.台州市椒江建设工程质量检测中心有限公司浙江台州318000；
2.3.台州市地理信息测绘中心浙江台州318000
摘要：为方便相关部门及时了解监测数据，实现远程查看数据及移动客户端操作，并提高工作效率的高效性和相关单位人员随时随地查看工程变形监测情况，有效提高数据项目的管理，并以台州市为对象进行推广应用，构建基于物联网技术、现代数据管理技术，通过计算机、手机APP终端建立数据采集、数据预处理、数据管理、数据推送、安全预警等为主要功能并集成多种监测设备的数据管理平台。
关键词：物联网；变形监测；数据管理
1绪论
1.1研究的意义
变形监测是利用测量与专用仪器和方法对变形现象进行监视观测的工作，其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。变形监测是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段。进入互联网及数字化时代，测量手段，数据传输手段多样，并且测量精度得到了提升。随着建筑工程的快速发展，安全施工要求越来越高，变形监测的常规做法已经无法满足当前的需要，其存在的以下问题迫切需要解决：
1）各个软件之间数据格式不通用，因此数据的输入、查询和格式的转换很麻烦，容易出错。
2）变形监测数据处理工作繁杂多变，有其独特性和复杂性。应用一些通用软件包进行处理，首先要熟悉很多软件，还要对数据处理的整个流程有全面的认识和了解。这给一般的工程测量技术人员带来不少困难，难以对变形监测数据进行快速计算和全面分析，也可能由于某些疏忽影响计算成果的质量。
3）随着变形监测工作的不断进行，观测资料的积累越来越多，计算和分析的工作量很大，周期很长。这很大程度上影响了监测信息的使用时效，难以发挥变形监测应有的作用。
因此开发一款对监测数据的自动化管理、分析、预测、归档、预警等功能且使用方便的监测数据管理平台是十分必要的，它和变形监测一样对工程安全施工、运营维护具有重要实用价值和研究意义。
1.2国内研究现状
国内基于物联网技术的工程监测预警系统也是随着安全监测与信息技术发展起来的。由中科院重庆恩菲斯公司自主研发的“地质灾害监测预警物联网技术平台”，它很好的诠释了基于物联网技术的监测预警平台构建一些城市地铁也构建了类似物联网模式的监测系统。清华大学、武汉大学、西南交通大学、大连理工大学等高校也进行了物联网自动化监测方面的深入研究；在企业安全监测方面，以大唐电信、格林通等为代表的企业，也成功运用了物联网技术。国内物联网监测预警系统也存在一些问题：（1）大多数监测预警系统只是对传统变形监测进行技术改进，缺少整网相连的物联网思想；（2）国内的监测预警系统大多只是应用了单一的传感器、单一的通讯方式，集成性不强；（3）监测数据采集、通讯、计算、预测、评估与可视化的整个流程，部分环节仍未涉及或者功能较弱；（4）大多数监测预警系统集中在地灾应用方面，在工程变形监测领域应用研宄较少；（5）由于国内仪器精度、可靠性和耐用性的限制，大型工程物联网监测预警系统往往采用国外的硬件、国内的软件，进行系统集成。
1.3研究的内容
本系统是以物联网为依托，开发集数据采集、数据处理、数据管理、数据推送、安全预警等主要功能的建筑工程变形监测数据管理平台，并应用到实际工作中。
本系统首先通过手机移动终端（APP）对现场工程数据进行预处理，然后将处理后的数据推送到计算机软件终端，经过计算机软件终端的详细分析，最终将监测信息推送到业主及相关管理单位的网络终端或手机移动终端（APP）。
1.4技术路线
本项目研究技术路线如图1所示：
2系统平台构建
2.1系统平台结构
建筑工程变形监测数据管理系统平台可规划为一个三层的控制域，以各域的工作特点为依据进行设计。
1.终端用户层：作为系统向各种手机终端进行数据推送，手机用户通过安装APP程序实现远程数据查询，支持市面上各种主流终端的使用。
2.运营商服务层：各电信运营商（移动/电信/联通）提供的无线网络环境层，支持4G、WIFI等各种无线网络环境。
3.系统核心层：系统核心层分为手机APP信息推送层与计算机终端核心处理层。手机移动终端（APP）与现场检测设备实现数据快捷连接，进行初步分析，并将结果数据推送到计算机终端；计算机终端实现数据的运算分析、查询、管理与归档、推送用户层的功能。
2.2系统平台功能及处理流程
本系统主要包含以下几个功能的开发：
（1）手机移动终端（APP）的功能开发
1）工程监测单位信息推送端（APP）
a.现场检测设备与手机移动终端（APP）的数据快捷连接和传送功能开发；
b.具备数据初步分析的数据库开发；
c.手机移动终端（APP）与计算机软件终端的数据推送和传递技术的开发；
d结合地理信息和工程信息的工程监测预警和重大信息推送功能开发；
2）用户（业主和管理单位）信息接收端（APP）
（2）计算机工程监测数据和管理系统开发
1）工程监测数据运算和分析功能
a.基坑变形监测模块；
b.建筑物变形监测模块；
c.对以上数据进行平差计算、变形几何分析及采用回归分析的方法建立变形量与变形因子关系数学模型进行预测分析；
2）工程监测数据查询及图形处理和分析功能
a.工程位置总平面图、轮廓图以及各种变形值的查询；
图1技术路线图
b.基坑变形监测模块；
c.建筑物变形监测模块；
3）工程监测报告管理和归档功能
a.基坑变形监测和建筑物变形监测报告的模板开发和在线自动生成功能；
b.基坑变形监测和建筑物变形监测报告的分类和存档功能；
c.计算机软件终端和手机移动终端（APP）的数据传递功能。
2.3系统平台需求
2.3.1计算机终端需求
（1）文件管理：文件管理模块包括文件的新建、管理、链接数据库、保存、另存为、退出等命令。数据格式为DOC、TXT、DAT格式，可直接读取或保存；数据读入系统软件中，可以链接天地图，显示工程地理位置以及查看工程相关信息，并为数据建模、数据分析、生成数据成果做准备。
（2）数据预处理：数据预处理模块包括数据相关性检验、粗差剔除、观测值插补、数据归一化处理四个命令。数据通过相关性检验、粗差剔除、观测值插补和归一化处理，为后续的预报分析、数据分析及模型分析做准备。
（3）数据建模：本系统提供回归分析模型、时间序列模型和灰色系统理论模型等三种数据分析模型。
（4）拟合预报分析：拟合预报分析主要根据选择最佳数学模型，实现对现有变形观测数据对建筑物未来变形趋势变化的预报分析。
（5）成果输出：成果输出模块包括文本文件输出、图形文件输出、打印等命令；打印分为一键打印、预览打印、输出后打印；
2.3.2手机终端功能需求
（1）用户登录：根据授权手机号码确认用户信息，只有许可的用户才能进行数据查看以及接收项目信息；
（2）项目信息：通过项目信息命令，接受查看相关建筑工程监测数据；
（3）数据交换：接收方可以将原始数据及成果数据通过APP进行文件导入或导出；
（4）文件传输：建立邮件发送数据供接收方对项目信息的反馈以及对项目测量安排的沟通；
（5）辅助功能：针对工程测量人员开发的辅助功能，比如：电子记录手簿。
3系统实现
3.1流程图设计
图2系统设计流程图
3.2程序工具的选择
系统数据库采用MySQL，变形监测系统平台开发使用IntelliJIDEA开发工具，系统各功能模块采用JSP架构，由Hibernate框架实现，移动终端使用HTML5开发，采用微信公众号的服务模式。
3.3系统关键功能模块
3.3.1计算机终端关键功能模块
（1）文件管理功能模块
文件管理模块包括文件的新建、管理、链接数据库、保存、另存为、退出等命令。数据格式为DOC、TXT、DAT格式，可直接读取或保存；数据读入系统软件中，可以链接天地图，显示工程地理位置以及查看工程相关信息，并为数据建模、数据分析、生成数据成果做准备；
（2）数据预处理功能模块
数据预处理模块包括数据相关性检验、粗差剔除、观测值插补、数据归一化处理四个命令。数据通过相关性检验、粗差剔除、观测值插补和归一化处理，为后续的预报分析、数据分析及模型分析做准备；
（3）数据分析功能模块
包括沉降量分析、位移量分析、倾斜量分析、图形分析、报警值设置等命令；
（4）拟合预报分析功能模块
拟合预报分析主要根据选择最佳数学模型，实现对现有变形观测数据对建筑物未来变形趋势变化的预报分析；
（5）成果输出
成果输出模块包括文本文件输出、图形文件输出、打印等命令；打印分为一键打印、预览打印、输出后打印。
3.3.2手机终端关键功能模块
（1）用户登录：根据授权手机号码确认用户信息，只有许可的用户才能进行数据查看以及接收项目信息；
（2）项目信息：通过项目信息命令，接受查看相关建筑工程监测数据；
（3）数据交换：接收方可以将原始数据及成果数据通过APP进行文件导入或导出；
（4）文件传输：建立邮件发送数据供接收方对项目信息的反馈以及对项目测量安排的沟通；
（5）辅助功能：针对工程测量人员开发的辅助功能，比如：电子记录手簿。
3.4软件功能实现
3.4.1计算机终端功能实现
3.4.1.1项目信息
项目管理提供添加项目、编辑项目、审核项目等功能，项目信息以表格形式展示，
添加项目——输入相关信息，添加一个项目，编辑项目——编辑一个项目信息，删除项目——删除一个项目信息，审核项目——审核一个项目信息，提供一键审核功能
导入数据——导入项目相关观测及平差数据，主要包括沉降点信息，水准观测信息，平差报告，位移信息等。
3.4.1.2沉降信息
沉降信息提供添加、编辑、删除、审核沉降点信息，查看时间荷载沉降曲线图等功能，点信息以表格形式展示，提供筛选查看功能，如图3所示：
图3沉降点信息
添加沉降点信息——输入相关信息，添加一个沉降点，编辑沉降信息——编辑一个沉降点信息，删除点信息——删除指定点信息，审核点信息——审核指定点信息，提供一键审核功能，时间荷载沉降曲线图——查看点位的沉降曲线图，如图4所示：
图6平面位移图
3.4.1.4统计查询
统计查询提供生成报告、下载报告以及查看各区项目工程进度图等功能，生成报告——选择项目、幢号以及观测次数，生成相应的平差报告，导出报告——下载生成的平差报告，查看项目进度图——查看指定地区的全部项目进度。
3.4.1.5用户管理
用户管理提供新增、编辑、删除用户等功能，管理员可以控制相关项目的查看权限。
3.4.2手机终端功能实现
手机终端包括项目信息、消息发送、数据交换、辅助功能四个功能模块。
3.4.2.1项目信息
项目信息，包括地理位置、点位分布图、沉降数据记录表、监测报告、一键下载等几个功能按钮（地理位置、点位分布图、沉降数据记录表、监测报告等都为计算机终端推送过来资料），可查看计算机终端发过来的相应项目成果信息并下载。
3.4.2.2消息发送
实现与计算机终端交流反馈功能（在计算机终端进行消息交流）。
3.4.2.3数据交换
在手机APP端实现沉降观测数据于服务器之间数据的下载和上传。
3.4.2.4辅助功能
主要包括电子记录手簿，可实现手机端采集沉降观测数据
3.4.3微信公众号
本项目开发微信公众号，用于查询平台内变形监测最终信息和报告。关注“台州市地理信息测绘中心”，点击查询服务中的“变形监测管理平台”可以打开沉降平台微信服务，打开后，地图显示的是项目地图，点击项目后显示项目信息。
4结束语
4.1项目研究成果
本系统平台采用现代数据库管理技术对监测数据文件实现集中管理，在提高工作效率的同时，分析结果的准确度和精确度也大大提高；平台的预警功能可以提高工程施工的安全，降低灾害发生的可能性；平台通过手机移动终端（APP）的数据推送，可便于相关部门时时了解在建工程的变形数据；另外软件系统界面友好、操作方便。
参考文献：
［1］JoshuaBloch（美国）．《EffectiveJava中文版》［M］．北京．机械工业出版社．2009．
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［3］JGJ8-2007，建筑变形测量规范．北京：中国建筑工业出版社，2007．
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