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文档简介

总则1.0.1为规范建筑基坑工程智能化监测工作,做到技术先进、经济合理、数据准确、预警及时,保证基坑安全及其周边环境安全,制定本标准。【条文说明】基坑工程的实际工作状态与设计工况往往存在一定的差异,所以在理论分析指导下有计划地进行基坑工程监测十分必要。除设计、施工原因外,根据国内外典型的基坑工程事故的原因分析,基坑工程监测工作的不规范、不及时、数据判断不专业往往也是事故的原因之一,为保证基坑工程的安全,这些问题都亟待解决。人工监测在技术层面上,普遍存在监测频率低、数据提供不及时的缺点,岩土工程受外界条件影响很大,有些基坑的坍塌发生在很短的时间内,福建省地质条件复杂,若是软土地质,变形更快,要求监测的频率更高,但人工监测一天两次已是极限,这在很多情况下远远达不到技术要求;在经济层面上,不但人力成本过高,而且面临激烈的市场竞争,监测利润越来越低,很容易引发数据造假;在安全层面上,监测人员在一些危险的现场条件下,人身安全有很大的风险;在健康层面上,过于繁重的单调工作对监测人员生理、心理健康也不利,不符合HSE体系(健康、安全、环境体系)的要求。自20世纪90年代起,我国开始研发远程监测,通过借助采集系统数字化及通过网络、卫星、通信系统的远程传输,逐步实现远程采集和信息传输,并可根据事先设定的阈值进行预警。从而达到了高频次安全采集的目的。但随着远程监测的广泛应用后,增加监测频率几乎不增加成本,高频监测产生了大量的数据,后续的人工数据分析的低效率也成为一个瓶颈,影响了报告及预警的及时性、准确性。因此,人工智能的引入是大势所趋。智能化就是要求通过积累的海量数据,配合计算机的算力,采用机器学习等算法,推荐最优的下一步行动选择。因此,智能化监测有助于基坑变形等趋势的分析,以便提前做好准备,从容应对。智能化监测还有助于大数据的积累,对监测技术的提高乃至基坑设计水平的提高有很好的指导、参考作用。我国已有部分标准对基坑监测做出规范,如:《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497规定了需要进行基坑监测的工程项目、监测的项目、测点位置、监测频率和监测预警值等;《建筑基坑支护技术规程》JGJ120规定了需要进行基坑监测的项目、监测频率;《建筑变形测量规范》JGJ8规定了基坑及邻近建筑变形的要求;《建筑地基基础设计规范》GB50007规定了需要进行基坑监测的项目,实施动态设计和信息化施工;《工程测量标准》GB50026规定了测量的精度及方法。以上标准均未对智能化采集、远程传输、智能化监测网络、智能趋势分析的可靠性等进行规范和要求。目前,虽然已经有一些单位开展远程监测、智能化监测实践,取得了一些成果,但由于监测数据无规范的引导,因此接口不统一、数据共享性差,重复工作的成本高,使得智能化监测目前得不到大规模应用。因此,为提高福建省建筑基坑工程智能化监测水平,做到技术先进、经济合理、数据准确、预警及时,保证基坑安全和保护基坑周边环境,迫切需要编制福建省地方标准,以期规范基坑工程智能化监测,使得基坑智能化监测的数据采集智能化、传输实时化、网络安全化、数据分析智能化,从而降低基坑监测人力成本和强度、提高监测的抗风险能力(恶劣天气、疫情等的影响),保证基坑及周边环境的安全,并为优化设计、施工方案,发展基坑工程设计理论提供更好的手段。1.0.2本标准适用于福建省内建筑工程的基坑支护结构及周边环境的智能化监测。1.0.3建筑工程基坑智能化监测应综合考虑基坑工程设计要求、建设场地的工程地质和水文地质条件、周边环境条件、施工方案、供电及网络条件等因素,编制合理的技术方案,编制技术方案并组织实施。【条文说明】影响基坑工程监测的因素很多,主要有:1基坑工程设计要求,包括支护结构形式、安全等级、变形控制量及速率等;2建设场地的工程地质和水文地质条件;3临近建(构)筑物、设施、管线、道路等的现状及使用状态;4施工方案和施工组织计划;5基坑监测的工作条件,智能化监测更是对现场供电条件和网络条件有更多要求。建筑基坑智能化监测要综合考虑以上因素的影响,制订合理的技术方案,方案经审批后,必要时需经专家论证,由监测单位组织和实施监测。1.0.4建筑基坑智能化监测除应符合本标准外,尚应符合国家、地区现行有关技术标准的规定。【条文说明】基坑智能化监测涉及多门学科,除本标准外,国家现行标准、福建省范围内地方性标准中对基坑工程监测也有一些相关规定,因此本条规定若本标准内容不能满足工程要求时,应按照国家及福建省省地方现行有关标准规定执行。

2术语2.0.1建筑基坑buildingexcavation为进行建(构)筑物基础、地下建(构)筑物及其他工程设施的施工所开挖形成的地面以下空间。2.0.2基坑周边环境surroundingsaroundbuildingexcavation在建筑基坑施工及使用阶段,基坑周围可能受基坑影响的或可能影响基坑的既有建(构)筑物、设施、管线、道路、岩土体及水系等的统称。2.0.3支护结构bracingandretainingstructure为保证基坑开挖和地下结构的施工安全以及保护基坑周边环境,对基坑侧壁进行支挡、加固的结构体系。包括围护墙和支撑(或拉锚)体系。2.0.4建筑基坑智能化监测intelligentmonitoringofbuildingexcavation在基坑施工及使用阶段,综合人工智能技术、远程通信技术及传感器技术等构建监测系统,对基坑及周边环境的监测数据进行远程采集、传输、智能分析和反馈的活动。2.0.5建筑基坑远程监测remotemonitoringofbuildingexcavation在基坑施工及使用阶段,采用远程通信技术及传感器技术对基坑及周边环境的监测数据进行远程采集、传输的活动,是建筑基坑智能化监测的初级形式。2.0.6监测对象monitoredobject被监测的对象本身(即被观测体),又称监测体。2.0.7监测项目monitoringitems为保证监测对象的稳定、安全,而对其变形、受力、环境参数以及其他相关参数等进行量测的分类。2.0.8位(形)变监测monitoringofdeformationordisplacement对监测对象位置、形状变化的监测。2.0.9力变监测monitoringofstress对监测对象内力或应力变化的监测。2.0.10测试样本testsamples为智能化监测设计的若干组特定的数据,能代表监测出现的一般情况,用于测试系统的稳定性、安全性及智能判断和预警的可靠性。2.0.11监测点monitoringpoint直接或间接设置在监测对象上并能反映其变化特征的观测点。2.0.12监测预警值forewarningvalueonmonitoring针对基坑及周边环境的保护要求,对监测项目所设定的警戒值。2.0.13监测频率frequencyofmonitoring一定时间内对监测点实施观测的次数。2.0.14趋势预测trendprediction利用采集的监测数据,通过合理的人工智能拟合,并预测未来的发展变化。2.0.15智能全站仪robotictotalstation在全站仪的基础上,仪器安装自动目标识别与照准的新功能,在相关软件的控制下,可在无人干预的条件下自动完成多个目标的识别、照准与测量。2.0.16激光位移计laserdisplacementmeter利用激光技术进行位移测量的设备。2.0.17地理位置定位系统GNSSsystemforgeographicalposition结合卫星定位系统技术、无线通信技术、图像处理技术及地理信息系统(GIS)技术,实现定位、授时、导航等功能的远程实时监控系统。国内使用的卫星定位系统,主要为全球定位系统(GlobalPositioningSystem)和中国北斗卫星导航系统(BDS—BeiDouNavigationSatelliteSystem)。2.0.18监测中心monitoringcenter监测系统接收、管理其区域内监控的各类检测与监测数据、状态信息,并对本区域内的各类数据与状态信息等进行处理、分析、展示和发布的数据中心。2.0.19区块链blockchain综合采用分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的应用模式。

3基本规定3.0.1国家现行标准《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497中规定的应实施基坑工程监测的基坑中,符合下列情况之一的监测项目,应采用智能化监测:1当环境条件不允许或不可能用人工方式进行观测时;2监测频率要求高于国家现行标准《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497,且人工方式难以达到要求时;【条文说明】国家现行标准《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497中规定的应实施监测的监测项目中,一部分是有条件采用人工监测的项目,另一部分是环境条件不允许或不可能用人工方式进行观测的监测项目,多是地理位置偏远、周边环境复杂或危险的项目。然而,这些项目又属于应实施监测的基坑项目,因此,这些项目应采用智能化监测方式,(当不需要进行智能趋势分析时,可采用智能化监测的初级形式--远程监测),这种监测方式在一次安装后,除必要的巡视检查外,大部分情况可以在远程进行监测,大大降低了人工监测的劳动力成本和危险程度。3需要进行连续实时观测、监管时;4需要进行连续实时趋势分析及预测时。【条文说明】智能化监测的另外一些优点是高频率、实时性、智能化。因此,当监测频率要求较高时、需要实时观测、监管和趋势分析时,智能化监测就比较适用。3.0.2国家现行标准《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497中规定的应实施基坑工程监测的基坑中,符合下列情况之一的监测项目,宜采用智能化监测:1采用人工监测成本高于智能化监测时;2监测时间总时长超过365d时;3工程条件更更适合智能化监测时。【条文说明】工程条件更适合智能化监测,主要是指在满足监测要求的情况下,采用智能化监测更加简便或相较于合理的市场价格更有优势。3.0.3智能化监测测项目对应的监测范围、监测点布设、监测精度及监测预警值指标应满足设计要求、现行《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497、《建筑基坑支护技术标准》JGJ120、《工程测量标准》GB50026《建筑变形测量规范》JGJ8及其他有关标准的规定。【条文说明】监测范围、监测点布设、监测精度及监测预警值指标在国家有关标准中均有详细、完善的规定,智能化监测只是改变了监测方法及数据分析方法,因此,在这些方面遵循此标准即可。3.0.4智能化监测测项目监测频率不应低于现行《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497及其他有关标准规定的要求的2倍。【条文说明】在监测频率上,目前各规范对监测频率的要求,均考虑到监测成本,目的均为保证基坑及周边环境的安全,而在这方面,智能化监测有着明显的优势,监测频率的提高,基本不增加监测成本,高频率的监测有利于基坑监测的精细度,更好地预测,更及时地预警,因此,本标准规定监测频率不应低于现行有关标准规定的要求的2倍。3.0.5智能化监测测项目施工前监测单位应编制智能化监测方案,并通过专家评审。【条文说明】实施智能化监测技术的工程常多采用多种不同的监测传感器元件进行组网实施,并且考虑到供电及网络传输等因素,智能化监测技术实施效果与工程现场状况密不可分,为保证监测实施的质量,在智能化监测实施前,须单独编制智能化监测方案或在基坑监测方案中添加智能化监测专项内容。3.0.6智能化监测方案应根据工程特点,采用合理的技术手段、精度要求编制,并应包括保证监测结果可靠性的措施。【条文说明】实施智能化监测技术手段很多,既要准确、安全,又要合理、经济,就要求对工程特点进行研究,结合场地电力供应、网络情况、精度要求等进行选择。3.0.7智能化监测方案编制前,委托方应提供下列资料:1岩土工程勘察报告;2基坑支护设计文件及相应计算书;3基坑工程施工方案或施工组织设计;4周边环境各监测对象的相关资料;5供电及网络状况;6其他所需资料。3.0.8智能化监测实施单位在现场踏勘、资料收集阶段应该包括下列主要工作:1了解建设方和相关单位对监测的要求;2收集并分析岩土工程勘察、水文气象、周边环境、设计、施工等资料;3了解现场供电及网络状况;4了解相邻工程的设计和施工情况;5通过现场踏勘,复核相关资料与现场状况的关系,确定拟监测项目现场实施的可行性。3.0.9智能化监测方案应包括下列内容:1工程概况;2场地工程地质、水文地质条件、支护结构形式及基坑周边环境状况;3监测目的;4编制依据;5监测范围、对象及项目;6基准点、工作基点、监测点的布设、保护要求及测点布置图;7智能化监测方法和精度要求;8监测人员配备和使用的主要仪器设备;9监测周期和监测频率;10监测数据处理、分析与信息反馈;11监测预警、异常及危险情况下的措施;12质量管理、进度管理、监测作业安全及其他管理制度。3.0.10监测用的仪器设备等应由具备相应资质的计量单位进行检定或校准,或按规定进行自检。3.0.11智能化监测实施期间,建设方及施工方应协助监测单位做好智能化监测设施、设备的保护工作,必要时应设置专用保护装置。【条文说明】监测设施、设备的稳定可靠直接关系到监测数据的稳定性和准确性,为保证监测效果,第三方监测单位必须开展监测设施、设备的保护工作。保护工作所采取的措施及装置与施工现场的施工工况密切相关,因此作为建设主体和施工主体的建设方及施工方,应协助监测单位做好保护工作。测点应设置明显的警示标识或保护装置,如插上红旗,设置保护盖,对测斜管、水位管等也可采用砌墩的方式等,防止施工过程中被碰撞、破坏。3.0.12智能化监测采集的数据应满足下列要求:1采集的数据能反映监测对象的变化规律,具有良好的连续性、稳定性,无系统性偏移;2数据采集反馈响应时间应满足工程安全需求;3在被测对象条件基本不变的情况下,智能化监测系统采集数据的中误差应与设备标称精度相符。3.0.13智能化监测简报应自动生成,监测简报内容应符合下列规定:1工程概况:项目名称、项目负责人、项目进度、工况等项目基础信息;2监测概况:监测日期、监测项目、监测点布设情况、监测预警值等;3各个监测项监测数据分析成果:当前值、累计值、对比值、速率值以及相应分析图表等;监测简报宜进行不少于5d的智能化趋势分析,当趋势分析结果达到预警值的80%时应予以特殊标识及提醒。【条文说明】趋势分析是基于数据统计原理上的人工智能推演,其目的是进行一定程度的预测,使参建各方有更充分的时间对监测体状态变化采取措施。当趋势分析结果达到预警值的80%时予以特殊标识及提醒,并不是预警,只是提请监测等单位的注意。4当前监测的简要分析及判断性结论。

4智能化监测系统4.1一般规定4.1.1建筑基坑智能化监测系统的构成应符合表4.1.1的规定。表4.1.1建筑基坑智能化监测系统的构成子系统设备、软件或服务智能化采集子系统传感器或测点埋设件数据采集设备智能数据采集、汇总远程通信子系统网络设备通信协议智能化分析反馈子系统智能趋势分析智能反馈(含监测数据预警、运行状况报警)智能展示监测报告电源子系统电源(自备电源或市电)电缆【条文说明】基坑智能化监测系统是综合人工智能技术、通信技术及传感器技术等构建的监测系统,实现基坑监测数据的远程采集、传输、智能处理和预警。实现采集功能的是数据采集子系统,现场采集后的数据应通过远程通信子系统传送到监测单位,当需要监管时,同时传送到监管单位。智能化分析反馈子系统的作用是对采集的数据进行规范化整理,去除合理的噪点,并进行数据图表绘制,结合人工智能技术进行趋势判读和预警,并自动生成各类监测报表。4.1.2基坑智能化监测系统网络拓扑结构宜为星形(图4.1.2),由监测中心、传输网络、采集系统、监测对象和客户端等组成。图4.1.2建筑基坑智能化监测系统网络拓扑结构4.1.3远程通信体系统宜基于“区块链”技术进行搭建。【条文说明】“区块链”技术有下列特点:1去中心化:分析和预警在云端自动进行,避免人为干涉;2不容篡改:监测原始数据实时上传,不容后期数据篡改;3高度自治:监测时间和地点多重印证,防止篡改数据;4开放共享:在允许范围内,可提供视频和图片等及各种终端的观察、监管。4.2系统功能4.2.1系统功能应具备下列子功能:1信息采集与交换子功能;2系统管理和维护子功能;3数据使用和维护子功能;4运行状态管理子功能;5电源管理子功能;6数据安全保护子功能。4.2.2信息采集与交换子功能应包括下列内容:1可进行数据采集、传输、展示、反馈监测信息;2可与其他系统进行信息交换或在系统中预留相应的接口;【条文说明】智能化监测系统首先要做到的就是信息交换,除本身的信息交换外,对外信息交换也有重要意义,可以丰富知识库数据,并很好地接受监管。3可进行异常数据或突变数据标识。4.2.3系统管理和维护子功能应包括下列内容:1明确的权限分级管理,具备可增减用户、更改口令和变更权限等功能;2可进行监测模块参数扩充和删减,可调整相应计算公式;3可对传感器进行设置和调整;4可对监测项目进行编辑及查询操作;5可增加、删除测点,更改测点属性,包括监测点初始化、监测频次及预警值等;6可增加、删除监测项目测点布置示意图;7可对系统通信设备进行编辑及查询操作;8可对系统硬件进行维修和更换。【条文说明】系统平台应有清晰的权限分级分层管理机制,能对使用人员、监测参数、传感器、监测项目等进行有效管理。能满足新的监测技术及监测手段的调整要求,实现技术更替。4.2.4数据使用及维护子功能应包括下列内容:1能对监测数据进行整理,自动计算相应的监测物理量及几何量,并记入日志;2查询数据、查询结果,可用图表显示和导出;3可根据用户需要,生成各类监测报表,并输出相应监测成果曲线图,曲线图能清楚分辨监测点变化量;4应具备数据定期自动备份和手动备份的功能。【条文说明】工程现场对监测数据的影响较大,监测平台应设立数据筛选策略,对数据的有效性进行校检,防止误预警发生。根据工程项目需要,生成各时间段的报表,曲线图的曲线数量不宜过多,能清晰反映监测测点变化情况。数据备份应及时进行。4.2.5运行状态管理子功能应包括下列内容:1具有对设备、电源、通信等硬件的工作状态进行自动监控和诊断,对异常状态自动报警的功能;2具有自动检验监测结果是否超过预警值,并进行预警的功能。4.2.6电源管理子功能应包括下列内容:1具有持续、稳定供电的功能;2具有电源过载保护功能;3具有防雷功能。【条文说明】供电设施作为整个系统运作的保障,如果供电失效会导致数据丢失或错误,应有专门的保护方案,包括供电的持续、稳定、电源的过载保护和防雷功能。4.2.7系统数据安全保护子功能应包括下列内容:1具有数据备份和恢复功能,确保数据的安全性、连续性;2具有数据保护功能,防止数据被窃取和篡改。4.3系统性能4.3.1传感器的类型、量程和精度、灵敏度、频率响应特性、供电方式、信号输出方式、安装方式应满足监测需求;其中量程和精度应符合国家现行标准《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497、《工程测量标准》GB50026、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120、《建筑变形测量规范》JGJ8等的有关规定。4.3.2传感器宜具有温度补偿功能,当环境温度变化对监测结果产生影响时,应对环境温度进行同步监测,并对监测结果进行修正。【条文说明】环境温度变化时常会引起电子元件输出信号的变化,一部分电流是温度变化引起的,可理解为温度漂移,因此在影响较明显的监测中,应同步监测温度变化,从而采用措施补偿这部分漂移,在一定程度上抵消或减小监测数据的偏差。4.3.3数据采集设备应满足下列要求:1数据采集设备的量程和精度应满足监测要求及相应的国家或行业标准的要求,并应与对应传感器性能匹配;2进行动态数据采集时,采样频率应不低于采样定理的要求。【条文说明】采样定理是由美国电信工程师H.奈奎斯特首先提出来的,因此也称为奈奎斯特采样定理。奈奎斯特采样定理解释了采样率和所测信号频率之间的关系,阐述了采样频率必须大于被测信号最高频率分量的两倍才能用有限的采样频率产生的离散信号,无失真地还原连续信号。4.3.4远程通信设备应满足下列要求:1远程通信设备的选择应和智能化监测系统网络结构相适应;2现场网络设备可根据工程实际需要选择有线或无线形式,必要时应具备能够支持多种有线、无线通信组网方式和主、备信道自动切换的功能;3网络通信速率宜综合考虑构建现场网络的通信方式、现场的网络环境状况等因素,以通信稳定可靠为原则选定;4通信光纤应符合国家现行标准《通信光缆第1部分:总则》GB/T13993.1的有关规定。【条文说明】现场情况复杂,施工中常有移动的机械设备和人员,容易损坏牵拉的线缆,因此,只要无线网络稳定,现场网络尽量无线方式,可以选择无线局域网或电信运营商的网络。如果条件限制,必须采用有线网络时,线缆布置一定要合理,避开机械设备和人员行走的通道,还要进行防水、防潮等保护。4.3.5系统通信应符合现行《实时传输协议》IETFRFC3550、《实时传输控制协议》IETFRFC3551及《实时流媒体传输协议》IETFRFC2326的有关规定。4.3.6系统机房及硬件设备性能应满足下列要求:1具有良好的防雷、防潮、防锈和防侵入等性能,具有抗震、抗电磁干扰等性能;2机房的防雷应符合国家现行标准《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343的有关规定;3硬件设施维护便捷,接入到数据采集装置上的数据线等接口应方便现场检修或更换。4.3.7系统电源性能应满足下列要求:1在外部电源突然中断时,后备电源能保证系统最低配置的设备运行时间不宜小于24h;2使用太阳能供电时,后备电池的容量应满足连续72h阴雨天气情况下的监测设备正常运行;3系统电源波动幅度不超过±10%,并应设置过载保护;4数据采集装置、网络通信、系统电源等宜独立设置防雷装置,接地电阻不应大于4Ω;5现场电源电压不宜高于36V,当必须采用市电时,应做好线缆保护;6电缆应符合国家现行标准《低压电气装置第5-52部分:电气设备的选择和安装布线系统》GB/T16895.6的有关规定。【条文说明】系统电源作为整个监测系统的支撑,必须进行可靠的设计,首先是要电力充足,主要指后备电源的供电能力;其实是电源的稳定性;另外,雷击对监测系统破坏威胁性较大,因此系统的防雷设计也十分重要。4.3.8系统软件性能应满足下列要求:1具有较好的长期稳定性、可靠性、可扩展性;2运行稳定,更新及时,软件开发和用户界面规范,软件使用便捷。4.4系统安装4.4.1系统安装应包含下列内容:1传感器及埋设件的安装;2数据采集设备的安装;3数据中心的安装;4线缆敷设。4.4.2传感器的安装应符合下列规定:1规格、型号、安装的位置应按监测方案确定;2应根据实际情况选择埋入式、螺栓式、焊接式等方式安装,并应该对连接部分进行防腐蚀处理;3安装位置应进行标记;4安装后应采取耐久的保护措施;5安装完成应进行现场调试,发现异常应更换或检修;6传感器信号稳定后读取并记录初始值。【条文说明】传感器安装埋设应虑现场施工状况,在安装位置满足设计及监测要求的条件下,尽量做到不易被破坏、便于维护。对位置进行标记和记录初始值,都是为完善监测资料,方便维护和巡查。安装好后现场测试的目的是确保数据采集和通信正常。4.4.3数据采集设备的安装应符合下列规定:1安装位置应根据传感器的埋设位置、现场条件等因素综合确定;2室外安装根据现场条件采取防水、防潮、防晒、防雷、防腐蚀、防磁等措施。【条文说明】数据采集设备靠近传感器可以节约线缆或获取更好的信号,但现场条件有时比较复杂,应首先考虑安装的稳固并不易被破坏,再综合考虑节约线缆等其他因素。4.4.4数据中心的设选址及设备布置、环境要求、建筑结构、空气调节、电气、电磁屏蔽、网络与布线系统、给水排水、消防与安全等应符合国家现行标准《数据中心设计规范》GB50174的有关规定。4.4.5线缆敷设应符合下列规定:1应估算线缆长度并适当预留长度;2应尽量避开易被破坏的区域;3如需埋设,应对地下管线情况进行调查;4应排列整齐,外皮层不得破损;5应根据现场条件,采取镀锌管、波纹管、PVC管或桥架等保护措施;6通信线缆与强电线缆敷设最小间距应满足国家现行标准《综合布线系统工程设计规范》GB50311的有关规定;【条文说明】数据采集设备靠近传感器可以节约线缆或获取更好的信号,但现场条件有时比较复杂,应首先考虑安装的稳固并不易被破坏,再综合考虑节约线缆等其他因素。4.5系统调试4.5.1系统调试应包括下列内容:1设备功能测试;2系统参数设置;3系统运行测试。4.5.2设备功能调试应包括下列内容:1传感器测试;2数据采集设备的采集、输出功能测试;3数据传输设备通信功能测试。【条文说明】系统参数设置主要指:监测项目、监测频率及预警值的设定;系统运行测试主要是进行系统稳定性和可靠性测试。4.5.3智能化监测初始值的采集应符合下列规定:1应在相关施工工序之前采集;2应在智能化监测系统经过调试且运行稳定后采集;3初始值取至少连续观测3次的平均值。【条文说明】采用智能化手段建设的监测系统,任何一个环节出了问题,都会导致数据的失真或采集不稳定,因此初始值的采集必须在智能化监测系统经过调试且运行稳定后进行。4.6系统维护4.6.1应编制系统维护手册,手册应包含下列内容:1保证监测数据安全的措施;2系统巡查方案;3系统日常检修方案;4系统故障的应急预案。4.6.2基坑监测单位应指派专人负责智能化监测系统的运行、管理、维护。【条文说明】智能化监测系统的维护和管理技术含量较高,因此,此项工作应由监测单位派专人负责,保障监测系统的运行稳定。4.6.3应定期对系统的设备设施进行巡查。巡检频次不少于每周1次,强台风、暴雨、全面开挖等特殊情况后宜进行1次全面巡查、维护。【条文说明】本条对智能化监测系统检查频率提出具体要求,主要是防止设备损坏,巡查可以采用人工或视频方式。在外部环境变化较大时,宜进行全面检查、维护。4.6.4所有原始数据必须全部存档,每周备份不少于1次。【条文说明】考虑到系统采集存贮及处理生成的绝大多数为电子数据,综合考虑存储的风险及备份操作的便捷性,本条规定数据备份一周不少于1次。4.6.5智能化监测系统应具备日常运行维护日志。【条文说明】及时的维护是系统运行稳定的保障,对过程的详尽记录可以实现后续问题的倒查,准确及时地找到原因,因此本条规定智能化监测系统的日常维护应具备相应的日志记录。建议采用系统电子记录的方式,详尽记录各项操作过程。4.6.6根据基坑项目的管理需要,应适时对智能化监测系统进行完善、升级,以满足基坑安全监控的要求。【条文说明】本条侧重从系统的软件平台考虑,软件平台最初设计时对接入平台的数据量必定有一定的上限,相关指标参数可能会有所遗漏。当数据量达到设计上限要求时,系统运行稳定性和流畅性就会受到影响。因此应根据实际平台的使用情况,及时予以完善和升级。5智能化采集5.1一般规定5.1.1智能化采集系统应具有下列功能:1将各种传感器所采集的信号,转换为规格化的物理量的功能;2在数据采集装置与系统平台之间进行双向数据通信的功能;3应具有外部监测数据录入的功能;4对突变的数据,具有智能化增频采集的功能。5数据通信、数据采集装置和监控主机之间可采用有线和(或)无线网络通信。【条文说明】为满足各个系统平台之间的数据传输,不造成数据孤岛,系统平台应具备数据对接接口。对监测仪器及传感器的信号采集和处理,主要针对传感器的振弦信号、电压信号等原始信号的采集,并应具有将采集到信号转换为模数、频率或直接是角度、力等形式的物理量。智能化监测采集端在野外,难免有破坏的可能,当发现损坏时,应当说明情况,并及时将外部的人工监测数据录入系统。另外,有些监测仪器较为昂贵,不适合长期放置在现场,也需要由外部的人工监测后将数据录入系统,保证数据的完整性,并有利于进行后期的智能化处理。现场突变的数据一部分是粗差造成的,粗差是指在相同观测条件下系列的观测,其绝对值超过限差的测量偏差,含有粗差的测量数据不能采用。在智能化监测中产生粗差的最大可能原因,是外部的瞬时干扰、设备偶然失效、传输线路瞬间中断等因素。工程上一般将绝对值大于3倍中误差的监测误差,认定为粗差。但现场突变数据也有可能是正常工序改变了工况造成的,这时短期智能增加采集频率,可以提供更多数据,通过变化规律,系统可以智能区分粗差和正常数据变化;同时,短期增加采集频率也可以避免部分剔除粗差时产生的数据缺失,同时又不会产生过多的数据量。图1所示,时点4产生了突变,增频采集后,数据基本和时点4接近,因此,可判断时点4的数据可信,属于正常突变。图2所示,时点4产生了突变,增频采集后,数据和时点4差别很大,反而和时点1、2、3的变化趋势接近,可判断时点4的数据是偶然误差,可以剔除。图1智能化增频采集示意图(正常突变)图2智能化增频采集示意图(异常突变)5.1.2基坑实施智能化监测时,应根据监测项目、精度要求和现场作业条件选择相应的智能化监测采集方法。当条件允许时,宜优先采用表5.1.2的智能化采集方法。表5.1.2监测项目常用的智能化采集方法监测大类监测项目数据采集设备传感器或测点埋设件位(形)变监测水平位移:支护结构(边坡)顶部水平位移等智能全站仪测墩、棱镜激光位移计接收标靶GNSS接收机测墩竖向位移:支护结构(边坡)顶部竖向位移、立柱竖向位移、周边建(构)筑物沉降、周边地表、道路、管线竖向位移、坑底隆起等智能全站仪测墩、棱镜静力水准仪传感器数字水准仪铟钢尺GNSS接收机测墩土体分层竖向位移读数仪多点位移计深层水平位移:支护结构体或土体深层水平位移固定式测斜仪测斜传感器绞盘式自动测斜仪测斜传感器倾斜:周边建(构)筑物倾斜智能全站仪、超站仪测墩、棱镜倾斜数据采集仪倾斜计激光位移计传感器激光垂准仪铟钢尺裂缝:支护结构裂缝、周边建(构)筑物裂缝、周边地表、道路裂缝裂缝数据采集仪裂缝计力变监测支护结构内力:围护墙内力、支撑轴力、立柱内力应力、应变数据采集仪振弦式、电阻式、电容式或光纤式传感器土压力:围护墙侧向土压力电阻应变仪和钢丝频率计应变片式或振弦式土压力计锚杆拉力锚杆拉力采集仪锚杆测力计、锚杆应力计其他监测孔隙水压力孔隙水压力数据采集仪孔隙水压力计地下水位水位数据采集仪渗压计、水位传感器振动爆破测振仪拾振传感器温度温湿度采集仪温度计、温度传感器湿度温湿度采集仪湿度计图像图像采集系统相机、摄像机视频视频采集系统摄像机地理位置全球定位系统(GPS)或北斗卫星系统(BDS)【条文说明】表5.1.2的数据采集方法是经过大量调研收集的目前比较成熟可靠的数据采集方法,可满足一般工程的监测需要。进行监测大类的划分,主要是方便设计单位、监测单位进行选用,只要是符合大类的监测的方向,具体监测位置、项目可以进行扩充。5.1.3易受周围环境影响的传感器应加以保护,安装在外部的设备、应考虑日照、温度、风沙等恶劣天气对监测设备的影响,必要时应采取特殊防护措施。5.1.4连接仪器用的专用电缆应能承重、耐磨、耐酸、防水、防腐蚀、质地柔软。5.1.5电缆安装应按设计路线铺设,接口接头处应按设计和有关要求进行处理,埋设于混凝土、砂土中以及暴露于空气中的电缆应按设计和有关要求加防护与保护装置,端点亦应按规定进行处理加防护和保护装置。5.1.6除使用本标准所述的采集方法外,也可采用能达到现行有关标准规定性能的新技术、新方法。【条文说明】目前传感器及物联网技术发展日新月异,监测仪器及监测传感器均有高度智能化、网络化,如光纤传感器、摄影测量等高新技术的监测手段均已有投入使用。本标准对新技术、新方法的采用持积极的态度,只要能满足相关规范精度要求,运行稳定可靠,均可纳入本标准的使用范围。5.1.7对于现行规定中未明确的新技术、新方法,可按照设计或变形允许值的1/10~1/20作为精度指标。5.1.8监测测点宜配备防盗、防碰撞装置,并方便检查与维护。【条文说明】主要目的是保证监测实施过程的连续性,加强对设备的保护,尽量避免施工破坏造成的数据采集中断。尽量做到在不中断监测的情况下进行维护维修,在维护维修后监测工作仍能正常衔接,监测数据能连续使用。5.2位(形)变监测5.2.1采用智能全站仪进行水平位移监测时应符合下列规定:1水平位移监测基准点应设置在基坑开挖深度3倍范围以外不受施工影响的稳定区域,不应埋设在低洼积水、湿陷、冻胀、胀缩等影响范围内;2工作基点宜设置观测墩或观测站房,配备防护装置,满足对仪器的防护要求;宜配备强制对中装置;选点时应考虑施工对工作基点的扰动和对视线的阻挡;3监测点与基准点宜同步进行观测,并应同时观测至少3个监测网点;4应定期检查仪器的整平状态,并及时校正;5智能全站仪架设处宜配置电子气温气压计、控制系统、通信系统及不间断供电系统等配套设备,并注意防护。【条文说明】基准点的选位对于整个监测结果有直接影响,选位须设置于施工影响范围以外,地质条件好的位置。基准点标石(标志)的设置也应当埋设牢固,避免碰撞。基准点在整个监测期间应保持稳定,及时复测更新基准点坐标。工作基点尽量设置观测墩,并配置强制归心装置,保证点位精度,条件允许时可设置观测站房,以便对基准点进行保护,基准点的设置应注意通视情况,尽量设置于视野开阔处,尽可能同时满足对全部观测点进行直接观测。水平位移观测时由于视线遮挡,宜采用后方交会的设站方式,观测时应同时观测至少3个监测网点。往往受制于监测现场环境,仪器架站位置很难同时观测到3个基准点,因此这里的监测网点可以是基准点,也可以是工作基点。当选用监测网点有工作基点参与时,应及时对监测网进行人工复测。在水平位移观测期间,必须随时注意仪器的整平状况,如发现仪器倾斜,应重新校正仪器,再进行下一步观测。安装电子气温气压计可对测量结果进行相应修正,控制系统、通信系统及不间断电源等配套设备的设置是为了尽量在监测过程中保证仪器处于相对良好的环境中进行测量,且有利于仪器的防护。5.2.2采用激光位移计进行水平位移监测时应符合下列规定:1水平位移监测基准点应设置在基坑开挖深度3倍范围以外不受施工影响的稳定区域,不应埋设在低洼积水、湿陷、冻胀、胀缩等影响范围内;2工作基点宜设置观测墩或观测站房,配备防护装置,满足对仪器的防护要求;宜配备强制对中装置;选点时应考虑施工对工作基点的扰动和对视线的阻挡;3监测点与基准点宜同步进行观测,并应同时观测至少3个监测网点;4应定期检查仪器的整平状态,并及时校正;5激光位移计的自动照准应稳定、有效,单点单次照准时间不宜大于10s;6后台控制程序应能按预定顺序逐点观测,数据不正常时应能补测,并应能根据即时指令增加观测;7多台激光位移计联合组网观测时,相邻测站应有重叠的观测目标;8智能激光位移计架设处宜配置电子气温气压计、控制系统、通信系统及不间断供电系统等配套设备,并注意防护。【条文说明】使用激光位移计进行水平位移监测时,基准点的稳定性直接关系测量的准确性,因此原则上基准点需安装在施工影响范围之外的稳固可靠位置。如果现场实施确有难度无法满足要求,布设工作基点在基坑影响范围内时,也应选取较为可靠稳固的位置,并定期进行校准修正,以保证监测数据的准确性。5.2.3采用全站仪进行竖向位移监测时,宜与水平位移同步进行。【条文说明】采用全站仪同步进行水平位移观测时,观测数据已经包含了三角高程方法计算高差所需要的主要原始数据,因此在观测水平位移时宜同步观测并计算竖向位移,可以提高现场的监测效率。5.2.4采用全站仪进行竖向位移监测时后视点及前视点的布设、视线高度、测量方法均应满足《建筑变形测量规范》JGJ8相关规定要求。【条文说明】对于三角高程测量具体实施的技术要求,在《建筑变形测量规范》JGJ8中已有相应规定,实施时按照该规范规定执行。5.2.5采用GNSS测量方法进行监测时,应符合下列规定:1视场内障碍物的高度角不宜超过15°;2离电视台、电台、微波站等大功率无线电发射源的距离不应小于200m,离高压输电线和微波无线电信号传输通道的距离不应小于50m,附近不应有强烈反射卫星信号的大面积水域、大型建筑以及热源等;3通视条件好,应便于必要时采用全站仪等手段进行后续测量作业。5.2.6深层水平位移智能化数据采集,应符合下列规定:1深层水平位移数据采集可采用固定式测斜仪或绞盘式自动测斜仪等设备进行量测;2深层水平位移宜以底部作为起算点,当底部不具备作为起算点条件时,可以顶部作为深层水平位移的起算点,并在每次监测时测定起算位置的位移变化并修正;3采用固定式测斜仪实现智能化监测时,监测探头应合理布置,监测数据能够反映监测深度范围内管形变化要求;4深层水平位移监测点应定期校正,避免因测斜传感器下沉导致采集数据误差。【条文说明】对于支护的测斜应优先采用固定式测斜仪。对于地质条件差的软土、沙土地区或淤泥层很深的沿海等区域,可采用测斜管口作为起算点,并通过全站仪测量管口坐标来修正测斜监测结果。固定式测斜仪的探头布置应满足设计要求的测点间隔及固定间距,保证能准确的监测到测斜管不同深度的位移情况。5.2.7深层水平位移监测点因更换、检查等工作导致测斜传感器位置发生变化时,应重新校正。【条文说明】深层水平位移监测的数据包含位移、深度和方向多个属性。如果传感器的位置发生了变化,即使是同一支元器件,其对应的深度或方向属性也会发生改变,按照之前的属性数据计算会产生错误的结果,因此应重新进行校正。校正方法包括且不限于重新采集初始值等手段,以此保证监测数据的正确性和连续性。5.2.8安装倾角计应明确安装的方向,并详细记录相关属性信息数据,包括测点间距、监测对象高度等有关属性特征数据。5.2.9采用裂缝计等设备进行裂缝宽度智能化监测时应符合下列规定:1设备的最大量程应满足监测对象的变化需要;2设备安装时应综合考虑裂缝收缩与扩张两种情况;3设备安装应考虑裂缝的变化方向,避免因物理形变导致的数据不准确或设备损坏;4设备应安装在裂缝的最宽处和裂缝末端。【条文说明】因裂缝发展的不确定性,有开合位移及沿缝向的剪切位移等情况,裂缝计或位移计的安装支架应设计具有可旋转的装置,避免传感器受裂缝剪切变形影响而导致测量的数据不准确和传感器直接损坏。5.3力变监测5.3.1力变监测宜选用振弦式、电阻式、电容式或光纤式等高精度传感器测量,当结构构件无法安装力变传感器时,可采用位移间接监测方法。传感器技术指标应符合下列规定:1振弦式频率仪的频率测量精度不应低于0.1Hz;2光纤光栅解调仪各项指标应符合被监测对象对应参数的规定,可测量的波长变动范围应大于40nm、波长分辨率不应高于0.2pm、波长重复性不应高于2pm;3电阻式应变数据采集仪量测精度不应低于应变计的0.1%F.S。5.3.2力变监测传感器的性能参数应符合下列规定:1传感器最大工作状态不应超过仪器量程的80%;2传感器应在监测期间具有良好的稳定性和抗干扰能力,采集信号的信噪比应满足实际监测需求;3传感器物理输入输出接口、数据采集通信协议应兼容常用接口规范,便于后期升级、改造、维护和更换;4选用传感器的测量精度、灵敏度、分辨率等性能不应低于国家现行标准《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497的要求;5传感器防水防尘指标要求应满足监测现场环境的要求;6传感器宜具有补偿功能;7传感器的选择应满足监测现场环境的温度、湿度、气压、工作尺寸等要求。5.3.3力变监测传感器的布设安装应符合下列规定:1传感器的布设应满足国家现行标准《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497的基本要求;2传感器应布设于基坑结构的动、静参数或环境变化较为敏感的位置,并与监测对象连接牢固、可靠,测量数据应能够与理论分析结果建立对应关系,反映监测对象的变化规律;3传感器的布设应减少通信传输距离;4传感器埋设时导线应做好标记,并设置导线防护措施;5传感器导线中间不宜有接头,导线应按一定线路捆扎,接头应集中引入导线箱中;6传感器安装位置宜张贴标识牌,表示传感器类型、埋设日期、监测单位等信息,便于后期保护和维护。5.3.4力变监测传感器元件宜具有测温功能。【条文说明】由于温度变化对支护结构内力监测结果影响较大,因此要求传感器具有测温功能,可利用智能化监测软件对温度进行修正,以自动获得经修正后的正确值。5.4其他监测5.4.1地下水位智能化监测应满足下列规定:1可采用渗压计或水位传感器结合智能采集传输模块进行量测;2监测孔埋设应采用专用水位管;3地下水位采集设备的最大量程应满足地下水位的变化需要。【条文说明】目前市场上具有不同类型和原理的地下水位监测设备,如接触式水位计是通过探头直接下放到地下水位面进行量测,这就需要仪器量程大于地下水位面到管口的距离;压力型水位计是通过把探头放置到地下水位中,通过设备测量的压力计算地下水位高度,首先就需要充分考虑地下水位最大沉降量,将设备放置在最低地下水位面以下,以保证在监测过程中能够正常对地下水位进行监测。4应结合测量设备类型及地下水位特征来确定安装位置,保证测量结果的可靠性。5.4.2图像监控系统终端仪器应符合下列规定:1图片分辨率不应低于1280Pix×720Pix;2应具有显示采集日期和时间的功能;3宜具有填写辅助信息、工程申报单等辅助功能。5.4.3视频采集与传输系统应符合下列规定:1摄像机宜采用网络云台摄像机,也可采用移动摄像机;2摄像机应具备压缩编码数字(模拟)视频信号的功能;3网络云台摄像机应具有下列功能:1)应具有定时、定预置点拍摄功能;2)宜实时接收监控中心摄像、拍照、拍摄角度转换等控制指令;3)监视角度宜具有水平0°~360°、垂直0°~180°和连续可调的功能;4)宜采用像素在1920×1080以上的高清摄像机,并应具有自动光圈,自动调焦,红外摄像、自动白平衡功能;5)视频图像应画面清晰,播放流畅,并显示出采集的日期与时间,可快进快退查看;6)应具有存储功能;7)应具备通过无线/有线进行网络传输的功能。5.4.4地理位置定位系统可与图像监控系统、数据采集与传输系统、视频监控系统合成,宜置于监测位置。

6智能化分析及反馈6.0.1智能化分析及反馈平台应具备下列功能:1实测异常数据的判断;2基准网点的稳定性分析;3实测异常数据的标识;4实测数据预警;5趋势分析预测及提示。【条文说明】1智能化监测系统所采集的数据,必须是真实、完整的,但由于传感器、采集设备、数据传输等环节上,无论是静态测量还是动态测量,由于测量设备本身、数据传输或者人工操作等原因,都可能产生某些错误监测数据,工程上称为异常数据,有些在量级上与正常监测量相差很大(明显异常值),有些虽然量级上没有显著差别,但其误差超越了该设备正常的测量误差范围(小异常值)。2监测基准的稳定性分析,主要利用现有采集到的基准数据,根据他们之间的相对关系,进行稳定性的校验;3异常数据的标识,主要是对突变数据、缺失数据的异常情况进行存储和展示时的标记处理,便于后续分析。4实测数据预警是实际监测结果达到累计变化量或变化速率预警值时的措施;5趋势分析预测是利用时序规律对将来的发展进行的预测,目的是使参建方能够从容应对可能发生的变化,因此,主要是进行提示而不是预警。6.0.2实测数据达到累计变化量或变化速率预警值时采取的措施应符合下列规定:1应立即自动提高监测频率;2立即发送预警信息至监测单位;3监测单位应立即进行预警信息确认,确认无误后应立即发送至其他相关单位;4预警信息宜包括工程名称、预警项目、测点编号、当前值及预警值、预警时间等。6.0.3智能化监测平台的预处理、数据的分析、反馈宜由系统自动进行。【条文说明】智能化基坑工程监测的监测频率较高,采集的数据较多,人工处理工作量大且不及时,因此,预处理、数据分析和反馈宜由系统自动进行。6.0.4数据预测的可靠性分析应由具备岩土工程、结构工程、工程测量的综合知识和工程实践经验并具有较强综合分析能力的人员承担。【条文说明】智能化基坑工程监测关系到基坑及周边环境的安全,是一项技术性非常强的工作,只有保证参与的监测人员素质,才能及时发现数据有效和准确性,并进行高质量的综合分析,为信息化施工和优化设计提供可靠依据,避免事故的发生。根据基坑工程特点,参与人员不但要具备工程测量知识,还要具备岩土工程、结构工程的综合知识和工程实践经验。6.0.5智能化监测的趋势分析应符合岩土工程的基本规律。【条文说明】人工智能高度发展,从实验室走入社会、走向应用,机器不再是单纯的工具,而有可能帮助甚至部分替代人进行决策,如驾驶汽车、诊断病情、教授知识、检验产品等。与此同时,人工智能对社会治理、伦理道德、隐私保护等方面的挑战也随之而来。与技术快速走在前面相比,相关的法律规范、社会公德、行为习惯、社会治理构建则相对滞后。习近平同志指出,“要整合多学科力量,加强人工智能相关法律、伦理、社会问题研究”。只有建立完善的人工智能伦理规范,处理好机器与人的关系,我们才能更好、更多地获得人工智能红利,让技术造福人类。当前,我国在人工智能技术研发和应用方面走在国际前列,但关于人工智能伦理的探讨还刚刚起步。我们应为人工智能伦理确立一些“原则意识”,如:最高原则是安全可控;创新愿景是促进人类更平等地获取技术和能力;存在价值是教人学习、让人成长,而不是超越人、取代人;终极理想是为人类带来更多自由和可能。此外,在信息推荐、自动驾驶、虚拟现实等热点领域,设计主体在产品设计和业务运营中也应积极探索,让人工智能提供的信息和服务助人成长。我们应加快人工智能伦理研究步伐,积极参与全球人工智能伦理原则的研究和制定,及早识别禁区,让技术创新更好地造福人类,为全球人工智能伦理研究贡献中国智慧。人工智能基础包括哲学、数学、经济学、神经科学、心理学、计算机工程、控制论,语言学等等多门学科,但从根本上说,是一种统计学,必须以大数据分析作为根本,进行学习迭代。而这一切,都要符合各自学科的基本规律,都是有一定界限和可能性的。在基坑监测的趋势分析上,就是要符合岩土工程的基本规律。应该承认,一位合格的监测工程师,在正常状态下,是可以按时、准确地完成监测工作的。但人类都有一些体力、脑力极限,因此,人工智能的主要任务是减轻人类的工作量,而不是超越人类。目前,已经有一些智能化预测算法,这些预测算法进行研究、判断,结合建筑基坑的实际特点,下列是其中一些较为成熟、可靠的算法:回归分析(多元线性回归)算法;时间序列分析算法;灰色系统分析模型算法;Kalman滤波模型算法;人工神经网络模型(前馈、反馈型)算法。其中,相对更加成熟和有发展前景的是人工神经网络模型,它以监测数据为样本,对其进行不断地训练,直到得到所期望的输出模式为止,训练过程一般采用误差反向传播算法。这些算法都可以用来进行趋势预测软件的开发,也可以有新的算法,但原则都是要能符合岩土工程的基本规律。图3~图6为几种监测对象的监测预测示意图。图3力变监测预测示意图图4竖向位移监测预测示意图图5水平位移监测预测示意图图6地下水位监测预测示意图6.0.6当趋势算法和实测数据偏离度突变时,采取的措施宜符合下列规定:1提高监测频率;2对比实际工况,由已知原因产生的偏离度突变,宜采用新工况发生后监测得的数据规律进行趋势预测;3对比实际工况,由未知原因产生的偏离度突变,宜连续进行趋势预测;4当发生

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