基于物联网的市政施工质量实时监测技术研究

引言

市政工程施工质量管理的有效性直接影响工程使用寿命和安全运行。传统质量管理主要依靠人工检查和定期抽测，难以实现对施工过程的全面监控和及时处置。物联网监测技术的应用为解决这一问题提供了新思路。通过在施工现场部署智能传感监测网络，将质量监测数据与管理措施深度融合，建立起覆盖施工全过程的质量监测管理体系。这种基于物联网的智能监测模式，不仅提高了质量管理的精准度和效率，更重要的是实现了质量管控由事后补救向事前预防的根本转变。

1 物联网技术在市政施工质量监测中的原理

物联网技术在市政施工质量监测中的应用主要基于“感知 - 传输 - 处理 -应用”的架构。在感知层，通过部署各类传感器，如压力传感器、位移传感器、温度传感器、湿度传感器、应变传感器等，实现对施工过程中物理量的实时采集。例如，在地基施工中，利用压力传感器监测地基土的压力变化，判断地基承载力是否满足设计要求；在混凝土浇筑过程中，通过温度传感器监测混凝土内部温度，防止因温度过高产生裂缝。

传输层负责将感知层采集的数据传输至数据处理中心。常用的传输方式包括无线网络（如 4G、5G、Wi-Fi）、蓝牙、ZigBee 等短距离无线通信技术，以及有线网络（如光纤、以太网）。不同的传输方式适用于不同的场景，如在施工现场环境复杂、布线困难的区域，可采用无线网络进行数据传输；而对于数据传输稳定性要求较高的关键部位，可采用有线网络。

处理层借助云计算、大数据分析等技术，对传输过来的数据进行存储、分析和处理。通过建立质量监测模型和算法，对数据进行挖掘和分析，判断施工质量是否符合标准，预测质量变化趋势，及时发现质量隐患。例如，利用大数据分析技术对混凝土强度数据进行统计分析，找出影响混凝土强度的关键因素，为后续施工提供优化建议。

应用层则将处理结果以直观的方式呈现给施工管理人员，如通过手机 APP、电脑终端等设备展示实时监测数据、质量预警信息、质量评估报告等。施工管理人员可以根据这些信息，及时采取措施进行质量控制，实现对市政施工质量的智能化管理。

2 基于物联网的市政施工质量实时监测技术

2.1 质量管理体系整合

2.1.1 监测数据应用

物联网监测数据在质量管理中的应用实现了数据驱动的管理模式。监测数据通过多维度分析为施工质量评估提供依据，管理人员可实时查看各监测点的质量状态。压实度数据形成施工区域压实质量云图，直观显示薄弱区域；强度监测数据生成强度发展曲线，预测强度达标时间；温度监测数据构建温度场分布图，指导施工工艺调整；渗漏监测数据建立管网完整性评估模型。各类监测数据经过深度分析，转化为质量管理决策信息，支持施工过程精细化管控。数据分析成果以图表形式推送至管理人员移动终端，实现质量信息的及时共享和快速响应。

2.1.2 管理流程优化

质量管理流程优化以物联网监测数据为基础，构建了质量管理闭环。传统的施工质量管理采用“计划 - 实施 - 检查 - 处理”模式，存在滞后性。物联网监测系统实现了质量数据的实时获取，管理流程随之优化为“监测 - 分析 - 预警 - 处置 - 验证”模式。监测数据超出预警阈值时，系统自动推送预警信息，启动应急响应机制。处置措施实施后，系统继续跟踪监测数据变化，验证处置效果。管理流程的优化提高了质量问题处置效率，将质量管理由被动响应转变为主动预防，实现了全过程动态管控。物联网系统还创新性地引入了工序联动管理机制，各工序之间形成信息互通、数据共享的协同管理模式。系统自动识别工序间的质量关联性，当前序工序出现质量波动时，系统会自动调整后续工序的管理参数和控制标准。例如，当检测到路基压实度不足时，系统会相应调整基层施工的技术要求和管控措施，确保工程质量的系统性和连续性。

2.2 智能预警与处置

预警模型基于监测数据的时间序列分析和模式识别建立。基层强度预警基于神经网络模型，将温度、湿度、养护条件等因素作为输入变量，预测强度发展趋势。沥青温度预警采用模糊综合评判法，建立温度与离散度、均匀性的关系模型。系统根据预警等级自动调整监测频率，预警等级越高，监测频率越密。预警信息通过短信、APP 推送等多种方式及时送达施工管理人员，确保问题得到快速响应。

处置流程设计采用分级响应机制，确保质量问题得到及时有效解决。系统将质量问题分为 4 个等级：一般警告、重要警告、严重警告和重大警告。一般警告由现场施工人员直接处理，重要警告需技术主管到场指导，严重警告启动应急预案，重大警告须暂停施工制定专项方案。每级警告都设定响应时限，超时未处理自动升级。处置措施实施过程中，系统持续跟踪监测数据变化，直至问题解决 [4]。所有处置过程形成记录存入数据库，为后续类似问题处理提供参考。系统还建立了跨部门协同处置机制，明确各级别预警时相关部门的职责分工和配合要求。重要警告以上级别启动质量管理工作例会制度，确保各部门及时掌握问题处理进展，协调解决处置过程中的技术难题。

实现质量管理闭环通过“监测 - 预警 - 处置 - 验证 - 优化”5 个环节实现。监测环节采集实时数据，预警环节识别质量隐患，处置环节落实整改措施，验证环节评估处置效果，优化环节完善管理制度。系统自动记录各环节时间节点和处理过程，形成质量管理轨迹图。管理人员可通过轨迹图分析问题发生、预警、处置各阶段的时间分布，找出管理薄弱环节。系统定期生成质量管理评估报告，总结各类质量问题的发生频次、处置效率、处理成本等指标，为持续改进提供依据。

2.3 提升管理效能

物联网监测技术的应用显著提升了质量监测的准确性和可靠性。系统通过多点布设的智能传感器采集数据，消除了人工测量的主观误差。路基压实度监测采用核密度仪替代传统灌砂法，单点测量时间从 15min 缩短至 2min，测量精度提升至 ±0.5% 监测数据的准确性和连续性为质量管理决策提供了可靠依据。通过对比分析不同监测方法的性能指标，验证了物联网监测系统在测量精度、效率和可靠性方面的优势。

物联网监测系统实现了质量管理的智能化和自动化，显著提升了管理效率。系统通过实时数据采集和自动分析，大幅缩短质量问题的发现和处置时间。施工现场管理人员可通过移动终端实时掌握质量状况，管理范围从现场巡查的局部区域扩大到工程全域。

结束语

通过构建物联网监测系统，管理体系整合，智能预警与处置，形成了质量管理的闭环，显著提高了质量管理的及时性和准确性，推动质量管理实现了由经验型向数据型、被动型向主动型的转变。未来，随着物联网技术的持续发展，其在工程质量管理中的应用将更加深入，为工程建设质量提升提供持续动力。

参考文献

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[4] 吕松祥 , 陈晨 . 基于物联网技术的变电站智能监测系统构建 [J]. 信息记录材料 ,2024,25(10):94-96.