導語：如何才能寫好一篇隧道智能化施工，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：智慧城市；城市建設與管理；智能化基礎設施；管理平臺；智能交通產業

1智慧城市建設與管理理念

信息技術的快速發展推動智慧城市發展，給城市建設中的規劃、建設、運營、服務帶來變革性的變化，并以智能化、數字化、網絡化應用模式呈現。以上海隧道工程股份有限公司（以下簡稱“隧道股份”）在盾構法掘進技術工程施工領域的應用為例，闡述智慧城市建設與管理理念。

1.1盾構法隧道施工專家系統

1992年由隧道股份、上海市隧道工程軌道交通設計研究院、上海申通地鐵集團有限公司、同濟大學及上海工業大學（現上海大學）5家單位聯合開發形成初步模型，以人工智能預測技術解決上海地鐵盾構法掘進過程中地面沉降預測及沿線建筑物保護問題。該系統經過近10a的開發調試，已成功應用于上海軟土地質下的盾構穿越工程，破解上海地質密碼，突破前蘇聯專家提出的“上海不適宜建軌道交通”的觀念束縛，并指導完成延安東路隧道南線、外灘觀光隧道等穿越黃浦江的工程項目建設。

1.2盾構隧道遠程信息智能管理系統

2002年為構建多項目盾構法隧道施工數據倉庫，運用經典解析公式及分級神經網絡技術開發并形成盾構隧道遠程信息智能管理系統（見圖1）。以數據驅動為核心原理，通過經典參數計算法和遺傳算法的研究，對采集數據進行分析處理，得出控制地面沉降的推薦參數，實現對隧道施工的實時監控與管理，搭建技術信息數字化及數據資源共享平臺，為盾構參數的優化和環境保護提供可靠的依據[1]。這套系統廣泛應用在軌道交通建設項目中，有效減輕施工管理人員管理強度，通過信息快速傳遞加快決策，實現質量管理的事前控制，達到施工參數的最優化，產生相當大的經濟效益，也為隧道智能化施工及大數據管理奠定基礎。

1.3盾構法施工管理平臺

該平臺以管理驅動為核心，基于大數據處理方式，深度挖掘盾構法隧道施工數據指導施工。針對盾構設備健康狀況，開展盾構機設備全生命周期管理研究，實現信息平臺數據高速共享，為工程協同施工、搶險提供服務。該平臺已將監控范圍擴展至上海全部在建城市軌道交通項目，應用效果受到上海申通地鐵集團有限公司高度認可，不僅實現對盾構法隧道施工中質量、進度、安全和設備等海量數據和實時數據的監測集成，還實現對盾構法施工全生命周期的動態監控、風險預警及智能決策。

1.4基于智慧城市大數據管理的BIM技術應用

BIM的精髓在于將信息貫穿于市政工程整個生命周期，實現市政工程全過程的生命期管理[2]。2010年～2013年是BIM技術應用發展的第一階段，以著重解決項目技術難點為應用目的。設計方面可實現在結構圖中檢查鋼筋碰撞與管線等構筑物碰撞的潛在危險；施工方面主要通過3D、4D、5D模型實現施工可視化、進度控制和工程量統計及成本控制等應用。以上海預制裝配式研發中心項目為例，該項目于2010年建設，在項目中采用Revit和Tekla2個系列軟件進行BIM建模，在提升項目設計和出圖效率的同時，有效減少交叉碰撞矛盾，實現施工過程的可視化和精確化統計管理，優化施工工序，提升施工管理水平。2013年～2016年是BIM技術應用發展的第二階段，該階段強調業主主導地位，利用標準、平臺和網絡技術，實現多方、多專業協同應用，并以項目數字資產和資產移交運營為目標。以廈門市軌道交通L1一期工程BIM項目為例，在項目建設之初，業主創建一整套BIM技術應用實施標準，應用“同城光網”協同技術，將11家設計單位（20個專業）、16家施工單位通過BIM平系在一起，建立126.87GB的協同模型。實現對工程質量、進度、安全和投資等方面的高效集成化管理，有望形成國內第一套完整的軌道交通項目數字資產。

2智慧城市建設與管理的先驅與產業化

在城市基礎設施建設與管理的視角下，智慧城市管理模式在新技術滲透中逐步帶動傳統產業技術更新迭代，在城市基礎設施建設的各個領域中催生出信息化、智能化的細分市場，產生特有的產業競爭態勢，以智能交通為例，闡述智能交通給智慧城市建設與管理帶來的變革、發展和產業化。

2.1智能交通是智慧城市建設與管理先驅領域

智能交通產業在完善道路設施基礎上，將先進的電子技術、信息技術、傳感器技術和系統工程技術等集成運用于地面運輸中，建立新型現代服務業。隨著城市化建設加速發展，智慧交通在城市化進程中占據越來越重要地位，是城市經濟發展的基本保障。2012年12月由美國科羅拉多大學博伊德•科恩博士提出“城市智慧論”評價體系排出全世界智慧城市發展前10位中，50%以上的城市均將智慧城市的發展聚焦到智能交通領域。我國綜合運輸效能低下、公眾出行不便、交通安全態勢嚴峻、交通能耗高、交通服務水平落后。在當前快速城市化進程中，絕大多數城市交通成為困擾之一，給經濟、環境、治理等帶來一系列難題。智能交通產業化發展是實現我國城市交通體系轉型升級的關鍵要素。國內智能交通應用成果主要包括智能化公共交通、智能道路交通管控、停車誘導及信息化管理、ETC不停車收費及ERP等。在珠海智能交通體系規劃中，建立健全珠海市智慧交通系統建設、運營維護與管理機制，匯聚城市道路、公共交通、港航、停車、公路網的交通數據，保障系統建設有序、統一的交通數據接入標準；市中心交通信息采集覆蓋率90%以上，實現市中心路口聯網率90%以上，確保公共交通智能化服務平均運行速度20km/h；通過品質服務，搭建完整的公共交通管理系統架構，建設專用機房和監控調度大廳，實現與珠海市交通信息中心的信息交互以及與珠海市交通指揮中心之間信息的互聯互通（見圖2）。

2.2智能交通產業化發展設想

智能交通產業化發展以市場為導向，優化綜合交通運輸體系管理，提升出行效率，支撐安全和綠色發展，打造交通數據實時獲取、交通信息交互、交通數據處理、智能化交通安全、智能化組織管控等技術集成創新，作為“城市交通大腦”為智慧城市建設與管理奠定基礎。1）城市交通出行的互聯網共享經濟。以綠色出行城市共享單車為例，參照法國智能自行車運營及其產業化發展的成功經驗，2005年德高公司在里昂開發運營的VELO'V公共自行車系統，德高公司在其12a運營期內獲取該系統全部城市廣告壟斷權，并獲得約6億歐元的可觀收入。目前，其智能化運營的公共自行車系統已覆蓋法國、澳大利亞、比利時、西班牙、俄羅斯及日本等全球多個國家的近30座城市，至今仍保持著智能化自助自行車運營領域的世界排名第一。在國內，城市交通共享發展過程中也出現如ofo、摩拜、滴滴等，利用互聯網、大數據技術，緊跟市場需求，重點解決城市出行“最后一公里”問題，探索出新的商業與產業發展模式。其中摩拜單車從2015年10月首輪融資開始，不到一年時間摩拜單車完成三輪融資，且融資規模不斷擴大，最近一輪融資規模達到1億美元。隨著技術的更新迭代，該領域還有很大的產業化發展前景。2）城市公共交通大數據信息服務。未來隨著綜合交通發展和便捷出行的要求，信息共享和智能化服務技術將得到充分發展和應用。在主要大中城市建成覆蓋公共交通、城市路網、高速公路以及綜合樞紐的集成化交通信息采集、處理、決策支持和服務系統，實現對公交車、出租車、城市軌道運行車輛以及客運樞紐運營車輛的智能監管，實現對城市交通運行的整體協調管理與服務（見圖3）。3）智能運輸安全保障體系。中國交通安全事故死亡率常年位居世界第一位，智能交通技術在交通運輸安全領域的應用至關重要。智能化交通安全保障體系的建立，是人、車、路協同的綜合系統，不僅需要人和車具有智能化的信息技術，還需要作為城市公共基礎設施的道路及交通設施具有智能化，能提供分析事故成因、預控決策、安全管理服務，從而實現交通運行安全防控一體化。

3結語

智慧城市終將是城市發展的必然趨勢，并成為社會經濟發展與人類文明進步的核心承載平臺。信息技術的不斷發展推動未來智慧城市更富有創造力、吸引力，成為智慧城市發展的堅實基礎。未來，城市智慧化程度的不斷提升需要更多城市管理者、建設者、運營者等多方資源的互通協同，基于集成化商業模式及未來新興產業發展是今后值得深入研究的重要內容。

參考文獻：

[1]張洋.基于BIM的建筑工程信息集成與管理研究[D].北京:清華大學，2009．

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【關鍵詞】物聯網；視頻監控；瓦斯監測；RFID識別卡

0 引言

隨著高鐵建設大步向地形和地質情況復雜的山區推進，穿越山體愈來愈多地選擇隧道方案。中西部山區地質環境復雜，穿越不良地質的高風險隧道也越來越多，施工過程如何有效提高施工組織管理水平，確保施工安全，這對隧道施工管理提出了較高的要求。

目前工程建設應用較多的遠程信息管理系統往往只是對行政和技術文件的管理，無法實時獲取隧道施工信息，更不能對施工現場和施工人員的信息有一個全面、及時、準確的掌握。如何改變傳統的隧道施工過程安全質量的監管模式，實現災害預防、事故救助、信息化管理等管理目標成為建設管理人員研究的重要課題。本文依托于大安隧道進口段工程，簡述物聯網技術在施工管理中的應用。

1 物聯網技術

物聯網指的是將具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、視頻監控系統等，和“外在智能”的如貼上RFID（電子標簽）的各種資產、攜帶無線終端的個人與設備等智能化物件，通過通訊網網絡實現互聯互通，在內網或互聯網環境下，采用適當的信息安全保障機制，提供安全可控的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、遠程控制、安全防范、決策支持等管理和服務功能，達

圖4 某員工考勤表

（6）歷史軌跡查詢

系統能生成任何進入隧道的人員、車輛在隧道內的運動軌跡并予以記錄，管理者可以查詢任何時間段的人員軌跡，按照需要回放。

2.3視頻監控

隧道建設中，為滿足管理人員對隧道進行實時有效管理，建立全天候對隧道現場圖像實時高清晰視頻監控是有必要的[4]。

大安隧道采用無線網絡監控系統，該系統物理上由前端、傳輸、監控中心三部分組成。前端負責采集圖像，并經過視頻服務器編碼轉換為數字信號。傳輸部分用無線網橋將數字信號以無線的方式發射、接收、匯集到監控網絡。監控中心采用多級架構技術，分散監控，集中管理，查看實時圖像，同時對每路圖像進行實時錄制。

通過在隧道洞外、二次襯砌臺車及仰拱等重要工作面安裝攝像機（帶云臺的球型攝像機），利用物聯網進行數據傳送，實現了遠程異地實時監控的目的，視頻數據可傳輸到任意一臺授權電腦或者智能手機上，可對圖像進行實時播放、歷史播放、播放控制，有效對各作業面進行實時監控，方便管理人員全面了解隧道現場作業情況。該系統的成功運用有效加強了隧道管理水平，可及時發現隧道不正常工作狀態，提高了工作效率，實現了科學的管理。

圖8 瓦斯監控效果

事故發生后第一時間和受困人員取得聯系非常重要，大安隧道在瓦斯監控系統中增加了呼叫系統，信號收發器可以連接電話機，確保了信息通暢，可直接與經理部聯系。

3結語

將物聯網技術引入隧道施工組織管理，可有效提高隧道管理的現代化、信息化、智能化程度，可實現人員進出洞管理、視頻監控、不良地質監控、溫度濕度監控等諸多功能。整合、集成相關的人員進出洞管理、視頻監控、不良地質監控等功能、設備，可實現高風險隧道施工管理的遠程信息化管理，把握住隧道施工的風險源及相關風險源的即時狀態、隧道沉降收斂變形情況、進出洞工班人員作業狀態及工序作業時間，掌子面處圍巖狀態及掌子面前方超前地質預報狀況等等，同時遠程監控各工作面作業狀況及作業質量，有效確保隧道施工安全并管控工程建設質量。這對傳統的隧道施工管理理念無疑是具有創新性的改變，能大大改善和提升隧道施工組織管理水平。

參考文獻

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一、施工監測信息管理系統的功能

施工監測信息管理系統的功能比較強大,內容也比較多,不過對于這個問題,我們主要可以從施工日志管理功能、項目監測管理功能、信息管理功能、施工數據監測管理功能以及信息交流功能幾個方面來進行闡述。

(一)施工日志管理功能

這一功能比較基礎和簡單,主要包括系統使用者的注冊、授權、登錄驗證以及施工日志等四個方面的管理工作。

(二)項目監測管理功能

該系統可以實現對施工項目甚至是各個工點現場條件的信息錄入與,除此之外,更為神奇的是它還能對觀測到的信息進行瀏覽,從而使相關數據達到可視化的程度。

(三)信息管理功能

該系統的信息管理功能是建立在WebGIS的基礎之上的。信息管理的內容包括可視化信息的、施工場地的信息以及相關數據報表的輸入等。

(四)施工數據監測管理功能

這一功能主要是指前后臺數據交換的實現。其內容包括更新施工監測數據、提交施工現場監測數據以及監測數據的查看和下載等。不過,需要明確的一點是這些內容實現的前提是該系統的使用者獲得授權或者是有特定的權限。

(五)信息交流功能

該系統還可以為施工、監理、設計等部門的互動交流提供平臺,以更好的交流施工監測過程中的經驗與教訓等,為相關問題的及時發現與解決奠定基礎。

這一系統也并不是完美無缺的,在實際操作的過程中還是存在著不少的問題,比較常見的我們可以將其歸納為以下幾個方面:其一,隧道監測信息管理系統在軟件功能的完備性、安全性等方面的應用還不充分,與相對成熟的商業軟件相比還存在著比較明顯的差距;其次,施工監測信息管理系統運行所依賴的技術大多還處于起步和探索階段,發展還不很成熟,更不用說在實際中的應用了;第三,不管是在快速反饋還是在及時指導方面,隧道監測信息管理系統還存在著很多的不足,有些時候完全依賴這一系統還不能對出現的問題進行徹底解決;最后,該系統所監測的信息一般種類相對繁多,無法顧及到各種信息的特殊性要求,所以在處理的時候可能還要相應加強其組織性,以為整個系統的高效運行提供基礎。

二、隧道工程施工監測信息管理系統的未來趨勢

從目前來看,隧道工程施工監測信息管理系統不論是在理論研究中還是在實際應用上都有比較大的發展,不過從與外國發展的比較以及整體上來看,其發展仍然面臨著很多的困境與難題。經過總結,我們可以將其未來的發展趨勢歸納為以下幾個方面:

首先,在以GIS等可視化技術為基礎的前提下,對數據庫進行科學的預測分析與合理的組織,以創建更加穩定、易用、安全可靠的運行系統。

其次,該系統在單機版、網絡版、二維GIS可視化以及三維GIS可視化等方面都必須進行同等的研究,同時這種研究還必須建立在不同應用需求的基礎上,不能因為過于重視一個方面而忽視另一個方面。

第三,隧道工程施工監測信息管理系統的功能將會隨著現代社會的發展得到更大幅度的增加,這一時期需要對一些通過實時監測設備或者是元器件等采集的數據進行接收、顯示與分析,以為工程的順利施工提供保障。

第四,未來隧道工程的施工監測信息管理系統將會更多的采用虛擬性的現實技術,然后再開發出以施工監測信息管理系統為基礎的虛擬平臺,這一平臺能夠有效地提高隧道信息管理的可視化水平與管理效率。

最后,隨著現代技術更新換代速度的不斷加快,未來網絡、手機等新媒體會在隧道監測信息管理系統中得到更為深入廣泛的應用,這樣一來,施工監測信息就會被更加及時地掌握,任何信息都可以被隨時隨地掌握,以為工程的施工以及問題的解決提供有效的保障。

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【關鍵詞】隧道工程；機電設備；智能監控；維護管理

引言

我國經濟社會的高速發展極大的推動了工業化和城市化建設的步伐，同時也在很大程度上促進了我國的交通系統不斷取得發展進步，日趨完善。目前，隨著我國高速公路項目的建設越來越快，高速公路的里程不斷增長，并開始向山地發展，結合我國現狀可以預測在山區建設高速公路極有可能會是未來的一個發展方向，這無疑將大大提高對于隧道工程機電設備的智能監控和維護管理的要求。隧道工程機電設備智能監控和維護管理作為當今時代的一個新興行業，其特點是具有極高的科學技術含量，行業的快速更新發展。與此同時，隧道工程的不斷發展進步，也使得隧道工程機電設備的智能監控和維護管理工作愈加值得重視[1]。因此，為了保證機電設備智能監控和維護管理工作的順利完成，不僅要將機電設備智能監控和維護管理工作放在突出位置，更要培養出具有進取精神和實踐經驗的優秀工作人員。

1隧道工程機電設智能監控系統

1.1系統概述

隧道工程機電設備的智能監控系統需要眾多不同的技術予以支持，通常包括計算機技術、集成電子技術、現代信息處理技術、現代通信技術、智能自動化技術、和管理與決策支持技術等。隧道工程機電設備的智能監控系統可以對信息進行搜集，然后進行加工進行使用，在此過程中進行信息的資源整合，從而達到最佳效果。

1.2建立隧道工程機電設備智能控系統的必要性

建立隧道工程機電設備智能監控系統是十分必要的，因為該系統在保障隧道工程的安全方面扮演著重要角色，目前，隧道工程的安全性的主要影響因素一是地質而是管理。一旦隧道工程發生地質災害，機電設備智能監控系統就會啟動應急模式，利用實施監控確定隧道內部的安全，并根據實際情況來進行救援和處理，可以盡最大可能減少人員傷亡和財產損失。

1.3隧道工程機電設備智能控系統的構成

1.3.1智能交通系統

（1）高清視頻事件檢測子系統高清視頻事件檢測子系統的設備是由多種復雜設備共同組成的，包括高清彩色攝像機、視頻編碼器、云臺、解碼器等等[2]。其中中心設備主要包括高清視頻事件檢測服務器、中心控制服務器、高視視頻事件檢測主機、系統管理服務器等多個部件。各組成部分的配合協作，能夠管控車輛確保良好的交通狀況。（2）隧道車道燈控制子系統隧道車道燈控制子系統主要包括隧道車道燈組、車道燈信號機、控制軟件、中心管理主機等幾個部分，該系統主要通過控制信號燈的方法負責管制交通，并且系統可以在救援工作中發揮作用，即通過和交通誘導信息系統合作來阻止車輛進入發生危險的隧道。（3）交通誘導信息子系統交通誘導信息子系由誘導信息分析處理和交通誘導屏兩部分組成的。該系統的主要是由LED交通誘導屏、誘導屏控制單元、交通誘導服務器和操作終端等設備共同構成的[3]。交通誘導信息子系統能夠根據交通路況的實時變化來信息，從而引導車輛分流，減少車輛的擁堵。（4）隧道超速違法抓拍和禁行子系統該系統可以通過前端違法抓拍設備、數據接收處理服務器、操作終端等多個設備的配合抓拍到超速車輛。（5）警用無線通信子系統警用無線通信子系統主要是通過交管無線通信子系統和無線通信子系統的結合發揮作用的。通常情況公安部門和交管部門在處理各種突發事件時用該系統進行處理。

1.3.2綜合監控系統

（1）綜合監控中心平臺綜合監控中心通常以標準以太網作為局域網，且由于雙網具有明顯的優勢，大部分都采用雙網。這使得監控系統取得了極佳的穩定性，在單點故障的情況下，不影響其他設備的工作運行。（2）火災自動報警子系統火災自動報警子系統的設備非常復雜，主要包括消防專用電話總機、隧道緊急電話主機、火災報警主機、手動報警按鈕感溫光纖探測器等設備。該系統具有實時監控的功能，遇到危險時，第一時間察覺火災發生的地點，及時向相關部門發出警報，再通過廣播將火災的消息告知公眾[4]。并且該系統可以通過誘導系統和控制排水系統以及電氣照明系統等的配合來進行人員疏散、及時救援、減少人員傷亡、減低財政損失。（3）設備監控子系統設備監控子系統直接接入局域網，由現場總線、控制器及其溫濕度探測器等設備呈分散式構成，可以對環境和機電設備的信息進行采集。（4）電力監控系統電力監控系統包括網絡通信層、站級管理層、間隔設備層多個部分，此系統可以通過網絡平臺促使測控單元與監控系統得以正常運行。

2隧道工程機電設備的維護管理

2.1隧道工程機電設備維護管理的必要性

機電設備對于高速公路的正常運作來說具有極端重要性，高速公路的收費、通訊和稽查等活動的開展都必須依靠機電設備的運行。對于隧道而言，機電設備就更加重要。但是，如果沒有對隧道工程機電設備進行維護管理或是維護管理不達標，都會對設備的使用壽命造成不利影響，并且會增加不必要的維修費用[5]。所以說，對隧道工程機電設備進行維護管理不僅是十分必要的而且具有重要意義。

2.2隧道工程機電設備維護管理中的問題

2.2.1效率低下

盡管我國公路的建設規模不斷擴大，但隧道工程機電設備的維護管理工作由于受到我國目前傳統管理體制的影響，加上某些隧道在特殊的地理位置上，分散式的運作方式使得維護管理效率低下，管理工作困難重重，不僅造成人員的浪費，也使得經濟效益難以取得最佳效果。

2.2.2缺乏隧道工程機電工程養護系統評價標準

我國目前尚未形成一套合理的受到多數人認可的隧道工程機電工程養護系統評價標準，某些單位常常為了及時交工，往往只重視路面工程，根據經驗做出判斷，對于施工安全缺乏重視，難以保障施工的進度和安全。2.3進行隧道工程機電設備的維護管理的建議

2.3.1實現資源共享

更好地進行機電設備維護管理工作，不僅需要個單位的協作配合還應做到信息共享，明確各自的責任、細化工作流程，統一人員的配置，整合資源并加以共享，使得各單位各系統都能更好的發揮各自的只能，使隧道機電設備維護管理工作取得更好的效果。

2.3.2建立合理的養護系統評價標準

為了保障施工的質量和安全，建立一套合理的受到多數人認可的隧道工程機電工程養護系統評價標準是十分重要的，此評價體系不僅要包含多個指標，還應具備可量化和可執行的特點，對于隧道工程機電設備維護管理做出規范和要求。

2.3.3加強維修隊伍的建設

維修隊伍應該在隧道工程的各個方面和各個階段都做到絕不缺席，對機電設備高度負責也是對施工安全做出保障[5]。為了更好地進行隧道工程電設備的維護管理，維修隊伍需要提高自身素質，重視隊伍的建設，要求維修人員對施工現場和設計圖紙都有詳細了解，工程驗收做到嚴格把關，不斷提升專業素質并具備高度的責任心和進取精神，在實踐中積累經驗總結教訓。

3結語

總而言之，對隧道工程機電設備實施智能監控及維護管理是必要的且重要的，不僅具有極大的經濟價值還包括重要的社會效益。相關部門應該把隧道工程機電設備的智能監控及維護管理工作放到突出位置，在深入研究隧道工程機電設備的維護管理工作中的常見問題的基礎上，針對如何更好地進行隧道工程電設備的維護管理工作進行探討。

參考文獻

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關鍵詞 機電一體化 建筑工業化 應用 趨勢

一、機電一體化概述

隨著傳統的機械和電子技術的交叉應用，機電一體化技術得以誕生。借助于計算機計算能力的提高，機電一體化技術進入高速發展通道，成為一門融機械、計算機、信息、傳感檢測、自動控制與伺服傳動等多專業技術于一體的系統技術。

二、建筑工業化概述

建筑工業化，指運用先進的工業化生產技術與管理方式來改變傳統建筑業的生產方式；它的主要標志是標準化建筑設計、工廠化構配件生產以及機械化施工和科學化管理。

三、機電一體化在建筑工業化中的應用

國內部分企業對機電一體化技術在建筑的全生命周期中的應用進行了探索。建筑工業化的整體發展方向包括設計標準化、構件部品化、施工機械化、管理信息化等。目前，機電一體化技術在這些發展內容中都可以找到相關的應用。

（一）在設計階段的應用

在建筑設計中，機電一體化是一個單獨的專業，有著十分重要的地位。隨著標準化設計的推進，其要求相關人員在設計階段就需要考慮相關設備的安裝位置與安裝方式；通過選用模塊化設備提高整體設計的效率；通過選用先進的小型化設備提高空間利用率等。這些都要求相關人員能夠系統地考慮各專業的需求，將整個建筑作為一個有機整體來對機電一體化做系統的設計。

（二）在生產階段的應用

建筑工業化改變了傳統的作業方式，其多數作業在構件廠內進行，實現了工廠化制造。由國家提出的“中國制造2025”規劃，其實質是從“制造”到“智造”的轉變，機電一體化技術在這個過程中起著舉足輕重的作用。

目前，國內已經有部分廠家通過投入流水生產線、安裝智能化設備（機器人）等措施實現整個生產過程的自動控制、自主決策；通過布置三維掃描等設備實現產品的自動檢測。這種方式的主要構件產品包括PC墻板、隧道管片、預制橋梁、橋墩、蓋梁等。此外，有的生產企業還布置了智能物流系統，生產出的構件由無人運輸車自動送至堆場。

這些技術的應用大大地降低了勞動者的作業強度，提高了生產效率；同時也減少了因人為操作不當而帶來的風險，保障了工程的質量。

（三）在施工階段的應用

在建筑工業化形式下，現場施工的主要作業內容就是吊裝。目前國內大多數城市通過采用盾構機普遍實現了隧道施工的自動化，在城市綜合管廊的安裝上也已有廠家著手研發成套設備來進行自動化施工。而在施工作業量較大的住宅施工（PC墻板安裝）方面，因施工環境復雜、工藝繁瑣，目前仍鮮見自動化、智能化設備的出現。在相關工程機械中對其主要系統和部件的運行狀態進行監控，如果在施工中發現異常情況，就可以自動報警并提示異常部位；從而有利于進行程序化地維護、檢查工作，減少維修投入，縮短維修時間，提高設備使用效率，從根本上確保施工安全。

（四）在運行和維護階段的應用

隨著建筑工業化的推進，結合機電一體化技術，運行和維護的方式將發生極大的改變。目前，絕大多數的建筑消防通過運用機電一體化技術，實現了自動報警、噴淋等；很多重要橋梁也都引入了自動監控系統，實現了對關鍵參數的實時監控與預警。此外，在城市綜合管廊運維中已經開發出了智能巡線機器人，通過視頻分析與傳感器數據收集，其能對各種管線進行外觀觀測與發熱監測，還可對管廊內氣體成分進行監測與分析診斷；用先進技術手段輔助管廊監控，有利于提高管廊管理效率。并且，這些類似技術的應用必將進一步推動機電一體化運行和維護向信息化方向發展。

四、機電一體化在建筑工業化中的發展趨勢

同主流機電一體化技術一樣，其在建筑工業化過程中的發展趨勢主要有：

（一）智能化

智能化是機電一體化相較于一般機械自動化的重要進步。智能傳感器的出現為機電產品提供了更為智能的硬件基礎。近年來，飛速升級的神經網絡等人工智能技術為機電一體化向智能化的發展提供了軟件基礎。這些智能技術可以促使機電產品更智能，通過算法使它具備部分人的思考、判斷等功能。

（二）微型化

通過與微電子技術的融合，可以縮小部件尺寸，向著納米級的方向推進。這些產品性能高、重量輕，可運用于各個的行業，擁有廣闊的前景。

（三）模塊化

出于標準化設計的需要，各功能部件需達到較高的互換程度，這就要求各部件必須高度模塊化。

（四）網絡化

伴隨著互聯網與物聯網技術的演進，網絡技術被大面積地應用到各個領域，而其與機電一體化技術的交叉應用也將是科技發展的必然，會帶來機電產品協同、自主作業的可能。

（五）系統化

在這方面主要是要求目前的機電產品采用更為開放的架構，通過組合各個功能模塊，提高產品的拓展能力，使其可以與其他智能部件協同工作，發揮“1+1>2”的作用。

（六）環保化

人們的物質、生活水平在工業化進程中得到提高，但這也消耗了Y源，極大地破壞了生態環境；在這種情況下，誕生了綠色產品這一概念。環?；菚r代的趨勢，其目的是將產品在其整個生命過程中對生態環境的影響控制到最小，提高資源的使用率。使用過程中對生態環境無污染，結束使用時可以回收并能重新利用就是機電產品環?；闹饕l展方向。

五、結語

在建筑工業化的進程中，機電一體化起著舉足輕重的作用。它改變了傳統機械的形態，優化了設備功能，同時提高了設備的使用效率；它和工程設備的融合將成為未來的主要發展趨勢，并將在智能監控、智能維護等方面有所運用；它改變了傳統建筑施工的方式，是實現“中國制造2025”的強有力的技術支撐。為不斷適應要求逐漸提高的建筑工業化，提升機電一體化水平十分必要；企業應積極探討、大膽嘗試，以推進機電一體化技術在建筑工業化進程中的深度應用。

（作者單位為中鐵二十三局軌道交通工程有限公司）

參考文獻

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篇6

關鍵詞：公路隧道；防災救援；監控

中圖分類號：U458 文獻標識碼：A

1 概述

高速公路隧道內由于車速高、流量大，以及光線較差、空氣質量低、環境噪聲大而比一般路段發生交通事故的幾率相對較大。因迂迥空間有限，隧道內的事故處理起來比較困難，中斷交通時間較長。

火災，是公路隧道面臨的高度危險之一?，F代化交通系統的迅速發展，大大增加了隧道火災的潛在危險。鑒于隧道內環境特殊，火災一旦發生，往往會一發不可收拾，并且由于缺乏逃生設施及救護人員，加之司機與乘客驚慌失措，很可能造成重大傷亡。發生在隧道中的火災，多數是開放性火災，它帶有濃煙，其熱輻射率為數兆瓦級，在數分鐘內便可形成火災。因此隧道區段應配備較完善的監控，以減少事故、減少污染、增強隧道的通行能力，延長隧道的使用期限，保證隧道的安全運營。解決好公路隧道的防災救援問題，成為一個急需解決的重要課題。

2 隧道防災救援監控系統方案

為使隧道能安全、環保、高效、經濟運行，隧道監控系統是長隧道安全保障必不可少的，也是保證隧道交通暢通與環保必須的工程設施。建立一套完善的隧道火災安全監控系統是一項非常重要的工作，其目的是把已發生的火情消滅在萌芽或發展的初期，把災害損失降低到最小。公路長隧道監控系統的建設一般包括隧道監控室、隧道變電所、隧道內現場設備、監控信息傳輸網絡、以及使這些設備聯動運轉的控制軟件。

火災報警子系統用于隧道內發生火災時，發出緊急信號，迅速通告隧道監控站，請求滅火、救援等活動?；馂膱缶到y達到自動檢測、集成聯動，以使發生火災時自動控制隧道內交通控制系統、閉路電視系統和通風照明系統，消防系統自動運轉，并將報警信號傳到監控中心和隧道管理所以便及時組織救援，以達到降低火災損失的目的。該子系統由隧道監控站火災報警工作站、隧道火災報警主機、隧道內手動火災報警按鈕、雙波長火焰探測器或光纖感溫火災自動探測器、隧道變電所的感煙火災探測器、手動報警按鈕以及傳輸通道等構成?；馂膱缶O測系統能無間隙地、隨時隨地在無人干預的情況下，對隧道空間進行自動監測。

基于光纖光柵傳感技術的火災報警監測系統應用于隧道火災報警監測領域，輔以視頻監控系統進行復核，并與消防控制系統進行聯動。將三大子系統進行無縫連接，從而構成一套完整的隧道火災安全監控系統。

1）采用光纖光柵傳感技術對隧道火災進行自動檢測，克服了傳統電類傳感器易受電磁場干擾的影響，通過波長解調和復用技術使探測的距離大大增加；2）采用視頻監控子系統對火災現場進行復核，對來自火災報警子系統的報警信息進行確認和定位，防止來自外界環境引起的誤報，從而提高監控系統的穩定性和可靠性；3）通過總線控制方式使監控系統的智能化程度大大提高，采用分級管理的模式，通過建立多平臺、多系統下的統一管理平臺，實現對系統內的所有分監控中心、監控主機及監控設備進行統一有序的協調、管理。

設置防災通風的隧道應設計防災救援設備監控系統，并具備遠程監控功能；防災救援設備監控系統由監控主機、主控制器、遠程站、集中監控盤等設備組成，完成對隧道內通風、照明、消防泵等設備進行監控 。

3 隧道防災救援監控系統功能

3.1 通過對隧道的監控，能使管理部門及時處理突發事件，防止交通阻塞，減少交通延誤。

3.2 在發生交通意外事故時，能及時處理事故，防止二次事故的發生，并能在重點位置對事故進行取證。

3.3 保護重要交通設施的安全，降低其受破壞的機率。

3.4 能夠監控隧道的交通情況和路產路權狀況，保證行車安全和路產路權的安全。

3.5 在正常情況下，隧道管理站計算機系統僅采集隧道信息，綜合分析隧道交通運行狀況、環境指標狀況、設備運行狀況上傳監控分中心，隧道管理救援站對隧道實施控制。

3.6 隧道出現異常情況時，隧道管理站計算機根據數據處理結果，一方面向操作員報警，一方面迅速顯示相應的控制方案，待操作員根據緊急電話、電視攝像機畫面、巡邏車等確認后，再控制指令，封閉隧道或限制車流量等，完成控制功能；并將實時控制指令告知監控分中心。

4 隧道監控系統的聯動聯調

為了實現監控系統各個子系統的聯動，需要通過監控系統軟件對各子系統進行24小時不間斷可靠監控，根據采集到的各子系統工作情況控制各子系統聯合運作，統一有效管理。

監控軟件通過各硬件系統的配合，能對各機電設備、安全指標、交通管理、環境參數等進行有效的監測、控制、智能化管理，并提供事故預處理方案，為積極預防、處理事故提供可靠的保障。同時，當發生火災、交通事故、交通阻塞、隧道養護維修、緊急停電等異常情況時，能提供各種報警聯動預案，以便迅速及時自動或手動處理事故。

5 隧道防災救援監控系統實施中的注意事項

消防和火災報警系統的施工必須按照消防監督部門批準的施工設計文件進行施工，不得隨意更改。修改設計應有設計單位出具的設計變更通知單。消防和火災自動報警系統施工前，應具備設備布置平面圖、接線圖、安裝圖、系統圖以及其它必要的技術文件。另外，水消防系統的施工工藝是施工中的一個難點。高速公路隧道一般以山區居多，高位水池設置于山上，供水管道長且不直，高位水池和低位水池的修建和防滲漏以及消防管道的施工和防滲漏是施工難點，是比較容易出現質量問題的工序。

結語

消防和火災報警工程竣工后，管理單位必須制定隧道火災應急處置程序、安全疏散預案和滅火救援預案，并由消防施工單位配合隧道機電系統總集成單位在監控軟件中實現。

山區高速公路隧道分布較廣，由此造成公路隧道的防災救援系統具有內容多、難度大、標準高、技術復雜等特點，需要由中心計算機系統統一控制、指揮、管理?；馂陌l生后隧道內各個防災救援子系統都應成為一個聯動協調的大系統，才能更好完成消防滅火和救援組織工作，保障公路隧道安全運行。

參考文獻

篇7

【關鍵詞】 智能建筑 設計與維護 教學與實踐

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

智能建筑（Intelligent Building）其技術基礎主要由現代建筑技術、現代網絡技術、現代通訊技術和現代控制技術所組成，運用自動化、通信、信息技術等智能化手段，通過將建筑物的結構、系統、服務和管理根據用戶的需求進行最優化組合，是集現代科學技術之大成的產物。從而為用戶提供一個節能高效、舒適智慧、配置更新，實用愉悅的人性化建筑環境。智能建筑具有系統集成特點，發展歷史短，但涉及范圍廣，進展速度快，是動態和相對的概念，隨著高新技術發展而不斷變化。

產業信息網的《2012-2016年中國智能建筑市場分析與投資方向研究報告》顯示：中國智能建筑行業市場在2005年首次突破200億，2012年為861億，年復合增長率為23.2%。如果未來房地產開發投資增速每年保持15%增速，如果智能化工程投資占投資額1%，那么智能化工程投資總額2013年在830億左右，2015年為1100億左右，2020年將達到4400億左右。隨著新一輪的經濟刺激政策聚焦在新興產業，尤其是信息產業。智能建筑作為智慧城市的細胞，發展勢頭很強。

教育部于2006年在土建類學科開設了建筑電氣與智能化專業，希望在培養建筑類人才的基礎上，加強對電氣智能專業技能知識的掌握。我校以此為契機，通過大量的市場調研、著重對智能建筑解決方案的前期設計、工程施工建設到后期的運行維護，圍繞建筑的全生命周期中，運行維護的費用占到全部費用的60%-70%數據分析、人才使用分析，開設智能建筑專業方向，面向建筑、物業管理行業。為與該專業的培養目標相結合，在對“智能建筑”課程教學內容設計上以建筑為平臺，依照建設部2003年頒發的《建筑智能工程質量驗收規范》的技術標準要求，住建部2013 年《智能化系統工程運行維護技術規范》，結合《智能建筑設計標準》、《智能建筑工程施工規范》、《智能建筑工程質量驗收規范》共同對智能建筑的設計、施工、驗收、運維一系列過程形成規范，制定人才培養方案，基于典型工作任務的模塊式課程開發，編寫《智能建筑設計與維護》教材，探討教材教法，強化智能建筑中智能弱電各子系統的原理、設計與工程實施實踐。加強學生對智能化系統設計、建設、運行及維護中實踐技術的傳授，使本專業的同學獲得對智能建筑的整體體系及系統原理的掌握。我們的課程主要包含了智能建筑中涉及到的主要內容：綜合布線系統、建筑設備自動化系統、消防自動報警及聯動系統、安全防范系統、通信自動化系統及辦公自動化系統等 。重點講授這些智能系統的原理、組成、設計原則、工程實施及維護運行等，使學生對每一個子系統的原理、設計、建設、運行、維護等各環節都進行學習掌握，培養建筑、物業管理行業建筑智能技術方面的綜合技術人員。以滿足智能建筑行業不同環節對專業技術人才的需求。

《智能建筑設計與維護》課程內容包括智能建筑的基本概念、智能建筑的用戶需求與基本要求、建筑智能化系統的子系統組成、建筑智能化系統的主要任務、建筑智能化系統的設計與會審、建筑智能化系統的專業協調、智能建筑的系統集成、建筑智能化系統的技術要點、智能建筑的建設管理、智能建筑的工程招投標、智能建筑的施工與調試、智能建筑的工程驗收與人員培訓、智能建筑的物業管理、建筑智能化系統的安全運行等。

建筑智能化弱電系統涉及的知識面廣、工程性強，既要培養學生對理論知識的掌握，又要把握實踐技能的學習，確實是一件不容易的事情。通過近幾年的教學實踐，歸結的主要問題有：

(1) 《智能建筑設計與維護》課程知識點多面廣，增加了學生對所涉及的技術與系統掌握的難度。智能建筑弱電系統涉及到計算機技術、通信技術、自動化技術、傳感器技術等，對于每一個系統，不僅要讓學生掌握其原理，還需要根據用戶需求進行系統的設計，因此學生就要掌握系統的構成、設備的選型，同時在系統設計、設備選型時還要考慮工程實施的具體因素。

(2) 課程實踐環節的教學投入，實訓設備運用與技術升級、更新，教師的知識架構與實踐教學的要求不匹配。學生對這種工程背景較強課程的學習理解與知識掌握難度增加。因此建立并改善專業的智能建筑綜合實驗室對于該課程是非常有必要的。

(3) 課程考核所涉及理論知識、實踐技能的考核無法展示學生處理工作現場各方面及各種問題的能力，無法完整體現出課程的工程實踐背景。

(4) 學生理解《智能建筑設計與維護》課程所涉及的一些設施與設備還可能看不到、摸不著。學生在教學實踐中無法切身體會，影響學生的學習興趣與主動進取。

教學實施與改進：

1、緊密結合智能建筑行業發展需要，不拘一格提升教師素質。

結合智能建筑專業課程體系建設需要、人才培養要求，分析《智能建筑設計與維護》課程教與學全過程，根據學院當前本專業建設現狀，以師資隊伍建設為重點，改善本專業教師的知識架構，實行多條腿走路，分幾步落實，聘任本專業專職教師、校內兼職教師、校外兼職教師。

《智能建筑設計與維護》課程專業實踐性強，切忌閉門造車，可以考慮聘請校外兼職教師，將智能建筑專業領域業內專家、其他大學相關專業教授、建筑公司負責人、建筑行業協會負責人、系統及技術運維負責人聘為客座教授或者教師。通過舉辦專題講座或者授課，鼓勵一些相關專業的中青年教師轉行，到國內重點大學相關專業進行單科進修，改善行業專業人才運用與學院人才培養效果。

2、以就業為導向，以教學改革為抓手，堅持職業能力培養為目標

（1）深化“工學結合、校企合作” 的人才培養模式

通過開展企業交流與合作，與行業企業建立緊密聯系，校企合作共同確定本專業人才培養目標，構建基于工作過程系統化課程體系按照工作過程系統化思想及開放性開發方法，重構工學結合、能力本位的課程體系。

（2） 通過構建企業崗位認知、理論實踐一體化情境教學、校內生產性實訓、校外頂崗實習的完整教學環節，依據“學生培養重在職業能力、內容選擇基于工作過程、教師結構趨于專兼結合、教學環境模擬職業場所、教學方法遵循職教規律”五大核心理念進行教學情境設計，實現職業能力的遞進與工作過程的結合。

（3） 教學項目實施設計采取：設計的學習情景單元，理論教學和實踐教學都在同一實訓場所完成，通過“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評價”六步實施法來支撐。

（4） 教學考評體系堅持：注重職業能力考核，根據任務完成、項目實施情況等五項指標綜合評定。

實踐教學與效果：

1．優化課程結構，增強課程設置的專業性和針對性

依照高職教學“必需、夠用”的原則，結合智能建筑專業行業企業人才使用需求，調整課程體系與教學內容，增加實踐教學課時，構建適應學生個性發展的人才培養模式。

2．改進課程考核方式，幫助學生在知識與能力等方面得到較全面的發展。

通過改革教學方法和考試方法，除筆試外，還包括口試（日常提問記錄）、筆記、制定工作任務各項目的獨立作業、現場測試、實際操作等多種綜合考試形式，著重考核學生綜合運用所學知識、解決實際問題的能力和對所學知識的綜合歸納總結能力。

3.落實好教學實訓實習實踐過程三階段工作。

（1） 實訓實習實踐前（計劃準備）：制訂實訓實習實踐方案；公布實訓實習實踐的行業企業用人要求；宣傳動員，學生結合實訓實習實踐崗位，擬訂實習計劃；有針對性地進行三方面教育：一是目的性教育；二是責任、義務和權利教育；三是安全教育等。

（2） 實訓實習實踐中（過程監控）：職業道德教育、企業規章制度教育、崗位技術知識運用、操作工藝、技能訓練；教師現場指導學生作業；教師和企業指導學生撰寫業務報告（技術小結和業務總結報告）；教師和企業共同對學生進行考核。每個同學按照所領取的任務在確定的崗位，按要求完成課題和規定的作業文件。

（3） 實訓實習實踐后（評價總結）：評價、總結、交流和表彰。

經過多年來對《智能建筑設計與維護》課程的實踐教學，逐步探索對課程教學內容及教學方法的改革。加強教學內容的更新，適應建筑智能化技術的發展;同時，加強教學方式及手段的創新，積極建設小型實踐平臺;最后，完善考核環節，注重理論與實踐并重。

注重圍繞課程體系建設師資隊伍，任課老師一直從事智能建筑中相關弱電子系統的實踐教學，并承擔企業項目生產的技術組織、工作，比如安全防范系統、綜合布線系統等，不僅參與這些系統的方案設計與方案評價，而且還到工程現場進行技術指導，積累了豐富的工程實踐經驗。

結合智能建筑專業技術運用，開展對一些系統的理論問題進行研究，比如視頻監控中的智能視頻分析、人臉識別等。教師能夠很好地結合實際工程案例，在課程理論內容授課時，對案例涉及到的典型系統應用來講解涉及的系統原理、設計思想及工程實施。并運用實際項目中遇到的問題及一些小的故事來活躍課堂氛圍、激發學生興趣，并對工程中遇到的可以提升為學術問題的困難傳遞給同學，讓他們多思考，學會從工程中提高分析問題解決問題的能力和思路。

比如通過建設社區的安保系統來講解智能建筑中的安全防范系統的視頻監控、門禁系統、自動報警、安檢等內容，同時講授安保系統應用的一些新的智能技術比如射頻識別技術、人像比對及定位技術等。通過將教師的技術成果融合到平時的教學工作中去，工作促教，項目幫教，教與學促進，加強教學內容的更新與活力，激發學生的學習興趣。

智能建筑的蓬勃發展是社會進步和科技發展的一個體現，為智能建筑的良好建設、運行與維護提供專業的技術人才是我們高等教育教育的本職工作。本文從一個非建筑類工科專業開設智能建筑課程的角度，闡述了我們課程建設的思路以及對該課程實踐教學方法的一些探索，希望對非建筑電氣與智能化專業培養智能弱電系統相關專業人才提供一些參考。

【參考文獻】

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[3] 高建華，胡振宇.物聯網技術在智能建筑中的應用《建筑技術》 2013年02期

作者簡介：

篇8

本文通過對目前的物聯網的定義以及基本特征的分析，對目前的智能傳感技術的應用進行了分析，對目前的智能傳感技術的發展提供可行的方向。

【關鍵詞】智能 傳感器 物聯網

隨著我國信息技術的快速發展，物聯網技術得到了前所未有的進步，物聯網技術也極大的為現代人的生活提供了方便，同時對于我國的經濟發展以及社會穩定具有重要的意義。

1 智能傳感器的定義與特征

一般目前的對智能傳感器的定義是指帶有處理器和信息監測以及信息處理等綜合功能的傳感器。智能傳感器工作一般途徑如下：第一：非集成化傳感器是通過將傳統的傳感、信號調解裝置、數字接口微處理器有機的組合為一個統一的智能化傳感器，實現功能。第二：集成化傳感器是通過為機械加工的技術以及大規模的集成技術完成智能化傳感，使用硅作為基本的材料，構成電路以及處理器單元，通過設計將各個工作單元組合至同一芯片，完成智能傳感的功能

2 智能傳感器在物聯網中的應用

目前的智能傳感器在物聯網中的應用，最主要的困難就是開發一種具有更高準確度、成本低、功耗小、體積小的傳感新技術，通過開發一種具有新原理、新材料以及新工藝的傳感器，進一步拓展傳感器在物聯網中的應用范圍。例如在未來可以通過智能傳感器在物聯網中的應用，構建智能交通網絡，實現對公路、橋梁的實施檢測，減小了維護的成本，也可以構建新的智能建筑，實現綠色照明與安全監測，既能達到環保節能的目的，也能滿足安全的需要。

2.1 MELVIS微型傳感器

MELVIS是一種新型的MFMS力敏傳感器芯片技術，MELVS力敏傳感器芯片對壓力、壓差以及絕壓敏感。壓力傳感器通過使用大規模的技術生產具有平面技術以及MFMS技術的的芯片，這種生產技術能夠很大程度減少成本，對于產品的可靠性以及工作穩定性有巨大的提高，為我國的傳感器在物聯網中使用打下良好基礎。智能化的MELVIS芯片是智能傳感器的技術核心，是智能傳感器在物聯網中應用的基礎。通過這種技術，能夠很大程度提升我國目前工具而自動化的操作標準，推進我國的汽車、機械加工制造、信息技術等行業綜合發展，可以推動一些列的產業化水平的提高。通過對芯片技術的自主研發以及改進，可以進一步提高微機電傳感器大規模生產以及應用的潛力，通過產業化的生產鏈和質量監控標準，實現智能傳感器的推廣使用，進一步提升物聯網的應用。通過構建的具有微機電傳感器的智能儀表設備，進一步促進我國傳統的制造業的更新換代。例如利用MELVIS微型傳感器可以實現寬溫區SO I壓力敏感器件產品開發及產業；高性能硅電容壓力傳感器產品開發及產業化；智能電網用電量傳感器及變送器開發；SF在線監測產品及系統。

2.2 高性能氣體傳感器及其智能無線傳感網絡

通過高性能氣體傳感器主要可以適用在應急搶險過程、危險位置以及施工過程中氣體成分的分析檢測、危險化學品的安全等物聯網方面。核心的技術包括無線多成分氣體檢測傳感技術平臺，通過集成具有氣體檢測、數據收集分析、無線通訊、預警等技術，完成智能傳感器在物聯網中應用。利用氣體傳感器及其智能無線傳感網絡，我們可以使用在礦井，地下等不適合人類進入的地方，完成對氣體的檢測，保證工程安全與施工進度。

2.3 微型智能紅外傳感器及檢測儀表

紅外智能傳感器可以對易燃易爆氣體、有毒氣體、二氧化碳等氣體的檢測，可以適用于環境氣體監控、煤礦氣體瓦斯檢測、環境有毒氣體的測試等需要對氣體環境進行監控的環境。因為市場需求比較大，目前需要研究一種具有能夠抗干擾效果、使用壽命長以及生產簡單的紅外傳感新技術應用于物聯網。由于智能紅外傳感器的特點，能夠廣泛適用在度危險氣體的檢測上，例如海關，機場等，確保安全。

2.4 高性能集成磁電子傳感器（GMR傳感器和MTJ傳感器）

高性能集成磁電子智能傳感器是基于巨磁阻效應以及磁隧道結效應的原理，目前使用的先進的傳感器類型包括磁電子傳感器、磁電信號隔離蝸合器、磁邏輯和隨機存儲器等類型，目前的磁電子傳感器具有很好的靈敏度、快速的響應，而且體積小巧，節能環保的特點。目前，高性能集成磁電子傳感器開始出現在工業控制、位置及速度測量、無損探測、接近開關、磁短程通訊（手機銀行）、磁卡讀頭、磁羅盤、G PS導航、信用卡讀頭、礦物探測、醫療、陸上車輛和水下不明物監測等許多物聯網環節。

2.5 高精度芯片焊封型溫度敏感元件及傳感器

溫度智能傳感器采用的是靜壓成型、精密切割、疊層電極的技術加工制成，采用這些獨特的工藝制成的芯片具有很好的精密度，而且性能穩定，工作安全，具有很好的一致性，響應速度快等特點。在實際的生產過程中，因為結構簡單，成本價低，能夠大規模的產業化，以適應物聯網的使用。在目前的許多領域發揮著巨大的作用，例如：民生需求、公共事業、人口健康等方面。而且目前溫度傳感器市場需求也在不斷增長，在2009年以來，每年的增長都在10%以上，可以說，未來溫度智能傳感器將會在物聯網行業得到更加廣泛的使用。

3 結語

隨著科技的發展，如今的物聯網技術的發展與應用越來越多的受到社會的廣泛關注，國內外的有關單位都在采取更加積極有效的措施推進物聯網的發展。目前我國的科研單位以及高校也已經開始漸漸設置于物聯網相關專業，培養相關的人才，為未來的物聯網發展提供足夠的人才儲備。與此同時，目前的智能化傳感器設備銷售量也在以每年20%的速度快速增長。而且目前的國內為廠家都在積極的努力，開發新的智能傳感器滿足整個社會的發展，我們能夠肯定，智能化傳感器在未來的物聯網中必然具有更加寬廣的應用前景。

參考文獻

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作者單位

篇9

關鍵詞 GPS；隧道；測量

中圖分類號 P228.4 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)021-0155-01

目前，全球衛星定位系統正在發展與全面的建成，也給測繪與導航帶來了一場新的技術性革命。GPS大量用于測繪、氣象、水利、軍事等多個方面，而在城市控制網的建立，改造以及大地的測量中已有較為廣泛的運用。隨著觀測、數據的處理正日益完善，在隧道的測量控制當中，GPS已經得到了越來越廣泛的運用。

1 GPS的工作原理及測量優點

將GPS測量技術與常規測量技術相比：①使用GPS的觀測精度在一般的情況之下，相比常規測量都明顯偏高；②使用GPS進行測量，不再需要進行測站間的相互通視，可以根據事情的具體情況來確定點位，從而讓測量工作更加的方便、靈活；③隨著GPS技術不斷的進步、不斷的完善，在使用GPS進行測量的時候，對于靜態相對定位，每一站僅僅需要30min左右的時間就足夠，而動態的相對定位則只需要幾秒鐘就能夠完成；④隨著科技的發展，GPS接收機已經擁有越來越高的智能化，對于從事觀測的技術人員，只需要簡易的操作，GPS接收機就能夠自行的進行隧道的觀測與結果記錄；⑤GPS測量不受任何時間、地點、天氣的約束，能夠隨時的進行觀測；⑥GPS測量能夠將測站點的三維坐標精確的測定出來，精度已經能夠滿足四等水準測量的要求。

2 GPS測量應用實例

2.1 工程概況

隧道工程的山上樹木較多、地形相對復雜、無論是通視還是行走都不方便。為了此工程的前期設計以及后期的施工方便，首先需要建立出首級的控制網。在前期的設計當中，考慮到通視、行走、工期等各方面的原因影響著施工進度，另外，為了提高施工的測量精度，此工程決定采用GPS測量技術。

2.2 GPS測量的外業觀測及實施

對于GPS控制點的布設原則如下。

1）為了讓GPS的控制點的坐標與隧道的設計坐標能夠統一，方便在施工期間計算放樣的數據，在曲線隧道的每一個切線之上或者是在直線隧道的中心線之上，都應該布置兩個用于測量的GPS控制點。

2）在每一個隧道的進洞口都應該布置上至少兩個能夠相互進行通視的控制點，如果出于對安全的考慮，則最好設置三個點，而各個洞的控制點則不要求能夠進行通視。

3）為了減弱或者是消除因為垂線偏差而對測設方向所帶來的影響，在每一個進洞口最好是在同一高程面之上設置一個控制點，在條件允許的情況下，各個洞口的控制點之間應盡量縮小其高差。

4）對于GPS控制點的布置，需要滿足對于衛星信號良好的接受要求。

對于GPS控制點布設方案如下：

西安至南陽線路長度450 km，線路通過秦嶺山脈東段和豫西山區。GPS定位測量是為初測導線提供起閉點。GPS網由13個大地四邊形和2個三角形組成。待定點（GPS控制點）24點為12個點對，相鄰點對間平均距離18 km。聯測了六個國家控制點，選用其中五個點作已知點參與平差。

2.3 GPS觀測時需要注意的事項

1）在使用GPS觀測前，需要參考衛星的可見性預報，選擇最佳的時段進行觀測。

2）天線高在觀測時段結束的前后，需要從三個方向分別進行六次的量取，其誤差需要不大于2 mm，然后在計算出其平均值。

3）衛星高度截止角需要≥15°，其PDOP值要小于4，接受的衛星數則要大于5。

4）在使用GPS進行觀測的時候，盡量不要在天線的周圍使用移動電話或者是對講機等通訊工具，從而避免信號干擾給觀測帶來的影響。

2.4 對于GPS測量的數據處理以及控制網平差與成果評價

對于GPS網的數據處理上主要分成網平差以及基線解算這兩個階段，采用的是隨機軟件來進行完成。經過了質量的檢核、經基線的解算以及網平差之后，就可以得到GPS控制點的三維坐標，而對于各項指標的精度也符合最初的設計要求。

控制網平差時，利用隨機軟件包。在對于其設置當中，一般采用的是相近城建坐標系添加1985高程基準來進行平差的處理。輸入起算點坐標，選擇二維約束平差的方式。經過平差處理，得出南隧道洞外GPS控制網平面坐標成果。邊長相對誤差最大為1/85746，最小為1/1260569：點位中誤差最大為±6 mm，最小為±2 mm，最弱點點位精度±6 mm，平均點位精度±3.7 mm。平差后，最弱邊、最弱點的精度完全滿足《全球定位系統（GPS）測量規范》GB/T18314-2001中規定的各項限差，且點位精度比較均勻。

3 在本次工程實踐中應用GPS測量體會

1）使用GPS進行隧道測量需要具備一定的先決條件，對于傳統的全站儀以及水準儀等不能夠做到完全的替代，應當在能夠確保衛星接受信號良好的情況下，合理的選擇GPS技術，從而發揮出其特點。

2）在觀測的時候，GPS數據會受到多個方面因素的影響，為了提高其測量數據的質量，則需要在初期建立出具有較高精度的首級控制網，而之后的傳統測量提供詳細、精確的測量數據。

3）使用GPS接收機進行觀測，現在都已經實現了智能化與自動化，并且隨著所花費的觀測時間的不斷減少，其作業強度也得到了降低。而GPS的觀測質量主要是受到了衛星信號以及衛星的空間分布的影響。但是由于在選擇各個觀測點時，會受到地形條件的影響，從而會導致衛星觀測的質量受到影響。所以，對于GPS的觀測選點，必須嚴格要求，選擇最佳的觀測時段。

4）采用隨機的軟件來對于GPS的數據處理與傳輸，只要求在確保已知數據的精度與數量以及衛星信號的質量的情況下，就可以很簡便的將符合精度要求的加密控制點的三維坐標求出來。但是考慮到起算點的點位精度對于其結果的質量會有一定的影響，所以起算點的點位精度必須得到保障，并聯測足夠多的水準高程點，才能真正的滿足測量中對于精度的要求的準確性。檢測的具體方法為：①認真的查閱、了解對于已知點的精度與等級等有關的資料；②通過高精度的測距儀器的使用來進行距離測量以及對于已知點邊長的計算對比。

4 結束語

本文中通過實例對于GPS的使用以及該網精度的分析，我們能夠看出此隧道的設計方案具有科學性、平差精度優異，無論是邊長觀測、同步環、異步環等方面都比規范中的對比更加優異，也希望通過本文的分析，得到各位業界人士的借鑒與點評。

參考文獻

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[2]瞿靜庵,王景.GPS控制網在長大隧道控制測量中的應用[J].甘肅科技縱橫,2010,02.

篇10

《公路隧道工程》是道橋專業的專業課程。我國高等級公路的發展，公路隧道得到長足發展，截止到2010年底，全國公路隧道為7384處、512.26萬米，比“十五”末增加4495處、359.55萬米。其中，特長隧道265處、113.80萬米，長隧道1218處、202.08萬米?！笆晃濉逼趦?，秦嶺終南山隧道、廈門翔安海底隧道等重大工程相繼建成。因此公路建設中對隧道專業人才的需要日益增加，道橋專業《公路隧道工程》的教學工作突顯重要。

隧道工程的優點是: 縮短線路長度，減少能耗；節約土地；有利于環境保護。缺點是：工藝復雜，造價高；施工周期長；施工環境與條件差。由于地質因素不確定導致隧道施工時常發生各種事故，如圍巖失穩、透水、瓦斯爆炸、高地應力等；同時隧道施工中廣泛采用新奧法施工時使用炸藥爆炸碎巖有相當大的危險性。這些因素都危害著施工人員的身體健康。所以在《隧道工程》教學中很難突出實訓教學環節，學生得不到實踐教學訓練，限制了學生施工能力的培養。

虛擬現實技術是隨著計算機技術發展而出現的一種新的綜合技術，它恰好能彌補《隧道工程》教學中實訓環節的不足。

2、虛擬現實技術及其在《隧道工程》課程教學中的應用

上世紀八十年代，杰倫?拉尼爾提出了"虛擬現實"VR（Virtual Reality）的觀點，目的在于建立一種新的用戶界面，使用戶可以置身于計算機所表示的三維空間資料庫環境中，并可以通過眼、手、耳或特殊的空間三維裝置在這個環境中"環游"，創造出一種"親臨其境"的感覺。這項技術提出之后在科學界和工程界首先得到關注的技術，此項技術的發展不僅為人機交互發展做出了巨大貢獻，更為各種大型工程數據的整理和分析提供了一種新的途徑，它實現了工程數據的可視化。

虛擬現實技術涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感器技術、人工智能等領域，它用計算機生成逼真的三維視聽感覺，使人作為參與者通過各種傳感裝置，對計算機虛擬世界進行體驗和交互作用。當用戶有運動時，計算機可以進行復雜的運算，將三維影像傳回大腦產生現實感。該技術集成了計算機圖形學、人工智能、傳感技術、顯示技術、云計算處理等技術的發展成果，是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統。

虛擬現實是人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式，具有多感知性、沉浸性、交互性、構想性及安全性等特點，使使用者能沉浸其中，形成具有交互效能多維化的信息環境。

在《隧道工程》課程教學中，教師利用虛擬現實技術有效地整合項目工程的信息并加以集成，形成虛擬實訓課程，實現課程的可視化、智能化并能交互運行。教師將三維模型、設備材料源、場地布置等施工要素結合起來，并在虛擬課程中加入各項工序的先后順序，使學生對隧道施工工藝有整體認識并能，同時又確保了學生的人身安全；按時間模擬施工進度，可以對工期進行比較精確的計算和控制，有助于人、材、物的統籌和調度，實現了對建筑施工的交互式可視化和信息化管理。

教師利用虛擬現實軟件建立周圍場景、混凝土結構及施工設備等的三維模型，在虛擬的遂道教學環境中形成基于計算機的具有交互功能的仿真系統，讓交互系統中的模型具有可操作性能，并對虛擬系統中的模型進行虛擬施工與安裝，同時根據學生虛擬的結果，可以對學生的學習情況進行評價，達到優化教學的目的。同時，教師運用虛擬現實技術可以根據特定遂道條件，結合氣體的運動規律，模擬隧道工程發生火災時有害氣體或汽車尾氣的消散分布情況，結合隧道通風設備系統運行情況，檢驗通風系統能否滿足隧道正常營運要求。而這些特殊情況要學生進行實際實驗是不可能的，通過學生對虛擬現實軟件的學習，極大的提高了學生的能力。再次，虛擬現實軟件的出現降低了真實實驗室的建設成本，減少實踐環節長期存在的消耗大量人力物力、能源以及實驗場地不足等問題，同時還解決了新技術新設備的出現就必須更新現有實驗設備器材的問題，對于創建節約型社會起著積極作用。

3、結語

虛擬現實技術是一門嶄新的綜合的計算機技術，它涉及到圖像處理、三維動畫、人機交互等方面，已經越來越多地應用于教育、科研、施工、游戲娛樂等領域。應用虛擬現實技術可以解決現有的實驗實訓設備已相對陳舊，難以培養出現有工程施工單位所需要的應用型人才；另外，利用虛擬現實技術建設成虛擬實驗室，可以教師進步，教師不僅要掌握本專業知識，還要掌握先進的計算機技術使得教師的教學更上一層樓，加快課程建設的步伐。最后，虛擬現實技術的應用可以節約資源，確保安全。其發展前景非常美好。

參考文獻

[1]譚恒松;胡晨輝;虛擬現實技術在課堂教學中的應用研究[J].福建電腦,2011,(07).

[2]朱毅. 網絡虛擬現實技術在實驗教學中的運用[J]. 三峽論壇(三峽文學.理論版),2011,(4).