建筑变形监测智能化数据采集系统的设计

江宁　贾超

摘要：针对建筑变形监测数据处理的采集过程，提出构建智能化数据采集系统的技术路线，给出了系统总体构架图，论述了建筑变形监测数据采集电子手簿的设计流程，制作了用于精密水准测量的电子手簿，并运用一个实例验证了建筑变形监测智能化数据采集系统的优势。

关键词：变形监测;数据采集;沉降观测;系统设计

中图分类号：TU196.1

文献标识码：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.049

1 引言

建筑变形监测是指在建筑物施工及使用期限内，对建筑物的位移和沉降实施的检查、监控工作，运用的手段涉及到测绘、岩土和结构等多个专业。监测数据无疑是整个工程的核心内容，数据的处理速度和准确度对于监测信息的及时、有效反馈有着至关重要的影响。为了提高数据的处理效率、减少人为误差，笔者提出构建一种智能化数据采集系统。

在建筑变形监测数据采集和处理的过程中，尽量减少人工手动干预导致的人为误差，提高数据采集和处理的速度，运用测量仪器的自动存储功能及电子手簿技术，将野外监测原始数据直接储存为能够与计算机互操作的电子数据。在内业数据处理中，运用相关软件直接进行可用数据的提取、计算、分析、报表输出以及Web方式数据反馈，实现鼠标轻轻一点就能够得到最终成果的“一键式”反馈功能。

2 系统总体构架

建筑变形监测智能化数据采集系统涉及到的内容有测量电子手簿，测量原始数据（文件）的传输与转换，数据的智能化计算、分析及报表输出。以上内容组成了建筑变形监测的内外业一体化、办公的无纸化和实时监控的信息化。

在监测外业工作开展时，如果监测仪器不具备存储野外数据的条件，可以使用电子手簿进行第一手数据的采集，目前很多单位使用如PC-1500、PC-E500和掌上电脑（PDA）作为电子手簿，内含数据采集程序。随着智能手机的迅速升级，也可以采用智能手机作为电子手簿。

3 系统设计图

系统框架如图1所示。

4 系统的实现

4.1 手机电子手簿的制作

在野外测量工作当中，传统的方法是将观测数据记录在纸质的测量手簿上，传统的纸质记录不利于高效率进行内业计算机平差，而使用电子手簿无疑是实现内外业一体化的重要方法。电子手簿可以存储观测数据，并按相应的格式进行输出和记录。大部分测量仪器内藏存储模块或配有专用电子记录器（电子手簿）。此外，也可以用PDA作为平台，以嵌入式语言开发数据采集软件。目前，PDA已经被智能手机所取代，基于Android SDK进行嵌入式编程，可以制作适用于Android手机的电子手簿，但是编写软件的过程比较复杂，开发周期时间长，对编程技术要求较高。如果利用Excel制作手簿表格并存人手机，则能在一定程度上提高工作效率。這种电子手簿适用于没有自动记录功能的光学精密水准仪，如徕卡NA2精密水准仪，以一级变形监测为例，利用Excel内置的公式编辑功能，制作的电子手簿如表1所示。

4.2 测量电子手簿的应用实例

在建筑沉降观测当中，使用智能手机作为沉降观测电子手簿的载体，配合徕卡NA2型精密水准仪进行建筑物沉降观测，收到了良好的效果，极大提高了水准内业工作的效率。

在外业工作中，用上述电子手簿进行水准仪观测读数记录，数据校核过程在手簿中自动完成，如果测站超限，电子手簿可进行自动提醒，不需要测量人员手动计算限差，极大程度上避免了人为错误。

在观测数据记录完成以后，手簿内置的公式可以自动对闭合差进行计算。2018-11-06进行沉降观测时的数据记录如表2所示。

在内业数据处理时，通过USB数据线，将电子手簿表格存储到计算机中，用文件格式转换，将手簿的EXCEL文档转换为为平差软件（例如COSA、EasyMap和南方平差易等）识别的格式，然后利用平差软件进行严密平差。最终的平差结果如图2所示。

5 总结

建筑变形监测智能化数据采集系统需要运用到测绘科学与技术、计算机软件技术、网络技术、岩土科学等多方面的知识。电子手簿的利用提高了外业数据记录的便捷性和内业数据处理的速度，现已经成了监测工作中不可或缺的部分，尤其在沉降观测过程中发挥举足轻重的作用。通过使用建筑变形监测智能化数据采集系统，测量数据处理时间大为减少，工作效率得到了提高。

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