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本文从施工监测系统的结构体系,设计的无线监测系统的无线传感单元的结构体系和硬件设计、系统的网络结构和系统的性能测试和应用情况对此监测系统进行了介绍。 和其他监测系统一样,土木工程施工监测系统主要包括3个子系统:传感子系统,数据采集与传输子系统,数据处理与决策系统。传感子系统的主要任务就是通过传感器,感知施工结构的内力、位移、应变、温度、荷载等变化;采集和传输子系统则主要完成信号的调理、采集,并通过合适的途径,以有线或无线方式,把传感器采集到的信号传递到数据处理中心;数据处理中心则对数据及时进行分析处理, 形成对施工现场的处置决策。考虑到土木工程施工具有以下特性: 1)施工现场变动频繁,施工人员设备流动性大; 2)施工现场往往带水作业; 3)施工现场的供电受限; 4)现场施工作业往往比较危险,更换传感器件和维修作业困难。在设计施工监测系统时往往要针对具体的工程对象,采用不同的传感与传输方式。如文献[1]在进行大体积混凝土温度监测时,就采用了光纤光栅测温传感系统,光纤既是传感器,同时也是传输线。但是,其缺点就是造价比较贵,在建筑工程领域内采用的阻力比较大。
新兴的复杂的土木工程结构的建设,如超高层建筑、地铁、大型桥梁等对施工技术提出了更高的要求, 而施工阶段的风险率很高[1],施工阶段成为结构安全的关键阶段。对施工工程进行实时监测,特别是重要部位和关键工序,可以及时了解施工过程中结构重要构件或关键设备的受力和运行状态,采取有效措施排除安全隐患,是保障施工安全的有效手段。目前,施工监测中较常见的有环境或构件内部温度监测[2]等。传统的监测系统通常采用传感器和数据采集仪器通过数据线连接的方式,这些连线在施工现场会给施工带来很大的不便,若在施工过程中不慎损坏,则需重新安装,会加大系统的成本, 同时会造成监测的中断。传统监测系统安装和维护的费用非常昂贵,如香港青马大桥的监测系统, 350 个监测通道费用超过800万美元[3]。鉴于有线监测系统在结构施工监测中的不足, 充分利用现在计算机技术,通信技术,传感器和网络技术的发展成果,平衡系统成本和监测要求,充分考虑了施工现场的实际情况,设计了一套实现应变、位移和环境温度监测的无线监测系统。在上海某工地现场的应用,证明无线监测系统特别能够适合施工现场的技术要求。
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