金亞兵， 勞麗燕， 劉川煒

(深圳市地質(zhì)局，廣東 深圳 518023)

近年來(lái)，隨著工程建設(shè)的縱深發(fā)展，工程建設(shè)引發(fā)的工程事故導(dǎo)致的人員傷亡數(shù)以萬(wàn)計(jì)，造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失無(wú)法估量。由于工程建設(shè)過(guò)程中具有太多的偶然性和突發(fā)性，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段單一及易干擾，預(yù)警預(yù)報(bào)通道不暢，很多工程事故來(lái)不及預(yù)警就發(fā)生了，工程事故已嚴(yán)重威脅公共安全[1]。

目前，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)已在大壩、地鐵(隧道)及基坑等工程建設(shè)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得到了全面推廣應(yīng)用。大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)日趨成熟，不僅能自動(dòng)采集、校驗(yàn)、存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，而且可快速在線評(píng)估和預(yù)警預(yù)報(bào)[2,3]。沈省三等[4]回顧和總結(jié)了大壩安全監(jiān)測(cè)儀器技術(shù)發(fā)展歷程，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線傳感器、云計(jì)算及大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)，對(duì)安全監(jiān)測(cè)儀器技術(shù)在未來(lái)發(fā)展前景進(jìn)行了分析和展望。地鐵(隧道)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)起步較晚，但目前自動(dòng)化監(jiān)測(cè)也已廣泛應(yīng)用于工程施工中[5～7]。呂文臣[8]介紹了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在既有地鐵結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)中的監(jiān)測(cè)特點(diǎn)、方法、精度以及數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)在地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值。徐燕等[9]利用數(shù)據(jù)自動(dòng)采集技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通訊技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軟弱破碎圍巖隧道支護(hù)體系受力的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。在基坑工程施工領(lǐng)域，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)一直處于不斷探索與提高[10～12]中。王美華等[13]介紹了深基坑施工中的自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的試驗(yàn)應(yīng)用。徐文杰等[14]研發(fā)了一套數(shù)字基坑系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)的三維可視化動(dòng)態(tài)查詢(xún)與管理，以及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的可視化查詢(xún)與預(yù)測(cè)分析。

為解決工程結(jié)構(gòu)安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)工程中無(wú)法提前預(yù)測(cè)從而達(dá)到智能預(yù)警及監(jiān)測(cè)全過(guò)程成果輸出的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化等難題，本文開(kāi)發(fā)了滿(mǎn)足多對(duì)象、多場(chǎng)景預(yù)警預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性及智能化要求的監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)。平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)測(cè)體的穩(wěn)定狀態(tài)和變化趨勢(shì)做出判斷，對(duì)未來(lái)可能發(fā)生災(zāi)害的地點(diǎn)做出預(yù)測(cè)，對(duì)工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警具有十分重要的意義。

1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

工程結(jié)構(gòu)安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)包括數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化、數(shù)據(jù)傳輸自動(dòng)化、數(shù)據(jù)處理和管理自動(dòng)化、預(yù)警預(yù)報(bào)自動(dòng)化及監(jiān)測(cè)成果輸出自動(dòng)化。自動(dòng)化方法的選取就是根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)內(nèi)容和精度要求選取合適的監(jiān)測(cè)設(shè)備。

從監(jiān)測(cè)對(duì)象物理量變化的特征方面，將監(jiān)測(cè)類(lèi)別劃分為三大類(lèi)：第Ⅰ類(lèi)是形變和位變(位移)監(jiān)測(cè)；第Ⅱ類(lèi)是力變監(jiān)測(cè)；第Ⅲ類(lèi)是水變監(jiān)測(cè)。形變指支護(hù)結(jié)構(gòu)形狀的變化，如拉伸、壓縮、彎曲等；位變(位移)指地表或深層土體、支護(hù)結(jié)構(gòu)和周?chē)?構(gòu))筑物、道路及管線等監(jiān)測(cè)對(duì)象空間位置的變化，如水平位移、豎向位移(沉降)、建(構(gòu))筑物的傾斜、地面或結(jié)構(gòu)物的裂縫等。力變指支護(hù)結(jié)構(gòu)或土體或周?chē)芰w受到的作用力和結(jié)構(gòu)自身應(yīng)力的變化，如土壓力、支護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩、軸力、錨桿(索)及土釘拉力等。水變指降雨量和地下水位或孔隙水壓力的變化。

根據(jù)工程的安全等級(jí)和精度要求及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件等確定監(jiān)測(cè)對(duì)象，再根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)內(nèi)容和具體位置選定監(jiān)測(cè)設(shè)備，監(jiān)測(cè)內(nèi)容及監(jiān)測(cè)設(shè)備選定如表1所示。

2 預(yù)警平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

2.1 平臺(tái)體系架構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)不同監(jiān)測(cè)對(duì)象及監(jiān)測(cè)內(nèi)容的實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，預(yù)警平臺(tái)分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)處理層及數(shù)據(jù)應(yīng)用層，平臺(tái)體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1 平臺(tái)體系架構(gòu)

各層功能如下：

(1)數(shù)據(jù)采集層：利用高精度、低功耗智能傳感器和量測(cè)設(shè)備對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象精確感知，將監(jiān)測(cè)對(duì)象的物理量及其變化量測(cè)出來(lái)并以規(guī)定的格式通過(guò)有線或無(wú)線發(fā)送到數(shù)據(jù)采集箱，完成數(shù)據(jù)采集。

(2)數(shù)據(jù)傳輸層：利用物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，IoT)，通過(guò)短信、北斗衛(wèi)星短報(bào)文、3/4/5G無(wú)線數(shù)據(jù)、Wi-Fi中繼、光纖專(zhuān)線等雙向傳輸技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集箱和接收終端之間的傳輸完成數(shù)據(jù)傳輸。

(3)數(shù)據(jù)處理層：利用開(kāi)源集群云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行分布式存儲(chǔ)、處理、計(jì)算、分析和共享，完成數(shù)據(jù)處理。

(4)數(shù)據(jù)應(yīng)用層：利用預(yù)警預(yù)報(bào)模型、機(jī)器學(xué)習(xí)人工智能(Artificial Intelligence，AI)、圖像可視化比對(duì)等手段進(jìn)行智能化預(yù)警預(yù)報(bào)，完成數(shù)據(jù)應(yīng)用。

2.2 平臺(tái)框架設(shè)計(jì)

2.2.1 SOA架構(gòu)

SOA(Service-Oriented Architecture)架構(gòu)是一種粗線條、松耦合服務(wù)架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)各功能模塊及相關(guān)服務(wù)的管理，將平臺(tái)服務(wù)之間調(diào)用的復(fù)雜關(guān)系理順，最終提供一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，如圖2所示。SOA架構(gòu)的使用使得平臺(tái)的各個(gè)模塊和各項(xiàng)服務(wù)更加獨(dú)立，耦合度更松，更利于平臺(tái)的開(kāi)發(fā)和維護(hù)。

圖2 SOA數(shù)據(jù)總線

2.2.2 MVC開(kāi)發(fā)框架

MVC(Model-View-Controller)設(shè)計(jì)模式是把一個(gè)應(yīng)用分為三個(gè)層次：模型層(Model)、視圖層(View)及控制層(Controller)。模型層表示數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)邏輯，視圖層提供顯示和用戶(hù)輸入，控制層負(fù)責(zé)派遣用戶(hù)請(qǐng)求和控制流程。

MVC模式的使用提高了平臺(tái)的靈活性和復(fù)用性，實(shí)現(xiàn)了模型和視圖的分離。MVC設(shè)計(jì)模式可以提高開(kāi)發(fā)效率，增強(qiáng)程序的可維護(hù)性和拓展性，模型與視圖分離降低了功能模塊之間的耦合度。在MVC的框架上采用Spring MVC，如圖3所示。

圖3 Spring MVC架構(gòu)

2.2.3 MyBatis框架

MyBatis是持久層框架，支持定制化SQL(Structured Query Language)、存儲(chǔ)過(guò)程，以及高級(jí)映射，可使用簡(jiǎn)單的XML(Extensible Markup Language)或注釋來(lái)配置和映射原生信息，將接口及Java的POJOs映射成數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄，MyBatis執(zhí)行流程如圖4所示。

圖4 MyBatis執(zhí)行流程

MyBatis不會(huì)對(duì)應(yīng)用程序或數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)有設(shè)計(jì)強(qiáng)加任何影響，定制的SQL寫(xiě)在XML里，便于統(tǒng)一管理和優(yōu)化。通過(guò)SQL基本實(shí)現(xiàn)了不使用數(shù)據(jù)訪問(wèn)框架可實(shí)現(xiàn)的所有功能。分離SQL與程序代碼的耦合通過(guò)提供數(shù)據(jù)抽象層(Data Abstraction Layer，DAL)，將業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)訪問(wèn)邏輯分離，使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更清晰，更易維護(hù)、更易單元測(cè)試。

2.3 平臺(tái)功能模塊

根據(jù)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)的建設(shè)項(xiàng)目及功能要求，平臺(tái)劃分為5個(gè)一級(jí)功能模塊，15個(gè)二級(jí)功能模塊，30個(gè)三級(jí)功能模塊，平臺(tái)功能模塊和監(jiān)測(cè)界面如圖5，6所示。

圖5 平臺(tái)功能模塊

圖6 平臺(tái)監(jiān)測(cè)界面

(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊：該模塊主要是結(jié)合GIS(Geographic Information System)地圖展示監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、項(xiàng)目近30日內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、異常傳感器統(tǒng)計(jì)、預(yù)警信息統(tǒng)計(jì)。

(2)數(shù)據(jù)管理模塊：主要包括工程管理、綜合管理、數(shù)據(jù)采集、理論成果及應(yīng)急資源。工程管理主要對(duì)監(jiān)測(cè)工程及項(xiàng)目的基本信息進(jìn)行管理和展示；綜合管理對(duì)傳感器件及閾值模板等進(jìn)行統(tǒng)一管理；數(shù)據(jù)采集主要用于公眾上報(bào)隱患點(diǎn)及新增隱患點(diǎn)管理；理論成果用于展示平臺(tái)內(nèi)涉及的地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)理論研究成果；應(yīng)急資源用于調(diào)度應(yīng)急資源及應(yīng)急隊(duì)伍。

(3)監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊：主要包括統(tǒng)計(jì)總覽、預(yù)警分析、數(shù)據(jù)分析、成果輸出、日常巡查、視頻系統(tǒng)及三維地圖。統(tǒng)計(jì)總覽主要用于業(yè)主單位、項(xiàng)目信息、設(shè)備數(shù)量及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)警信息等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及展示；預(yù)警分析主要用于處置警情及專(zhuān)家研判處理；數(shù)據(jù)分析對(duì)平臺(tái)內(nèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以圖表、曲線等形式進(jìn)行展示及關(guān)聯(lián)分析；成果輸出用于監(jiān)測(cè)報(bào)表及報(bào)告自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化及快速化輸出；日常巡查用于創(chuàng)建巡查計(jì)劃及巡查任務(wù)的下發(fā)；視頻系統(tǒng)用于管理視頻設(shè)備及展示；三維地圖用于對(duì)各種專(zhuān)題圖層進(jìn)行展示及GIS分析。

(4)系統(tǒng)管理模塊：主要包括對(duì)外服務(wù)、廠商管理及新聞管理。該模塊用于管理平臺(tái)內(nèi)廠商接入、對(duì)外授權(quán)服務(wù)和新聞宣傳。

(5)大屏系統(tǒng)模塊：該模塊主要從多維度展示平臺(tái)內(nèi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要包括：GIS地圖展示、項(xiàng)目信息、傳感器統(tǒng)計(jì)、平臺(tái)動(dòng)態(tài)信息、巡查任務(wù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)等。

3 監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)實(shí)現(xiàn)及工程應(yīng)用

3.1 監(jiān)測(cè)報(bào)警值(閾值)確定

工程結(jié)構(gòu)安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)報(bào)警值根據(jù)工程安全等級(jí)、周邊環(huán)境控制要求綜合確定，根據(jù)設(shè)計(jì)文件或規(guī)范規(guī)定提前設(shè)置或在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整報(bào)警值。

根據(jù)預(yù)警閾值取值來(lái)源不同，將工程預(yù)警方法分為兩大類(lèi)：

(1)直接根據(jù)固定閾值進(jìn)行預(yù)警：1)對(duì)具體工程進(jìn)行極限狀態(tài)的應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選取安全前提下的建議值；2)從監(jiān)測(cè)對(duì)象對(duì)應(yīng)的相關(guān)規(guī)范、規(guī)程中選取其安全閾值；3)工程類(lèi)比，參考和汲取以往類(lèi)似工程受力變形規(guī)律和成敗經(jīng)驗(yàn)。

(2)根據(jù)數(shù)學(xué)模型對(duì)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析建模并對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行定量預(yù)測(cè)，根據(jù)定量預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)大小進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)。其中，在使用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)報(bào)時(shí)，必須先對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理的主要方法有：粗差的檢驗(yàn)和剔除、局部缺失數(shù)據(jù)插補(bǔ)處理、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平滑濾波處理等。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，通過(guò)回歸分析，找尋其變化規(guī)律模型，如目前較常用的有時(shí)間序列分析模型、灰色系統(tǒng)分析模型、Kalman濾波模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、支持向量機(jī)等，從而利用這些模型對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的大小和變化趨勢(shì)，確定閾值并據(jù)此預(yù)警預(yù)報(bào)。

3.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與預(yù)測(cè)

平臺(tái)創(chuàng)建了一套智能監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，實(shí)現(xiàn)了符合監(jiān)測(cè)對(duì)象特性的監(jiān)測(cè)策略、數(shù)據(jù)處理方法和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)數(shù)學(xué)模型。將灰色系統(tǒng)、AI深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等模型應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)安全分析與預(yù)測(cè)。

(1)灰色系統(tǒng)分析模型

以某基坑支護(hù)工程監(jiān)測(cè)樁頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)S1共85期的監(jiān)測(cè)成果作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用前80期數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色預(yù)測(cè)模型建模，利用第81～85期數(shù)據(jù)比對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)預(yù)測(cè)效果。灰色模型擬合后預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖7，預(yù)測(cè)檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

圖7 灰色GM(1,1)模型預(yù)測(cè)

表2 灰色模型預(yù)測(cè)檢驗(yàn)

從表中誤差比來(lái)看，最大的誤差偏差為6%。經(jīng)計(jì)算，模型的后經(jīng)驗(yàn)方差比C=0.0446，小于0.35，屬于一級(jí)(好)；小誤差概率P=1，大于0.95，屬于一級(jí)(好)。

(2)AI深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

以某基坑支護(hù)工程監(jiān)測(cè)周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)JZ1共160期的監(jiān)測(cè)成果作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用前155期數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，利用第156到158期數(shù)據(jù)比對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)預(yù)測(cè)效果。AI深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型擬合后預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖8，預(yù)測(cè)檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

圖8 AI深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)

表3 AI深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)檢驗(yàn)

通過(guò)誤差比分析，只有第158期預(yù)測(cè)偏差比較大(5%)。經(jīng)計(jì)算R2=0.9945，模型擬合度非常高。

(3)支持向量機(jī)模型

以某基坑支護(hù)工程監(jiān)測(cè)項(xiàng)目CX2#測(cè)斜監(jiān)測(cè)孔0.5 m深度數(shù)據(jù)的133期監(jiān)測(cè)成果作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用前128期數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，利用第129到133期數(shù)據(jù)比對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)預(yù)測(cè)效果。支持向量機(jī)模型擬合后預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖9，預(yù)測(cè)檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

圖9 支持向量機(jī)模型預(yù)測(cè)

表4 支持向量機(jī)預(yù)測(cè)檢驗(yàn)

從誤差比來(lái)看，最大誤差偏差為5.2%。經(jīng)計(jì)算，R2=0.986，模型擬合度亦非常高。

3.3 監(jiān)測(cè)預(yù)警等級(jí)

監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)設(shè)置了多層級(jí)權(quán)限管理中心，從而滿(mǎn)足了多層級(jí)監(jiān)測(cè)預(yù)警的需要；創(chuàng)建了不同監(jiān)測(cè)對(duì)象預(yù)警等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和閾值指標(biāo)，滿(mǎn)足了不同監(jiān)測(cè)對(duì)象和客戶(hù)的需求；創(chuàng)建了包含專(zhuān)家輔助決策系統(tǒng)的預(yù)警處置流程，實(shí)現(xiàn)了快速、及時(shí)、多通道的信息發(fā)布和預(yù)警處置。

(1)三級(jí)預(yù)警條件設(shè)置

對(duì)周邊環(huán)境復(fù)雜且鄰近地鐵或隧道的工程，采取三級(jí)預(yù)警，當(dāng)監(jiān)測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)值達(dá)到報(bào)警值的60%和80%時(shí)各預(yù)警一次，當(dāng)監(jiān)測(cè)值達(dá)到報(bào)警值的100%時(shí)立即報(bào)警，預(yù)警及指標(biāo)見(jiàn)表5。

表5 周邊環(huán)境復(fù)雜三級(jí)預(yù)警及指標(biāo)

(2)二級(jí)預(yù)警條件設(shè)置

對(duì)周邊環(huán)境簡(jiǎn)單的工程，采取兩級(jí)預(yù)警，當(dāng)監(jiān)測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)值達(dá)到報(bào)警值的80%時(shí)預(yù)警一次，當(dāng)監(jiān)測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)值達(dá)到報(bào)警值的100%時(shí)立即報(bào)警，預(yù)警及指標(biāo)見(jiàn)表6。

表6 周邊環(huán)境簡(jiǎn)單二級(jí)預(yù)警及指標(biāo)

(3)各級(jí)預(yù)警具體實(shí)施

1)三級(jí)預(yù)警：當(dāng)測(cè)值達(dá)到三級(jí)預(yù)警值時(shí)，應(yīng)進(jìn)行三級(jí)預(yù)警，值班技術(shù)人員及現(xiàn)場(chǎng)人員分析其異常原因，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)注意其發(fā)展趨勢(shì)；

2)二級(jí)預(yù)警：當(dāng)測(cè)值達(dá)到二級(jí)預(yù)警值時(shí)，應(yīng)進(jìn)行二級(jí)預(yù)警，即向業(yè)主、施工、監(jiān)理等相關(guān)部門(mén)報(bào)告，并分析其原因，建議采取措施以保證工程安全；

3)一級(jí)預(yù)警：當(dāng)測(cè)值達(dá)到一級(jí)預(yù)警值，且其變化速率在加快時(shí)，應(yīng)進(jìn)行一級(jí)預(yù)警，即向業(yè)主、施工、監(jiān)理等相關(guān)部門(mén)報(bào)告，提請(qǐng)相關(guān)單位做好應(yīng)急措施，并組織專(zhuān)家及各單位現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)和分析。

3.4 監(jiān)測(cè)成果自動(dòng)化輸出

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集和預(yù)警預(yù)報(bào)頻率要求，平臺(tái)設(shè)計(jì)了監(jiān)測(cè)時(shí)報(bào)、日?qǐng)?bào)和月報(bào)三種標(biāo)準(zhǔn)報(bào)表格式，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)成果自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和快速化輸出。監(jiān)測(cè)報(bào)表自動(dòng)化輸出如圖10所示。

圖10 預(yù)警平臺(tái)自動(dòng)化輸出報(bào)表示例

3.5 監(jiān)測(cè)預(yù)警工程應(yīng)用

深圳市地鐵10號(hào)線主體工程1011標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間下穿某小區(qū)33，34棟建筑物，區(qū)間下穿該段線路中心線距離為9.06～10.17 m，隧道埋深20～21.8 m，其中33棟與區(qū)間結(jié)構(gòu)凈距1.34 m，34棟與區(qū)間結(jié)構(gòu)凈距2.367 m。兩棟建筑物為8層的混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為D480錘擊沉管灌注樁，無(wú)地下室及錨索類(lèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目以盾構(gòu)施工下穿建筑物作為監(jiān)測(cè)重點(diǎn)，共設(shè)計(jì)10個(gè)建筑物沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，2個(gè)建筑物傾斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)，1個(gè)地面沉降點(diǎn)。

2018年7月20日13時(shí)45分，深圳市地鐵10號(hào)線工程盾構(gòu)區(qū)間左線下穿34棟建筑物過(guò)程中，該建筑物沉降觀測(cè)點(diǎn)CJ01的累計(jì)變化為-30.27 mm，超過(guò)控制值30 mm，觸發(fā)預(yù)警平臺(tái)報(bào)警，監(jiān)測(cè)曲線如圖11所示。同時(shí)，建筑物馬賽克瓷磚外墻存在脫落現(xiàn)象(圖12)，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)與人工監(jiān)測(cè)吻合，真實(shí)反映了建筑物變形情況，施工單位組織專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)研判后，采用后退式注漿機(jī)鉆孔注漿加固地層后，該建筑物沉降基本保持穩(wěn)定變化趨勢(shì)。

圖11 34棟建筑物沉降CJ01，CJ05監(jiān)測(cè)曲線

圖12 34棟建筑物馬賽克瓷磚外墻脫落

4 結(jié) 論

(1)利用SOA架構(gòu)，開(kāi)發(fā)了工程結(jié)構(gòu)安全的多對(duì)象、多場(chǎng)景監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一融合的自動(dòng)化預(yù)警平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多行業(yè)、跨領(lǐng)域自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警的融合和各安全責(zé)任主體之間的數(shù)據(jù)共享，顯著提高了城市安全管理和應(yīng)急處置能力；

(2)探索了一套符合監(jiān)測(cè)對(duì)象特性的數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的分析預(yù)測(cè)，提升了預(yù)警預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和可靠性；

(3)創(chuàng)建了滿(mǎn)足多層級(jí)預(yù)警預(yù)報(bào)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)管理體系和不同預(yù)警等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了快速、及時(shí)、多通道的信息發(fā)布和預(yù)警處置；

(4)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)成果自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和快速化輸出，為異常情況下采取應(yīng)急措施提供依據(jù)，使自動(dòng)化監(jiān)測(cè)真正發(fā)揮其效用。

(5)平臺(tái)應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中并成功預(yù)警，滿(mǎn)足工程建設(shè)預(yù)警預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)性和及時(shí)性，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。