无线隧道施工监测。关键问题和答案
在隧道工程中使用无线技术进行施工监测和仪器测量已经不是什么新鲜事了，但通常这些技术没有针对技术监测的挑战进行优化。这正是新一代物联网无线监测技术的优势所在，为低功耗、长距离和低成本的数据聚集、传输和分析提供了新的可能性。
Worldsensing 与《隧道商务》杂志的编辑和出版商 Jim Rush 一起参加了一次网络研讨会，讨论无线监控系统如何在隧道施工项目中帮助跟踪性能、发现问题并降低运营风险。这次网络研讨会邀请公众提出了许多问题--在本文中，我们选择了我们最喜欢的问题，并由无线监控专家胡安-佩雷斯（Juan Pérez）在下文中进行解答。胡安是一名岩土工程师，也是 Worldsensing 无线监控系统的产品负责人。他拥有岩土工程和结构仪器方面的背景，自 2013 年以来一直领导着物联网先驱Worldsensing的无线监控产品开发工作。
现代物联网无线监控与传统无线监控的区别是什么？
物联网无线监测既是长距离的，又是低功耗的。基于移动技术（GPRS/3G）的无线解决方案--传统的那种--对功率要求更高。因此，在这些解决方案中，GPRS数据记录器每天或每周只传输一次数据，特别是如果它们用内部电池供电。有了移动技术，运营商必须根据他们的月度计划为他们想要连接的每个设备付费。有了私人物联网网络，无线监控系统的运营商可以成为基础设施的所有者，因此数据传输可以是免费的。最重要的是，他们可以根据自己的需要部署基础设施，而不需要与电信服务提供者签订协议。他们只需要根据隧道项目，在最合适的位置用SIM卡或以太网连接网关到互联网。
其他解决方案，如无线网状网络（XBee，IEEE 802.15.4），对于节点密度高的地区来说是很强大的，可以传输更多的数据量。然而，它们的短距离限制了它们在隧道建设监测项目中的应用，因为这些监测点分布在广阔的区域。
综上所述：传统的无线监测是基于移动技术的，这些技术对电力的需求量大，距离短，成本高。相比之下，物联网无线监测同时具有长距离无线连接、免费数据传输和低功率使用的特点。
无线电系统的基础是什么？
我们在网络研讨会上介绍的无线监测系统使用的无线电是 LoRa，因为我们 Worldsensing 认为这是满足岩土工程监测领域要求的最佳技术。我们不断评估新出现的无线电技术，并为每种应用寻找最佳技术。例如，我们的停车场管理系统也使用了 Sigfox，并进行了一些窄带物联网试点。
基于物联网技术的无线数据节点部署在隧道施工项目中
在建筑项目中，数据采集系统能否用于水/管道沟渠等应用领域？
简单地说：是的，它可以。我们的项目中，无线数据采集被用于岩土工程监测项目，但该系统也被用于与地下水监测（水位、水质）和其他工业应用有关的案例中。
根据我们的经验，最适合水/污水沟等地区的系统是模拟节点，它很灵活，可以读取多达四个不同接口的传感器（电压、4-20毫安、电位计、全惠斯通电桥、热敏电阻和PT100）。它们可以监测水位、温度以及pH值、氧化还原电位（ORP）和其他与水质有关的参数。
从仪器到服务器端的时间跨度，你认为是 "实时的"？
有许多因素会影响数据传输，但根据我们的经验，最小的延迟约为25秒。与人工读数相比，我们认为 "近实时"，就是系统的 "几乎实时"。在隧道监测中，过程通常较慢，所以远程无线数据采集系统可以被认为是 "近实时"。通过无线物联网系统，读数可以在几秒钟或几分钟内到达网关；这完全取决于采样率和网络的大小。
我们正在努力开发一些可能被称为 "快速模式 "的东西，用于与结构健康监测有关的某些现场测试。当运营商需要减少项目的延迟时，他们通常会联系我们，我们会为他们的特定行业和应用领域找到一个解决方案。
部署数据采集系统的电源要求是什么？
数据节点由它们自己的内部电池供电，这意味着电源要求只适用于这里的网关。我们的系统最显著的优点之一是，节点由电池供电，并采用低功耗设计，这意味着电池寿命可以持续若干年，每小时进行采样和传输。网关的功率消耗大约为3W。也可以用一个太阳能套件为网关供电。
你的无线监测系统使用的是什么类型的数据节点和什么类型的传感器？
我们根据选择的传感器类型，使用不同种类的数据节点。下面是一个表格，列出了这些配对。
节点类型 |
兼容的传感器 |
无线倾斜仪 |
集成了自身的传感器 |
震动线节点5个通道 |
震动丝 |
震动线节点1通道--铝盒版 |
震动丝 |
震动线节点1通道--聚碳酸酯盒版 |
震动丝 |
数字结点 |
目前。- 来自Sisgeo、Geosense和RST的就地倾角仪和数字倾斜梁链。- MDT SMART MPBX伸长仪 |
模拟节点4个通道 |
- 电压- 电流回路- 电位器- 全惠斯通电桥- 热敏电阻- PT100- DGSI坡度指示器系列HD就地坡度计的链条 |
如何用无线数据采集系统处理挖掘中的气体状况？
像 Worldsensing 这样的系统并没有通过煤矿、油井和气井等爆炸性环境的认证。不过，可以将电缆从传感器延伸到位于开放区域（例如天然气管道）的数据节点，该区域不存在气体环境。
