高設(shè)備的檢修的效率，以便設(shè)備發(fā)生問(wèn)題可以第一時(shí)間被發(fā)現(xiàn)，提高設(shè)備使用效率，以及維護(hù)的成本。

2.2 預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。

在隧道施工中，施工組織需要制定合理的預(yù)警應(yīng)對(duì)措施，制定安全的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，不斷提高隧道施工的技術(shù)性。在施工過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，明確其原理，增加人工錄入窗口，針對(duì)性的進(jìn)行檢測(cè)，保證隧道施工的可靠性。

2.3 成本控制。

在隧道施工安全預(yù)警中，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，就其成本控制可從監(jiān)測(cè)指標(biāo)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸兩方面入手。若監(jiān)測(cè)指標(biāo)減少，能夠減少傳感器的數(shù)量，以此降低成本。或選擇新型的網(wǎng)絡(luò)傳輸方案，通過(guò)減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的傳輸，以此降低數(shù)據(jù)的傳輸成本。

2.4 注意事項(xiàng)。

無(wú)線信號(hào)的質(zhì)量直接影響無(wú)線傳感器的作用，直接影響環(huán)境監(jiān)測(cè)的效率。在機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)管理上使用無(wú)線傳感器應(yīng)用，需要注意無(wú)線傳感器的影響因素。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與普通的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸有一定的差別，在利用無(wú)線傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，需要依靠無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為節(jié)點(diǎn)，由此無(wú)線信號(hào)的質(zhì)量直接影響自重?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)男ЧｋS著近年來(lái)無(wú)線通信的迅猛發(fā)展，很多地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，但是在一些偏遠(yuǎn)的地區(qū)，由于地理位置和交通情況的局限使得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)遲遲不能覆蓋，導(dǎo)致人們?cè)谶@些地方進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的中斷率、錯(cuò)誤率增加，加大了無(wú)線傳輸實(shí)現(xiàn)難度。我國(guó)土地資源和人口容量不符合，在進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)需要穿過(guò)多種障礙物，導(dǎo)致信號(hào)減弱。在城市建設(shè)中，有許多地下商城，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)需要穿越地下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸要求技術(shù)更加的先進(jìn)。在利用無(wú)線傳感器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由于障礙物較多，導(dǎo)致最終傳輸?shù)腻e(cuò)誤率增加。

3 結(jié)語(yǔ)

在隧道施工中，需要加強(qiáng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，保證隧道內(nèi)部的信號(hào)傳輸。面對(duì)突發(fā)事件自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以進(jìn)行預(yù)警，提高隧道工程的安全性。施工企業(yè)在施工時(shí)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，保證施工環(huán)節(jié)的安全。此外，還需要制定風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施，加強(qiáng)對(duì)隧道內(nèi)部環(huán)境的檢測(cè)，保證隧道工程的正常進(jìn)行。

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