基坑监测中无线传感器网络技术的非接触式应用研究

秦旭

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1. 摘要本文旨在探讨基坑监测中无线传感器网络技术的非接触式应用。过程采用多种研究方法，包括文献研究、实地调查和数据分析。通过系统整理和分析，我们得出了一些重要结论。一是，无线传感器网络技术在基坑监测中具有重要应用潜力。二是，无线传感器网络技术可实现远程监测和数据传输，节省很多人力、物力成本；三是，无线传感器网络技术在基坑监测中仍存在一些挑战和问题。

关键词：基坑监测、无线传感器网络、非接触式应用、数据传输

2.引言现代基坑工程中，基坑监测是确保工程安全和稳定的重要环节。传统的监测方法往往需要人工操作，存在工作量大、周期长、效率低等问题。因此，我们需要探索一种更加高效、准确的基坑监测方法。无线传感器网络技术可实现全面监测，无需人工操作，具有较高自动化水平。

3.文献综述

3.1无线基坑监测技术传统基坑监测技术存在许多不足，如存在局限于特定区域，监测不便携和布线复杂等问题。而无线基坑监测技术可以克服这些困难。通过无线传感器节点的安装，可实现对基坑的实时监测，还具有便携性和灵活性特点，另布线也相对简单，降低了监测成本和工作量。

3.2无线传感器网络技术该技术是一种越来越广泛应用于基坑监测的技术，具有许多优势：一是提高监测效率和精度。据统计，无线传感器网络技术应用于基坑监测中的项目，事故率相比传统监测方法减少了50%以上；二是可提供丰富的监测数据和数据分析功能。例如传感器可收集基坑周围环境数据，如土壤温度、湿度、压力等，以及结构变形、位移等相关数据，这些数据在集中管理和分析后，可帮助工程师更好地了解基坑状态，进行风险评估并制定相应安全措施。

4.方法和实验设计

4.1网络布置

在基坑监测中，无线传感器网络布置非常重要。合理的网络布置方案需综合考虑基坑尺寸、环境条件、监测需求和通信范围等。特别是，在基坑中还需检测土壤位移和地下水位时，还应布置相应位移传感器和测水孔。另外，布置方案中还需考虑无线网络通信范围和信号强度问题。尤其需根据基坑尺寸和环境条件，确定传感器节点的通信范围，确保数据有效传输。

4.2方案设计

本方案计划在真实的基坑工地上搭建一个无线传感器网络系统，包括布置传感器节点、部署通信设备和建立数据接收、处理系统。具体方案在部署适当数量，可覆盖整个基坑传感器节点的基础上，有效建立数据处理系统通信链路，通过对传感器数据实时监测、分析，提取关键信息，进行实时预警和报告。

参考工程：“吴江区平望运河文体中心工程基坑监测”项目，就采用精密全站仪（TOPCON  ES101 全站仪）及配套棱镜组（精度须高于：1”1+1.5ppm）系统网络。以小角法和极坐标法综合测试进行监测，按《工程测量规范》（GB50026-2007）二等变形测量的技术要求施测，通过水平位移基准点的稳定采用多点定向的方法进行定期检测，准确校核。

4.3.数据处理

无线传感器网络的数据处理是基坑监测中的关键一环。此外，数据处理结合其他技术和软件，如云计算、大数据分析平台等，可对系列数据进行深入分析、建模，以精确发现或预测基坑监测中的关键问题或和风险。

5.讨论与结论

5.1可行性评估

在基坑监测中，无线传感器网络技术（以下简称无线技术）具有很大可行性。一是，通过使用无线技术，基坑监测可实现全方位、多角度监控；二是，无线技术的具有一定经济性；三是，无线技术的部署、维护成本较低，并可长期使用；四是，无线技术在基坑监测中还具有较高的可靠性和稳定性。因此，基坑监测无线技术应积极推广和应用。

5.2技术局限性

无线技术在基坑监测中也存在局限性。一是，由于传感器网络覆盖范围有限，对于大型基坑工程可能需要布设大量的传感器节点；二是，传感器节点的能耗问题也需关注，传感器节点电池容量有限，需定期更换或维修；三是，无线网络在复杂地质环境中仍面临一些挑战，如数据的准确性、可靠性会受到地下水、土壤松散度等因素的影响。

5.3未来研究方向

基坑监测中无线技术尽管已取得了一些突破，但仍有一些潜在问题：一是需要提高无线传感器网络的可靠性和稳定性；二是需要进完善无线传感器网络的能源技术，以延长传感器节点使用寿命。

在未来的研究中，还需进一步研究基坑监测中无线技术应用场景，以促进相关技术实际应用；还需探索开发更先进的传感器节点和通信协议，以适应不同状况下的基坑监测。

希望通过不断的创新和研究，基坑监测中无线传感器网络技术的应用将不断取得新的突破和成果。

参考文献

[1]深基坑施工中基坑监测技术的应用[J].许俊杰,科技创新与生产力，2023

[2]浅议基坑监测技术应用现状与发展方向[J].胡杰,建筑监督检测与造价. 2021

[3]无线传感器网络技术在环境监测中的应用[J].张学芹,电子元器件与信息技术.2023

[4]无线传感器网络在环境监测中的运用分析[J].李丰;伍彩虹,皮革制作与环保科级.2022

[5]无线传感器网络低功耗技术研究[J].秦立朋,机械工程与自动化.2022