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摘要：基于传统的监测方法中存在的许多困难在深基坑的监测，通过自动监测系统集成了多种传感器，结合网站的实际情况，监测网络的网络布局和测量方法进行了研究，通过控制和监测数据纠正和处理网络的调整和多阶段的差异数据。实现了监控数据的实时发布和报警。数据真实、准确、及时、可靠，对自动监测系统今后在城市深基坑监测中的应用具有重要的参考意义。
关键词：自动化；动态监测；传感器融合
城市深基坑变形监测易受高层建筑、道路及基坑本身开挖的影响，监测难度大。此外，基坑变形监测精度要求精度高，监测数据要求精度和可靠性。人工测量方法难以应对复杂的基坑环境，且测量时间长、效率低，易受人为因素干扰，影响测量结果的可靠性。随着自动监测系统相关技术的逐步完善，自动监测系统在城市深基坑监测工程中得到越来越多的应用。自动监测系统能有效克服基坑监测中的各种不利因素，能高效、稳定地进行实时监测，与人工测量相比具有很大的优势。然而，目前对基坑自动监测的规范并不明确，城市深基坑监测也缺乏相关的指导和实施标准。因此，通过实际应用，论证自动监测系统在城市深基坑监测中的可靠性具有重要的现实意义。
一、站仪自动化监测系统的精度分析
通过对我国现阶段自动监控系统的分析可以发现，内部应用于全站仪的模型为“Trimbles8”，为了验证这类机械设备的精度，需要进行以下试验：将全站仪定位，测试并应用极坐标法，主要观测形式为单站观测，同时分析监测数据的整体精度，需要基于数据内容进行平面分析。
在上述内容中，全站仪的固定环节误差选择忽略，根据全站仪以及监测点位置设置坐标原点为“O”，待监测点为“P”，观测角过程中的水平角、垂直角、斜距、平距分别为：α、β、S、D。建立检测三维坐标轴分别为x、y、z，并且坐标点计算公式分别为：
式（2）中的mx、my、mz。分别代表各个坐标轴当中的误差数据，而ms表示为侧边误差；mα表示为水平角误差mβ表示为垂直角误差。
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对于全站仪的分析，可以应用Matlab编程实现，在此类型软件当中，可以直观表示平面、高程、竖直角以及边长之间的关系，图1是模拟测量设计情况下的平面精度三维仿真图，此类仿真图可以直接反映出平面精度与各类角度之间的
关系[3]。并且通过对上图进行分析可以得出，测量过程中的平面精度将会保持在±0．847 1 mm之内，通过数据计算分析观测点测量误差应该保持在±3．0 mm之内。
二、自动化监测系统组成
自动监控系统主要包括数据采集系统、数据分析系统和成果发布系统。数据采集系统由全站仪自动采集系统和数控自动采集系统组成。全站仪自动采集系统实现了基于测量机器人的坡顶水平和垂直位移观测数据的自动采集。根据现场情况，建立了变形自动监测系统永久观察室，并在观察室布置Trimbles8全站仪和控制计算机。该系统采用Trimble4D软件对全站仪的测量进行控制。功能模块包括站位的建立、监测点的初始测量和定期复测三个部分。采用BGKLoggerV4软件控制锚索内力、深层水平位移和地下水位的数据采集。采集到的数据实时传输到数据库中，实现同步监控。
数据分析系统将自动收集的数据进行分类、处理、计算。Trimble4d软件可以对所有采集到的数据进行分类，并使用自己的软件分析系统消除粗差，分析参考点的稳定性，计算测量数据的平差。结果存储在相应的SQLServer数据库中。结果发布系统包括数据查询、统计分析、视频管理和预警预报等模块。数据查询模块可以调用数据库中相应的数据，实现对监控数据的实时查询和统计分析。此外，数据变化超过报警值时，预警和预测模块将发出报警信息计算机网站和手机应用程序。视频辅助监控系统管理模块，系统管理站点位置的摄像机，实时监控网站的建设情况，预警的出现可以找到网站建设问题。
三、自动化监测系统的可靠性分析
3.1 基于尺度变形的可靠性分析
在测量过程自动化系统检测和人工检测时间不是一个巨大的差异，以及基坑的位置的外部环境因素和没有明显的变化，所以理论上可以认为两个测试应用于合理的监控，和点和点之间的距离没有很大的区别，可以被视为相等的距离。在自动可靠性分析过程中，选取了四个具有代表性的监测点进行研究。
经计算，N1-N2侧的测量误差为M1 =±0.5mm，其中超过中位数误差的数据有8个周期。N3-N4边测量误差M2为±0.8mm，有9个周期的数据超过中位数误差。计算结果表明，自动监测系统与传统人工监测数据差异较小，变化范围较小，测量数据相对稳定，说明自动监测数据具有足够的可靠性。
3.2 水平位移的对比分析
选取10月12日至11月11日每天10点连续30天的自动测量和人工测量连续观测数据，对两种方法进行比较。利用同名点的坐标，将同名点自动测量和手动测量的水平位移离散点标记在图上，利用Matlab对离散点进行曲线拟合。选取N1和N3的水平位移散点图及其曲线拟合图进行分析。从散点图可以看出，自动测量和人工测量都反映了基坑外侧墙向东北移动的趋势。与手工测量的结果相比，自动测量数据点的分布区间更紧凑，和相邻观测点的位移很小，最大位移只有1毫米，和变化的速度低于Vd < 2（毫米/ d），满足最高的水平位移监测的报警值的要求规范。人工测量结果的点频散比较显著，相邻点之间的位移差比自动测量大，最大位移为1.5mm。
从曲线拟合的线性情况来看，自动测量数据的拟合曲线相对平坦，数据浮动较小。人工方法测得的拟合曲线波动明显较大，且测得数据的稳定性低于自动测量。通过对比分析可知，在水平位移监测中，自动测量的稳定性明显高于人工测量。因此，水平位移自动监测的可靠性可以满足工程规范的要求。
3.3 自动化监测网布设
以某省级医院儿科综合楼为例，由于基坑周围建筑高大，工作空间狭小，确定自动监测网是否合理布置尤为重要。观测站设置在省医院门诊楼的楼顶，基坑南侧，并设置强制观测墩。基坑监测平面控制点和质量控制点的公共点，设置在西侧纬七路和五路咬口，省立医院家庭楼上，纬六方五路咬口，南北两岸的居民楼上，监测网络布局的三个固定棱镜作为参考点，由于基坑监测布局表限制，所以不能详细的注释。顶部的水平位移和垂直位移监测斜率共享相同的监控，这是安排在基坑边坡，大约30厘米的顶线开挖基坑，和测量之间的距离大约是15米。共使用了20个l形棱镜作为监测点。周边建筑位移监测点采用种植条的方式布置在周边建筑的四角，沿建筑外墙每隔20m布设一次。共有16个监测点。在围棋路和精武路两侧，通过敲界址钉对周边道路进行位移监测，共6个监测点。深基坑水平位移监测断面布置在基坑周围，断面间距约为25m。测斜传感器设置在每个监测段的不同深度，共82个测斜传感器。锚索内力监测截面布置在基坑周围，截面间距约为25m。锚索传感器设置在每个监测断面不同深度，共46个锚索传感器。地下水位监测点布置在基坑周围，间隔约25m。每个监测点配备一个渗漏压力表，共9个监测点。
测斜传感器、锚索传感器、渗压计均按照设计要求结合现场实际情况进行埋设，并用数据连接线与数据采集箱进行连接，从而实现不同位置，不同深度的数据采集。
结语：
根据Trimbles8的标称精度，结合现场施工条件，通过理论分析，证明该自动监测系统在对城市深基坑进行观测时，可以达到标准要求的测量精度。该自动监测系统具有动态测量实时、外界干扰少、测量精度高、节省人工成本等优点。在城市深基坑监测中具有广泛的应用前景。
参考文献：
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