1引言

防空工程大多为地下防护建筑，以水泥为主要施工材料。对防空工程施工质量的监测[1]实质上对多参数（位移、强度、施工工艺、均匀性和水泥用量等）的监测，主要通过监测元件、测试元件和仪器等，将其安装在工程项目的关键部位上，实现对施工过程中建筑施工质量的远程监测，对后期分析工程的安全状况，判断其承受动、静态荷载的能力和可靠性提供多方面的参考依据[2]。但随着建筑环境的不断变化，对防空工程施工质量存在一定影响。为此，该领域研究人员对其质量的监控进行了很多研究。陈金州提出一种基于GPRS网络的施工监测系统，该系统首先分析了现有施工工程监测中存在的数据传输问题，针对此不足，通过GPRS无线网络将传输的数据进行管理，通过B/S模式对工程数据进行访问，完成工程施工质量的实时监测。该系统可有效提升工程数据传输的速度，但系统对施工质量数据监测误差较大[3]；倪仕文提出设计一种土石坝填筑碾压施工质量实时监控系统。该系统针对施工监测的关键点，规划施工质量监测系统的总体功能，对施工数据进行采集和传输，并通过图形算法对施工的质量进行全天候的监控。该系统可有效确保施工质量，但该系统设计中对施工质量数据的获取数量较少，存在监测数据误差大的问题[4]。基于上述系统设计中存在的不足，本文在物联网技术的基础上，提出了防空工程施工质量远程监测系统设计方案。物联网技术是以互联网技术为基础，通过对源端信息增加传感网络，获取更为具体的物体信息，通过传感器获取施工现场各类数据指标，并通过无线传输方式将数据传送至服务器中，经过服务器的分析处理后，转送给系统中各节点，实现对施工质量的监测。与传统系统相比本文系统具有一定优势。

2基于物联网技术的施工质量远程监测系统

从防空工程应用情况来看，由于水泥土是整个防空工程施工过程中最主要的材料，受多方面因素的影响，对水泥土是否搅拌均匀、强度是否达标等的监测工作需要得到充分的重视。本文运用物联网技术构建施工质量远程监测系统，利用多种传感器获取工程信息参数，并通过通信网络将采集到数据进行传输，对传输的数据进行自动化处理，实现防空工程施工质量的评估，并将评估结果通过电脑终端和移动终端反馈给工作人员，从而实现对防空工程的施工质量实时监测。基于物联网技术的施工质量远程监测系统总体框架如图1所示。

3施工质量监测系统设计

3.1系统硬件设计

3.1.1数据采集模块在工程设备相应位置安装各类传感器[5],并采集施工时数据。系统监控项目和传感器如表1所示。

3.1.2数据传输模块防空工程施工质量监测传感器将采集到的数据借助通信技术传送至数据处理中心或服务器中。大多具备外部通信传输的传感器需要按照相关协议设计通信接口。目前，常用数据传输方式主要包括有线传输和无线传输。有线传输和无线传输比较常用协议如表2所示。综合对比之下，本文选择无线传输作为主要传输方式。多数传感器仅支持RS232和RS485两种传输协议。本文系统中，当传感器采集到施工现场各项数据后，选择无线传输将数据传输到服务器，需要相应转换设备将数据转换为可直接读取形式。

3.2系统软件设计

3.2.1上位机通信模块设计为及时获取远程防空工程施工质量监测信息，可通过高级编程语言共同组建远程监测系统上位机模块。通过将上位机通信接口与互联网通信接口相连接，上位机可直接接收传送至计算机的远程监测数据，将施工现场实时数据自动或定时保存在数据库中，方便后期直接调取实时数据、历史数据[6]和报表等。为了保证上位机模块处于安全稳定的运行环境中，采用C/S架构不仅可以有效管理用户权限信息，还可通过设置多级权限对系统进行整体控制。上位机模块主要接收来自传感器采集到现场数据和GPRS上传的原始数据，并对其进行分析解读，显示在系统程序中。同时，上位机还具备趋势图、棒图、状态图等动态图表显示功能，对低于报警阈值现场突发状况可及时报警处理。该模块设计中，将传感器采集到工程质量数据直接通过GPRS网络传送至计算机。开启VPN（VirtualPri-vateNetwork，虚拟专用网络），并为所有VPN用户设置固定内网IP，在进行端口映射，将传送至计算机的数据直接转送至VPN的每个用户的固定内网IP中。此时，无论上位机处于何种环境下，只要可以连接无线网络访问互联网，即可实现直接向服务器进行VPN拨号并获取相应IP地址。将施工质量数据上传至计算机中，GPRS数据则会直接转送至VPN客户端，实现随时随地远程监测。

3.2.2信息处理模块设计防空工程施工质量监测系统设计中，信息处理模块与监测对象、监测数据和管理要求存在密切关系，因此对防空工程施工质量监测的信息进行处理。（1）数据管理维护子模块数据管理维护子模块的主要是对来自传感器的数据进行管理，将其转换为统一格式，方便用户直接读取。该模块功能包括数据维护、数据归类和数据备份。数据维护中根据不同用户的读写习惯，将数据转换为统一的格式方便读取；数据归类是对传感器采集到的现场数据进行分类归纳，将相同类型的数据整合；数据备份是对存储在该子模块中数据进行定时备份，以便于后期对数据的分析。随着备份数据的不断增加，后续可以使用增量备份来满足系统需求；（2）数据分析统计子模块数据分析统计子模块的主要功能是为工作人员提供施工质量监测数据的查询、生成报表和数据显示等，满足工作人员日常监测需求。该子模块还具备实时显示数据[7]、数据分析对比和数据查询与统计等功能。实时显示数据是将传感器终端采集到的数据以图表、文字的形式直观地呈现在用户面前，包括建筑工程水平位移、倾斜、水泥土强度和均匀情况等的变化。以直方图、曲线图和饼图的形式展现，或者也可采用虚拟仿真技术展现防空工程整体效果；数据分析对比则能为工作人员提供历史数据和现有数据的对比，保证工程项目的安全进行；数据查询与统计为工作人员提供多种形式数据查询方式，并且提供多种数据统计报表供用户选择；（3）远程监测模块设计将传感器终端与PLC编程控制器连接，利用传感器作为网络节点，并通过Zigbee网络实现系统中各节点、现场网络节点与关键数据传输[8]。数据上行传输可实现资源的共享与集中管理，下行传输则可拓展数据的控制范围。该模块还具备自动模式，实现对施工现场的自动监测，当出现异常信号时，触发报警机制，提醒工作人员及时查看故障。并且在远程监测终端，工作人员还可通过通信传输模块向传感器发送指令，传感器接收到指令后转送至其他模块，实现对施工质量的远程监测。

4系统性能测试

4.1测试环境设定防空工程施工中，水泥土质量受多方面因素影响，水泥用量不同、施工土质变化和水泥混合均匀度等对其产生不同的影响。在本文系统性能测试中，其他条件均为一致，将水泥土强度作为施工质量的评定指标。

4.2测试性能指标在施工过程中，水泥土强度主要受段灰量（即建筑物每米加入水泥土的质量）的影响比较大。在本文设计的远程监测系统中，给出了水泥浆密度、段浆量和水灰比等相比指标。水泥土标贯击数也可反映水泥土强度大小，为此，本文将监测系统置于正在施工的某处防空工程中，将监测系统采集到的每段（1m）水泥用量数据与水泥的标贯击数建立相对应的关系。水泥标贯击数与段灰量的拟合曲线如图2所示。其中，拟合曲线的计算公式如下：（3）式中，N'表示某段（1m）水泥土的标贯击数；C表示该段的段灰量。从式（3）中可以看出，水泥土的标贯击数与强度呈线性关系。根据防空工程施工规范可知，施工过程中每段段灰量不小于55kg/m时，即可评定为100分，施工等级为优。本文综合考虑各方面因素，当实际段灰量大于等于设计要求的90%（即49.5kg/m）时，即为优，评定60分。由于建筑工程强度与段灰量呈线性关系，中间值评分按线性内插值计算得出。通过线性关系，计算得到，当每段段灰量为41.25kg/m时，为良，评定0分。具体评分标准如表3所示。

4.3系统测试结果分析对某处防空工程施工现场采用本文设计监测系统进行远程监测。表4为该处防空工程施工现场段灰量评定得分。在该处施工现场共安置8个监测点，每个监测点的段灰量与得分如表4所示。从表4数据中可以看出，运用本文方法可精确评价施工现场建筑物的强度，为后续进行施工质量评价提供参考依据。法对该处施工现场进行总体质量评价，并与专业检测结果进行分析对比。图3为防空工程施工质量评定结果。从图3中可以看出，本文系统对施工质量评定标准与专业检测结果较为接近，可对防空工程的施工质量进行有效地监测，验证了所设计系统的有效性。

5结束语

本文利用物联网技术对防空工程施工质量进行监测，通过对系统总体功能的设计，以及硬件和软件功能的详细设计，借助物联网技术实现了防空工程施工质量的监测。所设计系统有助于确保施工现场的安全和对施工质量的远程监测。

参考文献:

[1]张振,沈鸿辉,程义,等.基于物联网技术的水泥土搅拌桩施工质量评价[J].施工技术,2020,49(19):7-11.

[2]黄凤辉,俞龙.基于物联网技术的智能投料机远程监控系统设计[J].农机化研究,2020,42(1):227-230,236.

[3]陈金州,张妮.基于GPRS网络的振弦式应变桥梁施工监测系统研究[J].施工技术,2020,49(17):6-8,13.

[4]倪仕文,彭卫平,王蝉,等.土石坝填筑碾压施工质量实时监控系统研究与应用[J].水力发电,2019,45(7):84-88.

作者:李锋 单位:广西南宁人防建设监理有限责任公司