庞学雷，唐海峰，王 晓，宋宝强，康景文

(1.上海浦发工程建设管理有限公司，上海201205;2.中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，四川成都610081)

普通监测系统最大的特点是人工采集，其缺陷是采集的数据往往与工程状况脱节，且受天气和气候等的影响较大，以及存在夜间难以监测等问题。常规的监测方法对于变形控制要求较低的工程可以适用，对于数据量较大或特殊的工程，例如须动态控制施工的工程，常规的监测方法将难以满足工程实际的要求。

针对常规监测方法的不足，以工程实用为依托，研发了一种新的采用基于Zigbee协议的无线远程监测系统能够及时、系统、动态、连续的进行数据采集，可及时给工程项目管理提供有效的数据资料;同时可以系统和准确地对监测数据进行管理，具有较高的自动化程度。本文结合工程，介绍无线监测系统在软基地基处理过程中的监测实践，为无线监测系统广泛利用积累经验。

1 监测原理和流程

数据由传感器测量，然后由数据采集发生器进行接收和发送，最后由数据采集接受终端接收测量到的数据，并将数据存储到既有的数据处理中心。可以提供同步在线查看数据，此过程可以多人同步进行，实现传感器数据采集和电脑数据接收之间的无线连接。工作原理和流程见图1。

图1 工作原理及流程

2 系统构成

监测系统主要由三部分构成:(1)传感器;(2)现场数据采集箱;(3)室内数据接收端及数据处理。数据采集箱的功能是接收传感器信息并进行无线发射;数据接收端的功能是接收数据进行存储和处理。数据采集箱和室内接收端如图2～图4所示。

图2 数据采集箱

图3 现场数据采集系统

图4 数据接收端界面

3 系统特点

基于Zigbee无线协议监测系统可以大大简化工程现场的传感器线路网络，使监测工程更加的系统化，集成化和规范化。只需增加数据采集发生器的数量就可同时采集不同场地的多个参数的监测数据。工程技术人员可通过软件进行远程监测操作，大大降低了监测管理的工作量，使工程管理工作更加的科学和高效。

与普通的监测方法相比，基于Zigbee协议的无线监测系统具有较大优势。具体见表1。

表1 远程无线监测系统特性表

4 工程实例

4.1 工程概况

川沙A－1地块项目位于浦东新区S1公路和S2高速交汇处的东南侧，总规划面积达7 km2。本工程范围内的地层均属第四纪全新世和上更新世长江三角洲滨海平原型松散沉积土层，主要由粘性土、粉性土及砂土组成。需要针对性处理的土层主要为第③层淤泥质粉质粘土和第④层淤泥质粘土，因为此类土层压缩性高、强度低、灵敏度高，在荷载作用下的沉降量大，其中深度4.0～7.0 m处存在粉性土夹层，孔压消散较快，对真空预压有较大影响，需要采取密封措施。

软基处理方法采用真空预压进行，处理面积约1.68 km2。无线监测系统的应用在真空预压对周边环境的影响监测。监测区域为地块①～⑥附近环路，各地块的沉降控制指标从400～550 mm不等，如图5所示。

4.2 应用效果

真空预压施工期间，预压地块①～⑥临近周围环路，最大目标沉降量550 mm。如此大的沉降必然对周围地层产生较大影响，对于道路和管线的施工极为不利。由于工期紧张，环路的施工将和真空预压同时进行。此时需对环线所在地层进行实时跟踪监测，以保证下埋管线的安全性，同时为道路的施工提供数据支持。监测的内容包括土层的分层沉降和土体深层水平位移。

由于工程需要实时的跟踪地表沉降和土体水平位移，常规的监测方法显然有些不足，因此，采用无线远程监测系统。某点的监测结果如图6、图7所示。

图5 监测平面图

从宏观的角度出发，分析大面积荷载作用下其周边受影响的土体分层沉降的规律，理论分析认为，真空预压前期土层沉降较大而且沉降速率快，随着孔隙水压力的逐渐消散，土层逐步固结，土层沉降速率减缓并趋于稳定。图6所示结果与理论分析趋势基本一致，并且监测的数据稳定性良好。

图6 土体分层沉降曲线

对于大面积荷载作用下其周边受影响的土体水平位移的理论分析认为，土体的水平位移主要集中在上层，随着土层的埋深水平位移减小;并随着真空预压的开展，土体水平位移趋于稳定。图7对土体水平位移的监测结果与理论分析结论相一致。

图7 土体水平位移曲线

5 结束语

基于Zigbee协议无线远程监测系统，实现了及时、动态、连续的监测功能，降低了对气候的依赖程度，减少了人为因素影响，使得监测结果更加科学合理。通过理论分析和实际监测结果进行对比，土体沉降曲线和水平位移变化曲线的宏观变化规律宏观趋势一致，验证了监测系统的科学合理性。系统在应用过程中并未产生大的波动或者数据异常现象，说明系统的稳定性良好。工程实践证明，无线远程监测系统土木工程中具有应用和推广前景的监测方法。