建筑安全监测多层次反馈平台研究

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【摘要】为了能够更好地解决建筑安全监测问题而建立基于“互联网+”的建筑安全监测多层次反馈平台。文章从建筑安全监测平台的现状分析出发，探讨建筑安全监测面临的问题和建立平台的多方面的依据，建立了以数据采集、数据储存、数据处理、数据反馈四模块化的建筑安全监测平台，具有一定的实际操作性。

【关键词】“互联网+”建筑安全监测;反馈平台;设计与实现

1.建筑安全监测平台现状分析

互联网应用在建筑安全监测方面理论上可行，并且已经有国外科研人员在这方面做出努力和尝试。提出一个结构方程模型（SEM），确定在一个不断变化的项目环境管理、建筑安全性能的领导角色的方法，揭示了不同利益相关者的领导和建筑安全性能之间的关系，详细分析了路径系数、利益相关者参与和分析施工过程动态对施工安全绩效的影响［1］。为安全监测对各方的多层反馈提供了理论依据。在国内，建筑安全监测同各种新技术相结合快速发展。比如这些年国家大力发展的“北斗”导航系统，以北斗监测设备、计算机硬件与网络通信平台为依托，以北斗卫星导航系统、软件系统、数据仓库、信息安全等技术为支撑，以数据中心为枢纽，建立安全监测服务平台体系［2］。在智慧建设领域，安全监测平台也在不断完善。例如一款由新华通软件公司设计研发的智慧建设软件平台。它的电子技术和物联传感技术在地下工程及深基坑结构安全监测方面，综合运用卫星定位、测量机器人、传感器、移动通信、互联网等技术，实现了基于物联网模式的现代化监测系统［3］。建筑安全监测平台的研究从刚开始的宏观概念已经细化到工程的各个领域。在岩土工程方面，基于E2E的B/S结构的岩土工程安全监测系统，采用Web2.0技术，具有工作电子流、界面动态生成、监测数据远程采集的E2E业务流程管理平台。平台包括工程管理、监测管理、计算分析和系统管理四部分，主要实现监测工程数据自动分析和工程稳定状态分析，便于工程参与人员及时掌握工程动态并及时指导施工［4］。

2.当前建筑安全监测的问题

2.1当前建筑安全监测数据信息层次单一。过去已有监测手段有：①实测参数法②经验推测法。实测参数法：指利用仪器设备进行实测的方法，通过具体的参数对比表达建筑的实际状况。经验推测法：管理监测人员用以往经验对事物与人物进行预测的一种方法。显然过去的监测手段只能提供有关建筑物某一方面的信息，例如倾斜、偏移、沉降等，信息层次单一，无法满足用户的需求，在这样的情况下，必须要有更加先进的技术来解决信息层次单一的问题。2.2当前建筑安全监测数据信息分散。传统的建筑信息反馈方式所传递的信息分散，例如建筑物沉降，用户只知道沉降，却不知道沉降的具体数值和角度。用户知道建筑物偏移，却不知道建筑物偏移的角度。知道产生裂缝，却不知道裂缝的宽度和深度。现在利用建筑安全监测反馈平台，将所有分散的信息有效集合，用户在客户端看到的信息将会是建筑物产生了何种不安全的因素，其中每种因素的具体变化值。而且变化值不再是枯燥无味的文字或者数字，而是直观的图形、图表。2.3安全检测的信息缺少时效性。在过去的建筑安全监测手段中，由于大部分是人工完成，等到传递到客户手中的时候，信息已经失去效用，成为无用信息。并且人工传递信息，信息在反馈过程中容易失真。比如，人工监测到建筑物变形了，但是等到业主收到消息的时候可能家都没了，即建筑物已破坏。在建筑安全监测反馈平台中，利用先进的科学技术，例如传感器，卫星传导技术等，将建筑物的安全隐患实时地反馈给用户，在有危险的情况下会自动报警。

3.建立建筑安全监测多层次反馈平台的依据

为了更好地体现建筑安全监测对建筑安全的监控作用，必须在建筑安全领域建立合理、高效的建筑安全监测反馈体系，建立起业主、物业、有关施工单位、上级主管部门和政府部门五类反馈主体的安全监测反馈体系。使得各主体在反馈体系中都能得到自己所需要的信息。3.1安全监测反馈平台对业主的作用。平台是在互联网+建筑安全监测所得到的2.0版本产品，业主、物业管理、有关施工单位以及上级主管部门都能在其中分享和获取自己所需的信息，其性质类似于BIM（建筑信息模型），是一个大型分享反馈性质的平台，并非局限于一个软件，可能会是很多不同软件组合而成的软件包或工具箱。要解释平台对业主的作用，首先要了解业主的定义。业主（owner）是指物业的所有权人。业主可以是自然人、法人和其它组织，可以是本国公民或组织，也可以是外国公民或组织。物业与建筑上讲的业主本质上是一致的。都是指物业（产权）所有者。3.2安全监测反馈平台对物业的作用。物业一词自20世纪80年代引入国内，现已形成一个完整的概念。物业可大可小，大的物业比如整个中心商务（CBD），小的物业可以是一栋单元住宅楼。对于不同体量的物业，安全监测反馈平台的物业也会有相应的不同。对于小型的物业，比如一栋单元住宅楼，平台给单元住宅楼物业管理的反馈信息将会是该栋单元住宅楼的安全信息，包括住宅楼的变形沉降，以及住宅的裂缝情况和裂缝的发展情况。对于大型的物业，比如中心商务圈，平台给的反馈信息则是整个商业建筑群的地基基础的状态。3.3安全监测反馈平台对有关施工单位的作用。施工单位又称“承建单位”。建筑安装工程施工单位的简称。指承担基本建设工程施工任务，具有独立组织机构并实行独立经济核算的单位。在采取承发包方式进行施工时，施工单位，常被称为“乙方”。施工单位按照经营方式分为施工企业和自营单位。施工企业是按照经济核算制原则建立的生产组织，按照国家计划承担各项工程的建筑安装等施工任务。施工单位如果可以在工程项目建设期间就把控好建筑的安全问题，那后续会出现的业主和物业管理对建筑安全需要操心的问题就会减少很多。问题光靠堵是堵不住的，要从源头上治理。3.4安全监测反馈平台对上级主管部门的作用。上级主管部门可以从平台中获得信息，包括所管辖区域的在建项目和处于保修期的项目的安全健康情况。主管部门所获得信息是从业主、物业管理以及施工单位这前三个反馈主体集中和筛选得到的，可以说信息量最多、最全面。一旦部门所监管的某一区域或某一建筑出现安全问题，对应的主体都将收到通知，并且平台会在第一时间作出预警。3.5安全监测反馈平台对政府部门的作用。建筑市场不光受到市场的调节作用，还应该受到政府部门的宏观调控。安全监测平台不光能收集相关的安全化信息给予政府以对于建筑安全的管理，还能提供相应的建筑规划信息。

4.建筑安全监测多层次反馈平台的建立

反馈平台的主要流程模块分为四大块：数据采集，数据储存，数据处理和数据反馈。每个模块通过其多种分支功能辐射应用对象，通过搜集、处理、储存等方式实现模块间数据流的传递，并将最终结果分层次反馈给关系受众。具体流程图如图1。下面从四点具体介绍流程模块功能：4.1数据采集。该模块负责现场实时性能数据的采集，是实现安全监测的基础，工作人员根据不同的对象选择相应的监测设备部署在建筑上。采集方式分为现场传感器和人工测量两种。现场监测数据传感器如自动化数据采集仪、静力水准仪、温度仪等通过布置好的传输网收集现场实时数据，相关监测人员作为核准与检验进行人工测量。这里的人工测量还是应用传统的现场监测，主要包括人员使用全站仪和水准仪等常规器械进行的现场测量。人工测量是对于传感器检测的补充，对于一些精细化的数据传感器无法做出完整的描述，需要进行人工测量。传感器与人工测量相辅相成，传感器的好处在于能够实时地进行数据的采集工作，而人工测量需要一定的时间周期。实时的数据还能进行实时的预测等，是人工测量无法实现的。还有一点重要的是传感器的使用能够有效地减少人力的投入，减少成本，实现一次投入受益长远的目的。4.2数据储存。该模块主要负责数据的存储工作，是实现安全监测的重要环节。建筑安全的数据有三大类：静态数据，动态数据和综合数据三个模块。静态数据是最基础的一部分，也是基础数据部分，主要包括有建筑人员，建筑的结构信息，建筑面积等，基本上一确定就不轻易改变的数据。动态数据包括有建筑结构健康检测数据，软土地质的应力变化数据，结构承载力变化数据等。动态数据通过传感器实时更新，以完成数据的实时监测。实现一旦有意外情况的出现就能够发出预警提示。综合数据包含了对于以往的静、动态数据的综合分析，能够反映一个地区的地质变化情况和气候变化情况等，为设计阶段的决策提供依据，为建筑结构安全提供数据。4.3数据处理。该模块主要负责初始和云端数据的处理工作，是实现安全监测的途径。数据处理主要分为两个部分：用户端处理和云端处理。一部分运算量较小的数据能够在用户设备上处理的在用户端处理。而相比较而言有一部分的数据存在着大量的运算和总结，在用户端的运算可能花费很长时间甚至无法进行时候，系统自动上传到云端，采用云端的云处理器集中处理，在短短的时间里再将处理好的文件发送到用户的设备。云端的处理减轻了用户硬件设备的配置要求，能够节约用户的硬件投入成本，在完成相同的工作下，实现增加利润。4.4数据反馈该模块主要负责数据的最终反馈，是实现安全监测的重中之重。建筑安全监测平台的服务是面向多人群的，而不同的人员所能够理解的信息是不同2019年第9期的，所以平台对于不同的对象有不同的数据反馈形式。当使用的人员在完成自我定位之后能够快速获得自己需要的数据，有效地节约监测的时间。平台主要面向的有业主，物业管理，施工单位，工程上级部门以及政府部门等（图2）。对于业主而言，业主对于建筑安全不一定很了解，或者可能是彻底的门外汉。所以平台呈现给业主的是可视化的图形，而不是复杂的数据。例如建筑变形的数据将会以折线图的形式展示给业主，安全时显示为绿色，超出警戒值则表示为红色。对于物业的管理人员，数据形式应该为整个住宅小区的综合表格，如柱状图、饼图、折线图，反映小区建筑的沉降、变形、倾斜指标等等。管理人员也可以将自己得知的信息及时通知给住户，更有力地保障住户的生命财产安全。对于施工单位关心的是实时的数据情况，所以施工单位通过遍布施工现场的传感器，从平台快捷地知道在建项目哪些地方有问题，需要重点监控。施工方所得到的数据结果，除了图形的显示，也包括原始的数据，便于乙方整理和分析出了什么问题该怎么处理，平台也会第一时间从方案库中调用合适的方案。对于已经建成的建筑，后续的保修中，平台也可以将可能或者已经存在的安全问题反馈给相应的施工单位，便于后期质保。对于上级部门，信息将会以不同的形式呈现，如果是技术部门，则会是复杂一些的原始数据。如果是管理层，则会以和业主接收到的信息里类似的形式展现，例如图形，而且此时的图形是已经综合筛选过的图形。对于政府部门的人员，需要对于整个建筑市场的把控，相关的综合数据等能够给政府部门对于政策的调整，区域的规划等作出恰到好处的帮助。

5.总结

本文研究目标是研究对应不同种类的反馈主体进行建筑安全监测反馈的信息平台，根据不同主体的特异性需求提供监测配置模块，提高平台的通用性。同时该平台可以实现监测建筑的实时结果展示以及预警，缩短建筑安全事故处理周期，降低四类反馈主体的损失。主要的研究成果如下：（1）提出了建筑安全监测管理的系统解决方案。本文首先分析了传统建筑监测方式，又讨论了新的监测需求，基于该需求提出了基于“互联网+”的建筑安全监测反馈平台的方案。包括方案的现状分析、问题分析、理论依据和建立。（2）详细研究了建筑安全监测反馈平台对四类监测主体的作用，包括：业主、物业管理、相关施工单位、有关上级管理部门。（3）详细研究了建筑安全监测反馈平台的子系统的建立。包括：对象层、感知层、处理层和应用层。以及它们所对应的具体功能。（4）设计了建筑安全健康反馈平台。分析了平台的开发环境，并对关键功能模块进行了分析和优化，以及用户交互界面的构想。主要功能模块包括管理、监测、预警、表格。

作者:吴寒昕 赵东方 吴海阳 单位:江苏大学