基于灰色模型的深基坑工程监测预警系统设计与实现

近年来，随着深基坑工程不断发展，深基坑工程的安全问题不断出现，不管是国家还是公司越来越重视深基坑工程的安全监测问题。在这样的环境下，本文设计并实现了一套深基坑工程监测预警系统。首先能够满足目前深基坑现场安全监测的所有需求，从数据的采集，到数据的存储分析，再到数据的Web端展示，在监测值到达报警值的时候提供及时的短信邮件报警。另外本文介绍了本系统集成的预测模块，对灰色模型预测做了改进，能够对周边建筑物沉降量进行预测。同时本系统预留了数据接收接口和预测接口，对于后续自动化监测以及各个监测项目的预测具有很好的兼容性。最后对于预测实验结果以及后台压力测试结果展示了本系统良好的预测能力以及高性能的服务能力。

随着经济的高速发展，城市建筑规模以及城市交通规模的不断扩大，人们为了更好的利用空间， 对于地下空间的开发逐渐增多，尤其是地铁、地下商场等地下工程。根据规范规定开挖深度超过5 米或地下室为三层及以上的的工程称为深基坑工程[1]。由于深基坑工程为临时性工程，部分单位认为不需要投入太多的人力和财力，导致近几年的基坑事故频发。2017 年5 月11 日，位于深圳市福田区绒花路的深圳市轨道交通工程3 号线三期南延工程基坑发生一起土方坍塌事故，造成3 人死亡，1 人受伤；2019 年5 月27 日，青岛地铁4 号线沙子口静沙区间施工段坍塌事故，5 名工人全部死亡。另外深基坑工程是一个复杂的多学科岩土工程问题，很多工程问题目前理论研究无法解决，因此深基坑监测势在必行。夏乐乐建立了一套深基坑安全监测信息分析系统，实现数据的自动整合分析[2]；何兴刚将自动化监测技术应用在了深基坑监测中[3]。但是对于目前深基坑系统的研究开发，深基坑监测系统还存在很多问题，表现在： 1) 兼容性不够，对于有些监测项目，虽然可以利用自动化监测实现数据的自动采集，但是很多监测项目还处在人工测量阶段，所以深基坑监测系统应该具备人工测量数据的录入功能。

2) 缺乏预警功能，目前对于深基坑变形预测的研究虽然很多，但大多停留在理论研究阶段，没有付诸于实际系统的集成。

3) C/S 架构的局限性，目前的深基坑监测系统停留在现场工作。在互联网技术的飞速发展的今天， B/S 架构让任何地方，任何时间访问系统成为可能。

2. 需求分析 基于目前深基坑监测系统存在的问题，同时应甲方要求，本文设计并实现一套深基坑工程监测预警系统，通过该系统实现对深基坑工程现场的安全监测。本设计的重点在于深基坑监测预警系统的整体设计，实现的功能如图1 所示。