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文丨胖仔研究社
前言
当前，在岩土工程安全监测方面，主要还是以传统的人工监测为主，其监测设备、监测手段以及监测技术还不能完全满足工程安全监控的需求，特别是随着物联网技术的发展，以及云计算、大数据等新技术的成熟和应用；
同时，随着信息技术的发展，以及物联网在其他行业的应用，在岩土工程安全监测领域，也可以将物联网技术应用于安全监测系统中，以满足岩土工程安全监控的需要。
随着地下工程的发展，地下工程所处的环境也越来越复杂，如环境温度、环境湿度、地下水、水压等因素均会影响岩土工程安全监测的数据采集和传输，因此需要开发一套岩土工程安全监测云平台系统。
该系统可以根据实际监测需求对监测数据进行分析处理和存储，以满足不同层次用户的需要，同时为岩土工程安全监控提供数据分析和决策支持，有利于提高岩土工程安全监测的效率。
地下工程安全监测云平台
基于物联网的地下工程安全监测云平台主要由基础层、平台层、应用层三个部分组成，如图1所示。
（2）平台层：包括数据传输系统、数据处理系统和智能控制系统。数据传输系统是地下工程安全监测云平台的核心，通过物联网传感器将现场采集到的各种物理量发送到服务器，由服务器将这些数据进行处理后上传至云平台，包括数据处理和分析模块。
数据处理模块采用多种算法对采集到的数据进行分析计算，从而得出地下工程安全状态的评估结果，并进行报警提示。智能控制系统是云平台的另一个核心模块，其功能是实现地下工程安全状态的自动控制和远程监控。
（3）应用层：包括监测分析展示、报警服务、数据库和大数据分析等模块。监测分析展示模块采用先进的 GIS技术将监测区域进行三维建模，用户可根据需要随时查看监测区域的变化情况；报警服务模块通过各种报警信息及时向相关人员发出警报；
数据库和大数据分析模块根据地下工程安全状态评估结果对可能发生事故的区域进行重点监控。
（4）云平台：采用云服务架构设计实现对地下工程安全监测数据的处理、存储、显示、预警、报警等功能，并提供系统集成和第三方接入。
（5）集成接口：将物联网技术、 GIS技术、数据库技术、智能控制技术以及相关的软件技术等集成到云平台中，为用户提供接口服务，实现地下工程安全监测的自动化和智能化。
（6）系统集成：在系统集成方面，对不同的第三方系统进行接入和集成，实现地下工程安全监测数据的采集、传输、处理、存储以及应用服务等功能。
基于物联网的地下工程安全监测云平台的构成
（1）地下工程安全监测云平台由数据采集层、应用服务层、支撑层和数据交换与访问层组成。地下工程安全监测云平台的数据采集层和应用服务层是云平台的核心，而支撑层则是作为连接二者的桥梁，承担着对采集到的信息进行传输、存储、管理和分析等功能。
在数据交换与访问层面，通过 VPN技术与云平台实现数据交互、共享及访问控制；在数据交换与访问层面，通过 Web应用程序和浏览器实现与云平台的信息交换、共享及访问控制。
（2）地下工程安全监测云平台的数据采集层包括传感器、数据采集单元、通信终端和现场设备等，通过对上述传感器的信号采集，再结合施工现场监测布置的传感器实现对地下工程进行实时监测；
通过通信终端设备与云平台实现信息传输；通过现场设备对采集到的数据进行存储、处理和分析，并将分析结果传送到云平台。
（3）地下工程安全监测云平台的应用服务层包括计算引擎、分析引擎和展示引擎等。其中，计算引擎负责对地下工程进行分析计算；分析引擎负责对各子系统的信息进行汇总与展示；展示引擎负责将各子系统的信息发布到云平台上。
（4）地下工程安全监测云平台的支撑层包括服务器、数据库服务器和应用服务服务器等。
基于物联网的地下工程安全监测云平台的研究动态
近年来，国内外学者针对基于物联网的地下工程安全监测云平台的研发和集成展开了大量研究，主要有以下几方面：
（1）基于物联网的地下工程安全监测系统的架构及技术方法研究，如基于物联网架构，构建了地下工程安全监测云平台，对云平台进行了软件设计与开发，并以工程实例验证了该架构的可行性。
（2）基于物联网的地下工程安全监测系统数据传输及存储技术研究，如潘红宇等人提出了一种基于物联网技术的地下工程安全监测云平台数据传输系统架构设计方案，并利用 Matlab对该系统进行仿真。
（3）基于物联网技术的地下工程安全监测系统信息集成技术研究，如李振勇等人提出了一种基于物联网的地下工程安全监测系统信息集成方法，实现了对地下工程安全监测信息的实时监控与数据处理。
（4）基于物联网技术的地下工程安全监测云平台综合分析评价技术研究，如李景祥等人提出了一种基于物联网和云计算的地下工程安全监测云平台综合分析评价方法，并结合实际案例对该方法进行验证。
基于物联网的地下工程安全监测云平台的应用前景
基于物联网的地下工程安全监测云平台是对地下工程安全监测过程进行全面、实时、连续的动态监测，获取地下工程施工、运营过程中的位移、应力等安全数据，将这些数据及时、准确地传送到云平台上；
对这些数据进行科学分析，为地下工程施工管理和运营维护提供科学依据，及时发现和消除各种安全隐患，实现地下工程的信息化管理。
目前在地下工程建设中，安全监测系统是不可或缺的重要组成部分，由于监测系统在地下工程施工过程中处于隐蔽状态，往往不能及时发现问题、消除隐患，难以进行全面、准确的监测与分析。同时由于设计计算方法和手段的局限性，难以对监测数据进行详细分析。
基于物联网的地下工程安全监测云平台在设计之初就考虑到了这一点，在进行系统开发时充分考虑了安全监测系统与工程建设管理和运营维护的各个环节相结合；
尤其是对监测数据分析、异常报警和远程监控等功能模块进行了充分的设计，同时将物联网技术引入到整个地下工程安全监测系统中。
基于物联网的地下工程安全监测云平台在现有功能基础上通过整合新一代信息技术与地下工程建设管理和运营维护等各个环节的数据资源进行深入挖掘、分析、挖掘后利用。
系统特点
系统功能强大，充分满足安全监测要求，功能模块齐全，实现数据采集、传输、处理、存储、分析和展示等功能。
能够进行多通道同步采集、自动切换和管理，可进行多级管理，具有数据安全传输和管理功能，能够进行分级管理和权限分配。
提供标准接口标准的软件程序接口，便于其他系统的调用和二次开发，具备统一的监测数据显示界面及强大的 GIS功能，支持地下工程安全监测数据的实时显示和历史趋势图的查看。
在三维空间对地下工程安全监测设备进行监控与管理，可对监测设备进行远程控制及设置工作参数。
支持实时在线修改监测设备运行参数及报警值，并能将报警信息通过短信发送至相关人员，能够对各传感器运行状态进行实时监控与报警，能够将传感器运行状态实时显示在三维空间上。
笔者观点
目前，地下工程安全监测系统建设项目主要集中在：地铁、隧道、桥梁等地下工程的变形监测，对这些项目进行安全监测的目的是对其安全状态进行实时监测、动态分析和及时预报，从而保障工程安全，保障人民群众生命财产安全。
系统功能主要包括：地下工程变形监测，地下工程施工现场环境（温度、湿度）监测，地下工程施工过程中的地下水位监测，地下工程施工后的地表沉降监测，地下工程施工后的围岩压力与变形监测，隧道开挖引起的围岩压力与变形监测等。
基于物联网的地下工程安全监测云平台研发及系统集成是一个系统工程，需要各相关方通力合作、共同努力。
参考文献
1.宋玉彬：基于物联网的地下工程安全监测系统开发及应用。《地下工程》，2017年。
2.葛永平：基于物联网的地下工程安全监测云平台研发及系统集成。《岩土力学与工程》，2017 (03)：28-31。
3.徐宝德：基于物联网的地下工程安全监测云平台研发及系统集成。《科技导报》，2016,50 (4)：99-104。
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