近几年来，高支模频繁发生模板坍塌事故，对国家经济和人民生命造成极大损失。为此，在建筑施工企业的安全管理中，必须进行高支模模板安全监测和识别控制。然而采用精密水准仪监测沉降及用全站仪监测平面位移的常规方法，精度和效率低，人员操作困难且不安全；基于智能全站仪的测量机器人自动化监测覆盖面窄，预警不实时^[1]。因此，为减少高支模工程安全事故的发生，提高监测效率及精度，利用多种传感器(包括智能机器人)协同实施高支模实时监测系统准确地监控高支模浇筑的变形，能有效地预防高支模安全事故的发生，减少人员伤亡和经济损失。本文通过工程实例验证了这一技术的成效和优越性。

1 高支模多传感器监测系统

高支撑模板简称为高支模，是指水平混凝土构件模板支撑系统高度超过8 m，或跨度超过18 m，施工总荷载大于10 KN/m²的模板及其支撑。高支模多传感器监测系统，将基于光电信号转换的多种传感器与智能机器人传感器相结合，自动采集高支模建(构)筑物在浇筑过程中的变形数据，通过传输装置远程传输到数据处理及监控中心，进行变形监测^{[2, 3]}。监测结果配合人工巡查，可检校多传感器自动化监测数据的可靠性。可全方位、多数据源且实时地监控高支模现浇施工现场和过程，并将现场智能预警与远程监控结合，预防建筑工程事故发生。系统具有无线采集、便捷装卸、远程监控、数据集成、智能预警和循环使用等优点。

1) 系统构成。多传感器监控系统由多传感器(位移传感器、倾角传感器、轴力传感器)、数据采集仪装置、数据传输装置、无线采集终端、数据处理中心和应用终端6大部分组成^[4]，其架构如图 1所示。各传感器通过GPRS无线网络转送到互联网，互联网进入数据处理中心^[5]。现场工作人员可通过手机或电脑进行实时监控。

2) 多传感器监测。传感器按转换原理可分为电感式、电容式、光电式、点阻式、压电式和压抗式等信号转换，是一种基于光电信号转换的传感器技术。用于高支模监测的有模板直线位移传感器、倾角传感器、应力传感器。高支模的支撑与模板在浇筑过程中，直线位移传感器通过滑片在滑轨上的位移来测定不同的阻值，利用滑动电阻尺传感器把水平或竖直(沉降)方向的位移量转换成电信号；无线倾角传感器通过测定被测对象变形重力加速度参数与所在轴之间的关系，完成待测对象倾角参数的测定；应力传感器安装在浇筑模板上，在受到浇筑荷载作用后，内置传感器应变片产生变形引起电阻的变化，电阻变化诱发对应力成线性正比变化的电信号^[3]。智能全站仪主要监测目标点的坐标及其变化，定位和监测高支模的地理坐标及其变化，把基于光电信号转换的传感器监测数据统一在特定的坐标系。监测传感器将监测数据传输到采集仪器，当数值超过限制后触动声光报警，提醒现场监控人员。

3) 智能无线数据采集系统有无线唤醒、断点续存、变频监测和数据报表的主要特点^{[6, 7]}。

2 高支模多传感器监测应用

1) 案例概况。广州市南沙某公共建筑项目，总建筑面积为28 453.85 m²，建筑层数地上3层，建筑高度23.4 m，地下1层建筑高度5.5 m。该项目高支模结构复杂、危险性大，采用传统仪器监测效率低且精度不高，无法进行实时监测，而基于智能全站仪的测量机器人自动化监测覆盖面窄、监测参数不全。因此，采用高支模多传感器监测系统。

2) 自动化监测。监测仪器采用无线多参数智能传感器。当监测数据超过警戒值，无线报警器自动报警^[8]。监测点的布置应利于监测点的保护和维护能反映立杆最大变形及临时支撑结构立杆轴向的受力，宜结合沉降监测点对应布设。水平位移监测点、沉降监测点和倾斜监测点应布置单元框架或单元桁架的角部、中部和4边中部。轴力监测点应布设在单元框架或单元桁架的角部和受力较大的杆件部位，对支架最不利受力处应增加监测点。

搭设的高支模系统安装多传感器仪器，首先，将无线位移传感器固定在模板端，轴力传感器固定在模板及立杆的U型顶托间，无线倾角传感器固定在立杆上端；其次，将传感器采集仪进行数据调试清零并设定相关限值。在高支模浇筑过程中，测定被测对象产生的位移、倾角变化及立杆轴力参数；为了保证无线智能监测仪监测参数的全面性及准确性，共布设4种传感器。如图 2所示。

在高支模水平位移、竖向位移的传感器监测点位置，同时布设监测棱镜，如图 2(a)所示，利用同一点位的基于自动化全站仪的监测数据对传感器监测数据进行检核。TS60全站仪设置在自由设站工作站上，采用极坐标测量和边角交会技术方法，对基准点进行边角交会测量，得到工作站实时坐标，然后测定检核点(监测点)的三维坐标，该自动化监测系统具有自动测量、实时差分处理及成果输出功能^[9]。

该系统基于多传感器监测技术，依托多源数据融合分析，检核测量机器人监测数据，自动生成变形曲线图，如图 3所示。

从水平位移、沉降、倾斜及轴力多传感器立体监测的数据成果及曲线图分析，各项监测项目数据变形都与高支模浇筑过程相关，沉降数据显示高支模立杆随着浇筑施工竖直向下的变形趋势，特别是轴力数据能实时地展现浇筑位置的立杆处突然增加大量荷载，从而产生细微变形的过程，说明浇筑过程需要分层均匀浇筑的重要性。

通过比对同一点位的位移计和基于TS60测量机器人的监测数据，结果显示多种传感器的变形数据具有一致性，由监测数据变形量都不显著可知，高支模系统在监测期间处于稳定状态，说明本项目监测系统各监测项目数据可靠，精度满足要求，传输稳定，可满足高支模监测需要。

3 结束语

桥梁建设规模大、高支模支撑结构复杂多样、监测精度高。笔者将多传感器自动化监测技术用于高支模变形监测预警，具有以下优点：

1) 该系统将实时多传感器与智能机器人相结合，全方位、多数据源实时监控高支模现浇施工现场，实现现场智能预警与远程监控，预防了建筑工程事故。系统具有无线采集、便捷装卸、远程监控、数据集成、智能预警、循环使用等优点。

2) 构建了多传感器监测-测点数据实时采集-变形分析与预警为主题的一体化工程变形监测技术体系，充分利用多传感器监测方案及测量机器自动数据检核实现了实时监测过程中采集模式的自适应调整，为工程变形监测提供了智能化的技术支撑服务。

3) 针对高支模变形监测中环境差、危险性大、实时性强和要求精度高等问题，基于多传感器监测技术，依托多源数据融合分析及测量机器人自动化监测数据检核的智能化处理，自动生成变形曲线图，保证了高支模监测数据的可靠性及安全施工。