（四川理工学院自动化与电子信息学院，四川 自贡643000）
摘要：设计了一种以ARM9处理器作为主控器的监控系统，采用高精度温湿度传感器DHT11，并结合LabVIEW虚拟仪器软件编写上位机界面，借用LabVIEW中自带的Web服务功能，实现了大棚内温湿度参数远程动态监测功能。试验结果表明，系统能及时地采集和显示大棚内的温湿度参数，可实现远程监控。
关键词 ：ARM9；DHT11；LabVIEW；大棚；温湿度
中图分类号：TP277；TP368．1文献标识码：A文章编号：0439－8114（2015）03－0705-04
在以往的大棚种植过程中，检测温湿度通常是在大棚内悬挂温度计，通过人工计量的方式进行。这种方式效率低下，费时费力，且易产生差错［1］。昼夜温湿度变化过大，将对大棚作物生长造成不利的影响，为了提高大棚的生产效率，有必要对大棚温湿度进行监控。监控系统采用ARM9作为核心处理器，高精度温湿度传感器DHT11作为测量元件，通过RS485总线将大棚内温湿度参数传回到监控机。监控界面采用LabVIEW软件编写，LabVIEW虚拟仪器内部集成了一个强大的VISA库。库内集成了许多通用仪器接口（GPIB仪器、RS232仪器等），通过调用内部接口子VI可以轻易地从仪器当中读取需要的数据。LabVIEW内嵌了TCP／IP协议，不用复杂的TCP编程就可以实现网络数据的远程传输。监控系统可实现温湿度越界报警，供监测者判断并采取相应的措施及时调整大棚内的温湿度参数。这种监控系统为大棚生产自动化提供了有效的手段。
1系统结构与工作原理
系统结构图如图1所示。从图1可以看出，监控系统主要由传感器检测单元、驱动电路、ARM控制器、RS485总线和监控机构成。下位机以S3C2440处理器为核心，采用DHT11传感器检测大棚内的温湿度参数，将检测到的参数送到控制器中处理，控制器从参数中分离出温湿度参数，通过RS485总线发送给监控机。控制器内部能实现温湿度报警和自动调节功能。监控机通过RS485和RS232转换电路从串口读取温湿度参数，并将温湿度值动态地显示在监控界面上。通过和预设参数作逻辑比较实现温湿度报警。监控机通过LabVIEW的Web服务功能将参数送到网络上，供远程监控者浏览和控制。
2系统硬件设计
2．1ARM控制系统
ARM控制系统采用基于ARM920T内核的S3C2440低功耗处理器。内部资源丰富，支持16／32位指令集。控制器主要包含了电源模块、RTC时钟模块、存储电路、复位电路等。ARM控制器有3通道串口，系统中使用一路串口发送（接收）数据。控制器程序下载和升级主要通过控制器所带的JTAG接口完成。
2．2 温湿度采集和处理电路
系统采用的数字式传感器DHT11，是一款集温湿度测量并带有数字信号校准的传感器。DHT11是单数字总线输出，用一根数据线和ARM9通用GPIO口相接就可以进行数据传输，DHT11测量湿度范围为20％～90％RH，温度范围为0～50 ℃［2］。使用时为了避免数据传送时出现冲突，需在数据输出管脚接10 K上拉电阻。温湿度采集电路图如图2所示。
2．3驱动电路和报警电路
当采集到的温湿度参数低于（高于）报警值时，报警电路将会驱动蜂鸣器发出声音提示报警。报警分为两种情况，当参数值低于最低设定值时，点亮D1同时蜂鸣器响应；当参数值高于设定值时，点亮D2同时蜂鸣器响应。当系统报警时可通过控制风机和加湿器以调节棚内温湿度。出现报警时，控制系统需要判断属于哪一种情况以控制外部设备进行调整。控制风机和加湿器的驱动电路基本一致，配置GPF1管脚为输出，低电平时光电耦合器接通继电器开始工作。在断开时为了保护继电器，需要在线圈两端并上一个IN4007续流二极管，以达到消弧的目的［3］。驱动与报警电路如图3。
3系统软件设计
3．1控制器软件设计
下位机软件流程图如图4所示。ARM控制系统负责温湿度数据的采集和转化。系统上电运行后，控制器初始化内部寄存器；初始化结束后，读取传感器中的温湿度数据。DHT11传感器是单总线式的传感器，总线处于空闲状态时为高电平。读取数据前控制器应该将总线拉低至少18 ms， 再拉高20～40 ms等待DHT11应答。DHT11识别到应答信号后自动拉低总线80 μs，然后再拉高80 μs作为应答。
传感器响应后开始传输数据，一次通信时间约4 ms，传输40位数据。前16位数据代表湿度参数，由8位整数和8位小数组成；中间16位数据代表温度参数，由8位整数和8位小数组成；最后8位是校验码数据。40位数据被ARM控制器分离后会通过485总线发送到上位机。监控者可根据监控情况向控制器发送指令控制外部设备。要发送和接收数据还需初始化串口。通过Uart0＿init（void）子函数设置串口工作波特率、发送数据位数以及中断方式等。Uart0＿send（data）为串口发送数据子函数，把温湿度参数发送出去。Uart0＿recive（cmd）为接收命令函数，用于接收上位机发送的控制命令。在下位机内部要完成对温湿度参数的判断，实现本地自动化控制。当温湿度参数超标后，控制器就要驱动外部设备自动调节大棚内部温湿度参数。调整以后系统继续监控，出现超标情况再次自我调整。
3．2上位机软件设计
控制器把数据通过485总线发送到上位监控机，上位机采用串口接收数据。在接收数据前还要通过RS485和RS232之间的转换电路。LabVIEW与串口通信有多种方法实现。利用内部自带VISA库或者自编写动态库文件可以实现，也可以采用MSCOMM控件实现。利用自带VISA库可以轻易地实现串口通信，该设计采用此种方法和下位机实现串口交换数据。上位机软件流程图如图5。
上位机上电运行后首先对串口进行初始化，调用VISA Configure Serial Port VI实现初始化串口，串口波特率、送数据位数等设置都必须和下位机一致，否则通信会出现乱码［4］。VISA Read VI从串口中把数据读出来，通过字符串至字节数组转换将数据存储到数组中。采用索引数组的方式把存储数据读出来送到对应显示控件上就可以显示数据。上位机报警主要采用的是布尔指示灯，分离出来的数据在显示的过程中同时和设定值作比较，当超标时就点亮报警灯。报警后监控人员通过系统前面板上的外部设备控件控制风机和加湿器以调整大棚内的温湿度参数。在监控机上控制风机等设备主要通过调用VISA Write VI实现，向串口发送控制命令，发送完毕之后立即释放串口资源，以持续接收监控数据。系统监控后面板程序如图6所示。
3．3远程监控设计
使用LabVIEW虚拟仪器内部自带的Web服务器功能可以在网络上程序前面板的图像或HTML（超文本连接表示语）［5］。用户通过登录统一的URL地址就可以访问服务器，并且可以通过服务器获得控制权限对系统进行控制。Web服务支持多种浏览方式：①以快照的方式前面板。这种方式只能获取静态的图像，监控数据发生变化时，要刷新界面才能获取到改变的数据；②监视方式。Web服务器以固定时间自动刷新；③完全嵌入式。用户程序以嵌入式的方式到服务器上，可以实时浏览变化信息［6］。通过LabVIEW的Web服务功能，监控人员在异地也可以通过网络登录到控制面板，完成对整个大棚的监控。
4系统测试
启动控制器电源对大棚环境进行检测，运行上位机软件实施对大棚的监控。将监控程序通过Web服务器发送到网络上检测远程控制效果。ARM控制系统运行稳定，能够及时发送数据和接收上位机发送的控制命令，实现自动控制的功能。本地监控系统运行情况如图7所示。第一个波形图显示的是相对湿度情况，能够实时显示大棚内的湿度情况，湿度超过上下限值时系统及时报警。第二个波形图代表了温度曲线，温度达到上限值时（低于下限值时）系统能够及时作出反应并报警。监控者通过前面板上的控制开关，可控制大棚内的风机和加湿器工作。
在另一台电脑上输入URL地址，登录到远程控制界面查看监控情况，可以看出监控界面也实时反映出了大棚内的温湿度情况。远程监控机可以向服务器申请控制权，用于控制外部设备。服务器也可以设置远程登录机只有查看权，不允许对系统进行控制。网页监控图如图8所示。
5小结
设计了一种基于ARM控制器和LabVIEW的大棚温湿度远程监控系统，硬件部分包括ARM控制器及扩展电路，软件部分包括下位机软件和上位机软件设计。通过对系统的连续测试，系统能够实时反映出大棚内的温湿度情况，监控界面人机交互效果良好，便于监控人员操作。可实现对大棚的远程监控，并广泛应用到农业大棚生产中。
参考文献：
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一、组织领导
为确保棚户区（危旧房）改造工作顺利实施，决定成立县城区棚户区（危旧房）改造领导小组，由县政府县长任组长，县四套班子分管领导任副组长，成员由县委办、政府办、监察局、房管局、发改委、人防办、财政局、公安局、规划建设局、国土局、商务局、城管局、地税局、民政局、交通运输局、文广局、交管大队、历市镇政府、街道办、消防大队、供电公司、自来水公司、广电网络公司、电信公司、移动公司、联通公司等部门负责人组成。
领导小组下设办公室，设在县房管局，由县房管局局长兼任办公室主任，房管局分管副局长任副主任，负责棚户区（危旧房）改造的组织实施和日常工作。
二、总体目标任务和计划安排
（一）总体目标任务
2011年完成棚户区（危旧房）改造面积6.82万㎡，拆迁户448户。通过改造逐步改善棚户区（危旧房）居民的住房条件和居住环境，完善老城区的基础设施，促进我县城市化进程，提高城市品位。
（二）计划安排
2011年10月底前，完成县城区棚户区（危旧房）改造项目6.32万㎡(其中:前程大道3.96万㎡、锦绣大道1.46万㎡、广州大道0.9万㎡)。
2011年12月底前，完成胜利南路0.5万㎡老城区棚户区（危旧房）改造。
胜利南路棚户区改造由县房管局为责任单位，其它棚户区（危旧房）改造分别由历市镇政府、街道办、城司、城管局、交通运输局、规划建设局等单位为责任单位。各责任单位按年度计划做好项目调查摸底、方案设计、可行性研究，通过公开招投标确定业主单位，严密组织实施，全面完成改造任务。
三、运作方式
棚户区（危旧房）改造应遵循政府主导、市场运作、群众参与的原则，按照统一规划、集中连片、先易后难、分步推进的要求，做到棚户区（危旧房）改造与城市拓展、城中村改造、城市基础设施建设相结合，运作程序和方式如下：
（一）运作程序
由责任单位会同县规划建设局明确改造用地范围、规划设计条件，报棚户区（危旧房）改造领导小组批准后实施。
（二）运作方式
1、市场化运作的模式。对有商业开发价值，自身能平衡的地块，采取市场运作方式改造。
2、产权人合伙开发建设的模式。对资金不足的棚户区（危旧房）改造项目，可采取产权人合伙开发建设的方式进行改造。
3、产权调换或货币补偿的模式。由政府组织拆迁，将拆迁后的净地通过招、拍、挂出让，确定项目开发建设单位。对被拆迁群众，可采取原地以房换房或货币补偿的方式进行，选择货币补偿方式安置的，所需资金从土地出让金中列支。
四、资金来源
（一）中央城市棚户区（危旧房）改造投资补助资金；
（二）省、市财政对棚户区（危旧房）改造给予支持的资金；
（三）县财政自筹资金；
1、土地出让总收益不低于5%部分；
2、住房公积金净收益部分；
3、在城市维护建设税、城镇公用事业附加、城市基础设施配套费中按规定安排资金；
（四）市场化运作所得收益。
五、政策支持
（一）棚户区（危旧房）项目（包括所涉及的项目安置房和公开出售的商品房）实行行政性收费和政府性基金全免，服务性收费按收费标准下限减半征收（供电部门的收费按省政府办公厅、省发改委文件标准的80%收取）。
（二）人防工程由政府另行选址建设，免收人防设施工程易地建设费。棚户区（危旧房）改造项目地下室均按普通地下室设计建设。
（三）按照充分利用土地、集约使用土地的原则，规划设计条件可适当放宽，在符合日照系数、处理好与宗地相邻关系的情况下，采光日照间距可根据规划条件和具体情况适当调整，不设置电梯的入户高度可根据具体情况适当放宽，改造区内新建住宅的保温节能可采取“3选2”(即门窗、屋顶、外墙保温3项中选2项)。凡不必限高部分，容积率可适当提高。
（四）棚户区（危旧房）改造项目小区范围内外管网，按照“谁主管，谁负责”的原则，分别由供电、供水、供气、电信、邮政、广电、移动、联通等单位按照规划要求出资同步改造建设。小区内的供配电设施工程建设费按发改委与供电部门共同确定的收费标准减半执行。
（五）在棚户区（危旧房）改造项目用地红线内，按规划需要砍伐树木、挖掘道路、拆除公厕或垃圾站及迁移电力、供水、供气、邮电等杆（管）线，一律免收补偿费，由项目建设业主单位按规划要求重新建设或恢复。
（六）在棚户区（危旧房）改造项目建设过程中，由棚户区改造领导小组办公室统一发放运输车辆通行证，公安、交通、城管等管理部门不得随意扣车、罚款。
（七）棚户区（危旧房）改造拆迁安置房与原拆迁等面积免征营业税和契税，棚户区改造工程的营业税、房产税、土地使用税和企业所得税实行即征即返。
（八）公安、教育等部门应根据被拆迁人提供所在棚户区（危旧房）改造项目内房屋拆迁安置凭证，及时为其办理迁移、落实子女义务教育入学手续，享受安置地入学的同等待遇，并免收有关费用。
六、组织实施
（一）相关责任单位要严格按照国家法律法规和规范的要求，在棚户区（危旧房）改造建设中全面实行项目法人责任制、工程招投标制、工程监理制和合同管理制。要加强对工程设计、施工、验收等各环节的监督管理，确保工程进度、质量、安全。对参与工程建设和监管的工作人员实行科学有效的奖惩制度。
（二）各相关单位应根据各自职责，各负其责，积极支持配合棚户区（危旧房）改造工作。具体部门职责如下：
1、县发改部门负责项目的立项审批和协调，争取国家、省有关补助资金；
2、县规划建设部门负责项目的规划条件设置和办理行政审批项目；
3、县国土部门负责项目的土地出让和项目用地手续的报批；
4、县财政部门负责国家和省政府棚户区（危旧房）改造项目扶持资金的拔付及项目资金运作；
5、县房管部门为项目的牵头单位，负责和各相关责任部门的协调、配合、指导；
6、县供电、供水、电信、广电网络公司、移动、联通等部门负责按规划要求出资，同步迁移并改造项目范围内、外管网；
7、县工商、税务等部门负责对项目的营业税、房产税、土地使用税和企业所得税等收费项目按文件规定优惠政策执行；
8、县公安、教育等部门负责办理项目被拆迁人的户口迁移、落实义务教育入学等手续，并免收有关费用;
9、县文广部门负责项目内文物的界定和保护工作；
10、县监察部门负责全过程监督；
（1．武汉大学电子信息学院，武汉 430072；2．湖北省农业科学院，武汉 430064）
摘要：为改善目前蔬菜大棚控制系统中监控参数少及较难远程控制等情况，设计了一个更加完善的系统。结果表明，该系统人机交互界面良好、操作简单方便、自动化程度较高，有利于蔬菜大棚的智能化和统一化管理，具有很好的应用前景。
关键词 ：蔬菜大棚；多环境参数；智能；应用前景
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）02－0446-03
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.02.049
目前，保温大棚技术种植蔬菜在我国已经广泛应用，尤其是在我国北方地区。但是现在还有不少种植户沿用人工值守的办法管理蔬菜大棚，或者使用的蔬菜大棚控制系统不太完善，不仅浪费了大量人力、物力，而且对大棚各项参数的监控也并不理想，并因此可能造成蔬菜的减产［1］。因此，本研究设计了一个更加完善的智能控制系统，以保证蔬菜良好的生长环境。
1 系统结构
系统架构主要部分为上位机、下位机和传输总线（图1）。上位机放置于控制室，通过PC机进行各大棚数据的采集以及对数据的分析，并根据分析结果对大棚环境参数进行远程控制；下位机放置于各大棚内，主要包括数据采集、显示和驱动等模块［2］。
2 系统硬件设计
2．1 上位机系统
上位机利用PC及自带的RS－232标准串行接口，通过RS－232／485转换即可组成RS－485总线与下位机STM32连接，构成一个农业综合数据监控网络［3］。RS－485总线最大优点在于其多点总线互相连接功能，可以连接一台主机和多台终端同时通信。本系统通讯协议用于大棚控制系统主板与PC机通讯、主板与传感器采集节点通讯。该协议适用RS-485通讯，并参照大棚控制原有协议和Modbus协议，结合实际情况修改而来，采用主从结构，主机设备发送一个信息，从机设备返回一个相应的信息。
2．2 下位机系统
下位机系统结构见图2，其主要功能如下所示。
1）控制主机。STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex－M3内核，控制性能良好、操作简单方便，并内置32~128 K的闪存。主机故选择STM32，主要完成对各参数信号的处理比较，并对执行驱动电路发出的指令。
2）RAM扩展。由于系统对多区域多大棚控制，数据量较大，因此外扩6264 RAM芯片来存放程序变量和数据。
3）信号采集。大棚内设置多个温湿度、光照度和CO2等传感器，实时采集数据，并将采集到的数据信号转化为0～5 V信号经ADC0809转换进行处理。
4）执行电路。系统设计采用MOC3041芯片，该芯片既有光电耦合，能进行强电与弱电隔离；同时具有触发晶闸管的功能，便于接通卷帘机、加湿器等，还有对超过预定传感器参数范围的报警功能［2］。
5）显示器电路。各大棚采用LED显示实时温湿度、CO2浓度等传感器参数。
6）串口接口电路。使用MAX485串口转换芯片完成单片机和上位机的RS－485间通信。MAX485串口转换芯片是RS－485通信的低功率收发器，最大传输速率可达2．5 Mb／s，传输距离为1．2 km，双线半双工方式［2］。
3 系统软件设计
3．1 上位机软件设计
上位机软件主程序框图见图3，其主要功能模块如下所示。
1）参数配置模块。即后台采集配置模块，配置系统所需参数，包括大棚区域、大棚号、数据库配置、短信报警配置、通讯端口配置以及传感器参数配置。大棚区域用于划分大棚所在区域；大棚号为区域内每个大棚编号；数据库配置用于保存连接数据库所用的信息；短信报警配置用于保存报警所需的信息，如电话号码和发送信息的端口等；通讯端口配置用于保存与各个大棚通讯采集数据所需的端口信息；传感器参数配置则用于保存采集数据所需的传感器信息，如温湿度、光照度等。
2）Web程序模块。采用浏览器方式，可以远程查看大棚采集到的实时数据和历史数据，并可根据实时数据对大棚节点发送监控指令，进而控制执行电路。Web程序和后台采集控制程序之间采用Socket通讯方式［4］，由Web平台远程发送控制指令给后台采集配置程序，后台采集配置程序接收到正确指令之后控制执行电路完成相应指令，并返回给Web平台说明指令完成情况。该模块设有自动控制功能，当设定好参数范围之后启用自动控制功能，系统则与采集到的数据自动比较，若超出范围值，则发送指令［5－11］。
3）数据采集模块。为每个区域建立一个线程，区域线程循环采集本区域内所有的大棚传感器数据［3］。如果在循环采集数据时接收到Web发送的控制指令，则暂停数据采集，优先处理Web控制指令，处理完Web控制指令后继续数据采集。
4）温湿度、光照度等模块。将采集到的数据保存到相应的数据库表中，并实时刷新数据，以便于Web程序查看数据。
3．2 下位机软件设计
本系统设计下位机主要实现上位机发送的不同指令，包括数据采集、执行电路的控制指令、显示和零点对时等。数据采集部分主要是当接收到上位机的数据采集指令之后，将由相应传感器获取到的数据返回给上位机；控制指令主要是完成上位机发送的相应控制动作，如启动卷帘机打开保温被、启动加湿器增加湿度等；显示部分将传感器数据显示在该大棚内，便于查看；零点对时则是每天零点时由上位机统一给每个区域各个大棚发送对时指令，使整个系统时间统一。
4 小结
该系统不仅具有智能化程度高、功能强大、性能稳定可靠、成本低、人机界面良好、操作简单方便，还具有以下几大优势：
1）该系统可以同时监控蔬菜大棚所需要的多环境参数，并能随时增减，可以同时满足不同大棚的需求。
2）由于通过Web平台，前台展示采用了浏览器方式，故手机等移动网络设备可随时查询、方便快捷。
3）当用户设定好传感器参数范围后开启自动控制，系统可以自行检测数据并及时反馈给后台采集配置程序进而控制执行电路自动处理。
4）当大棚传感器采集到的数据超过报警值和报警消除时，系统会提供报警短信提醒，用户可及时了解蔬菜大棚的状态。
经试用证明可以应用于实际生产中，在广大农村地区有着良好的应用前景和推广价值，可以解决蔬菜大棚大规模生产问题。
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关键词：浅埋暗挖法；隧道工程；施工方法；质量控制
浅埋暗挖法的应用1987年北京地铁首次采用暗挖法建成了复兴门车站折返线工程，由于其灵活多变、适用复杂多变的地层及隧道断面结构、设备简单、不干扰交通及周边环境等众多优点，“隧道及地铁浅埋暗挖工法”在全国广泛推广应用。目前已成功应用于北京、广州、南京和深圳等已建成或在建地铁工程，同时也广泛适用过街道、污水处理管道及铁路、公路浅埋隧道工程。本文结合工程施工实例和工作经验，对浅埋暗挖法的施工方法及质量控制等方面作一总结和分析。
一、浅埋暗挖的施工工法
现行的浅埋暗挖法常用的工法基本可分为全断面法、台阶法和分部开挖法三大类及若干变化方案。实践证明，选择合理的施工方法，可以安全地建设隧道，并将地表沉降控制在设计要求范围内。因此，选择一种合理的施工方法是工程成败的关键。从国内外现有工程实绩和实验研究的情况来看，基于经济性及工期考虑，其工法选择的顺序为：正台阶法――上台阶设临时仰拱闭合法――CD工法――CRD工法――眼镜工法。从安全性角度考虑，顺序正好相反。在工程实践中，应根据地质条件、断面大小、地面环境等因素从工法的可实现性、工期、安全性、适应性、技术性和经济性六个方面综合考虑，选择合适的施工方法。
二、浅埋暗挖法基本原理
浅埋暗挖法沿用了新奥法的基本原理：采用复合衬砌，初期支护承担全部基本荷载，二衬作为安全储备，初支、二衬共同承担特殊荷载；采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩自承能力；采用不同开挖方法及时支护封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系；采用信息化设计与施工。
浅埋暗挖法大多用于第四纪软弱地层的地下工程，围岩自承能力很差，为控制地表沉降，初期支护刚度要大、要及时。特征曲线(见图1)中C点尽量靠近A点，即尽量增大支护的承载，减少围岩的自承载。要做到这点，必须遵守十八字方针，初支必须从上向下施工，初支基本稳定后才能做二衬，且必须从下到上施工。
图1 围岩特征曲线与支护刚度曲线示意图
三、隧道施工及质量控制
某立交工程南北走向，隧道下穿A路，立交轴线与A路垂直。为确保施工期 间该路交通的正常进行，结合现场实际情况，隧道采用“浅埋暗挖法” 施工。
隧道为三孔箱形断面，复合式衬砌结构。初期支护采用格栅钢架、工字钢临时支护、网喷混凝土联合支护形式，二次衬砌为钢筋混凝土结构。初期支护与二次衬砌之间设防水层防水。车行通道之间、车行通道与人行通道之间采用连续刚构结构，可互相通视。支护结构由初期支护与二次衬砌及内部隔墙、架空板组成，结构总宽23.10m，总长48m，总高7.255m，覆盖层厚度为1.3 0 (北)～2．80 (南)m。
隧道为三跨箱形结构，结构横向跨度比较大，覆盖土层薄。为确保地面交通的正常进行并有效控制地面下沉，确保洞室稳定和施工安全，采用以下质量控制措施：①采用长管棚超前支护，辅以超前小导管注浆加固地层。长管棚、超前小导管、注浆加固地层共同形成超前支护；②按监控测量设计图严格测量各项数据； ③隧道防水以防为主，多道设防。
1 长管棚施工质量控制
1)采用XY-2B-300型电动油压钻机钻孔及推进长管棚钢管，B W-250／50型注浆泵进行注浆。
2)南侧先作长管棚(北侧因电信线路迁改无法同时进行)，施作长管棚长度为25m，搭接长度2.0m。
3)在工作面处先安设受力拱架，并在其上按设计要求标明管棚位置。钻机准确定位后先准确定好钻进孔口并安设孔口管，孔口管长3.0m， 为全孔按设计孔向钻进奠定基础。
4)管棚采用钢花管。为防坍孔，采用跟管钻进法进行管棚施工。在钻进过程 中，采用水平测斜仪经常性地测量管棚在钻进过程中的偏斜度，发现偏斜值超
出设计要求的施工误差，及时纠偏。
5)管棚钢花管施工就位后，及时向管内填注砂浆以加强钢管的支护刚度， 填注砂浆时应采用后退式分段填注。
6)长管棚施工完成后，在开挖施工洞室的过程中辅以42超前小导管。超前小导管间距为60cm，沿长管棚的间隙布置，并注浆加固地层。
2 隧道施工过程及质量控制
1)隧道施工前，先打设长管棚。管棚施作前，先安设受力拱架，受力拱架采用I制成，并标示管口位置打设孔口管。
2)U形槽基坑采用网、锚、喷混凝土联合支护、逐层开挖，逐层支护。
3)隧道在横向分三个洞室进行施工，中间先行开挖。分上下断面台阶法施工， 设临时仰拱，采用环形开挖，预留核心土，台阶长度为6m。每次开挖长度控制
在0.5m，开挖后及时施作初期临时支护和临时支撑并快速封闭。在 u形槽段， 挖至上半断面标高即可进行洞室上半断面的暗挖施工，当继续下挖时，后续开挖
的洞室在u形槽段预留核心土以利于正面土坡的稳定。
4)隧道推进15m后,进行洞室内二次模筑衬砌的跟进施工。先模筑车行道与人行道间隔墙、车行道间刚构式框架结构、侧墙等主要承力结构。顶、底板模筑
混凝土结构在以上承力结构达到强度后进行，顶、底板模筑混凝土时，先绑扎钢筋，再拆除临时支撑。为防止产生过大的地面下沉，每次模筑长度限制在4.5 m以内。其余洞室内的二衬可相应后续浇筑。在此过程中，严密进行监控量测，一旦出现不稳定信息，应增加支护，并修改后续施工设计，同时注意各先后浇筑衬砌间钢筋接驳器的设置。
5)初期支护拱顶与土层间因混凝土收缩形成的空隙及时用预留的注浆管高压注浆后，用闸阀关闭注浆管，待固结后进行切除，防止产生空隙造成后期路面下沉。
3 现场监控量测
在隧道施工过程中沉降观测点的布置及沉降曲线见图2。主要测量方法有： ①目测观察；②洞外地表沉降量测；③净空水平收敛量测；④拱顶下沉量测；⑤结构内力量测等。施工过程中，严格实施现场监控量测作业，及时进行信息反馈， 以便于调整施工工序和进度，修正支护参数，确保施工安全。若出现变位异常、
支护参数不足等现象，立即停止开挖作业，及时采取封闭开挖面、加固等措施。
现场配备一定数量的临时支撑以便于及时加固。路面最大沉降为78mm，平均值为50mm，均超过规范要求的30mm(其余拱顶沉降、初衬应力分析、收敛分析均满足设计要求)。但由于测量数据的及时反馈，在施工过程中采取了有效措施， 避免了路面沉降的持续发展，确保了笋岗路在施工期间的行车安全。在二衬施工完毕后沉降速率已
图2监测点布置及路面沉降示意图
4 不良地质段处理
在隧道施工过程中因发现车行道下1.5～2m左右有腐质性土层，为确保施工质量，防止隧道下沉，采用加密小导管的方法施工， 注浆管需进入持力层1m，
加密后小导管间距为1m。
四、结束语
关键词：农业；物联网；应用
中图分类号：S126 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170632225
1 物联网技术在缙云农业各产业中的示范应用
1.1 在花卉产业中的示范应用
缙云县春芳花木园艺有限责任公司投资5000多万元建设了种苗组培基地，建有0.03km2花卉连栋温室大棚，主要种植多肉、红掌、凤梨等盆花，公司投入Y金安装控温设备，采用物联网技术进行生产管理，取得了显著的经济效益。
1.2 在中药材产业中的示范应用
缙云县双峰绿园家庭农场建设铁皮石斛物联网示范基地0.01km2，安装德国进口的全套喷滴灌设备，采用浙大床架栽培模式，应用肥水一体化灌溉、松皮基质育苗等高效生产技术，推广废弃物循环利用、标准化生产、病虫绿色防控等多样化增效技术，生产高标准、高科技含量的铁皮石斛，初步建成一个生态循环节约集约型农业生产示范种植场。
缙云县地缘家庭农场从事西红花的种植和研发。农场引进物联网平台，通过物联网及无线网络，进行远程监控、远程生产管理，人在外地，也可以用手机控制温室内的喷雾，控制温度、湿度。
1.3 在食用菌产业中的示范应用
双溪口食用菌精品园秀珍菇连栋大棚是目前最为先进的设计，整个大棚遮阳系统可以电控自动闭合，通风系统可以自由调节，菇架国内首个采用镀锌钢质材料，移动式制冷出菇工艺设计，自动加湿喷滴灌系统等制作的。购置了4台套液体菌种生产罐，使杏鲍菇生产能够全面应用液体菌种先进技术，生产效率大大提高，走在了全国同行的前列。添置了高压灭菌设备，具有当前食用菌生产领域最为先进的脉冲高压灭菌系统，该设备全自动智能化控制，可100%保证菌棒灭菌彻底，成品率、工作效率大大提高。生产主要环节的机械化率接近100%的水平。
1.4 在设施蔬菜上的示范应用
在设施蔬菜生产中通过在温室内布置光照、温度、湿度等无线传感器、摄像头和控制器，使得管理者可以随时随地通过3G手机或电脑，进行远程监测、远程控制浇灌和开关卷帘等设备，并可实时查看到农业大棚内的温度、湿度等信息。实现对农业大棚的自动化管理，提高工作效率。
对农产品的各个生产阶段把关，农产品质量追溯系统可以实现对农作物品种、生长环境、喷药施肥、病虫害状况等农事做出详细记录，蔬菜的采收、施肥、用药、灌溉、农药检测等信息都被记录在电子标签中，消费者只需要扫描包装上的二维码，就能了解到蔬菜生产的所有信息。
蔬菜智能育苗中心，在种植蔬菜玻璃大棚、连栋大棚内进行了智能化应用试点，以传感器、无线网、监视器、大棚设备、操控平台架构大棚自动化智能控制管理系统，实现光照、温度、湿度、灌溉的自动化控制，在棚内设置自动养分测试仪、各种传感器，实时自动获取环境数据，通过平台分析数据，操控大棚通风、控温、施肥设施。
缙云县四海丰果业专业合作社的智能连栋大棚种植葡萄，建成了智能控制系统，在天气突变的情况下能及时进行卷膜操作。完成对大棚环境中土壤湿度、空气湿度、光照强度、湿度等多因子的监测及调控。根据温湿度信息来进行对电磁阀水阀的开关控制，以达到最佳的控制效果。将现场视频信息上传到监控室，能够在电脑上看到大棚内农作物的生长情况，便于及时获取农作物信息，利用温室大棚保温技术可使早熟品种于6月初采收上市。通过手机软件中的萤石云APP可以随时随地查看大棚内的相关信息。
2 物联网技术在农业生产中示范应用效益
经济效益，缙云县推广农业物联网试验示范基地8个，实现总产值2493.28万元，新增产值120.68万元，降低劳动生产成本150.42万元，总增效益213.6万元，实现了显著的增产节本增收效果。物联网技术在缙云农业生产的示范应用，涉及花卉、中药材、食用菌、生猪养殖、蔬菜、葡萄等，已建立起了一系列农业物联网应用基地，研究总结出了一套适合本地不同产业应用的物联网技术，实现了农业生产精准化、集约化、信息化管理，大大减少了劳动强度和用工费用，节约了水资源，提高了农产品的质量和产量，提高了农业科技含量。生态效益，物联网技术在种植业、养殖业、设施农业等领域实现了应用示范，节肥、节药、节水效果明显，有利于提高产品质量和减少农业面源污染。社会效益，发展农业物联网，具有生态环境保护、食品安全保障、能源资源节约及节省人工实现“机器换人”等社会效益。
棚改建设成本控制
一、项目背景
棚改工程的实施极大地改善了棚户区人民群众的居住条件，受到社会各界的广泛好评。近年来政府一直督促、加快棚改工程的建设，尤其政府在当前阶段多次提出加快棚户区改造建设，但如何控制棚改工程的建设成本，一直是棚改管理部门深切关注的问题。棚改工程的建设资金主要来源于三个方面：一是国家政府的补贴；二是地方政府和企业的投入；三是棚改居民缴纳的住房资金。棚改住房的房价要远低于市场价格，其主要对象是低收入的棚户区居民，棚改住房是为了满足这些居民最基本的住房需求，因此棚改住房的建设资金只能满足施工企业的基本建设成本，只允许微利存在。但是在棚改建设过程中，由于各种主客观因素，会造成棚改建设成本的提高，甚至超出工程概算，这就容导致成两个负面后果：一是建设成本增加，则相对应居民缴纳的房款会增加，因为国家和政府的资金投入是按比例固定投入的，建设成本的提高会增加低收入居民的购房负担，甚至会造成棚改居民因房价过高，而买不起棚改住房，引发社会问题；二是建设成本的提高，压缩了施工企业本来就不大的利润空间，施工企业为了获得一定的利润，易偷工减料，以次代好，导致棚改住房的质量下降，使棚改居民对棚改工程失去信任，造成消极的负面影响。因此加强棚改工程建设成本的控制，就成为棚改工程的重中之重。控制好建设成本，充分利用棚改资金，既节约各方建设资金的投入，又可保证棚改住房的质量，确实做到民心工程成为利民工程，促进社会和谐。
二、棚改工程建设成本控制策略
㈠项目实施前建设成本的控制策略
项目实施前建设成本的控制是建设成本控制的主要阶段。项目实施前期工作如果做的比较细致、科学、合理，就可以避免后期产生不必要的费用，避免在项目施工过程中进行反复变更、签证，防患于未然，达到节约建设资金、控制建设成本的目的，在这个阶段可采用以下四种策略。
1、科学规划、优化设计方案
棚改小区的规划以及住宅楼的设计方案，均应进行召集专家进行论证，并对设计方案进行不断优化，使方案设计达到科学、合理、因地制宜。从建设成本控制的角度，规划和设计方案应满足以下要求。
①符合国家及行业标准；
②满足棚改小区基本生活需要，规划、设计应立足当前的平均水平，不能过于超前；
③严格控制住宅楼、室外工程及配套设施的建设标准，不能超过概算指标；
④住宅楼的设计方案，应综合各种因素，科学划分功能空间，避免隔墙过多，空间狭长的情况出现；
⑤合理布置室外管线，缩短管线的长度，各种管沟应尽可能合并利用；
⑥各种配套公共建筑如：物业用房、商铺、幼儿园等，应合理确定建筑面积，避免超标；
⑦优化结构设计，在满足结构安全的前提下，降低钢筋、混凝土等量大且价高材料的用量；
⑧对施工方案进行分析、对比，采取合理的结构施工方案，降低施工成本。
2、深入调研建筑市场
建筑市场调研工作主要包括搜集量大价高建材的价格、人工工资以及主要建筑机械台班的费用。做好市场调研工作在建设成本的控制中主要有以下作用。
①可确定合理的建筑单价，在招标中，可以较准确的确定拦标价或标底；
②为后期工程结算价格调差工作积累原始、可靠的价格信息资料，避免结算被动；
③在招投标前，可以编制比较符合当前建筑市场实际情况的预算，为招标工作的科学执行，提供有利的保障；
④根据调研的价格信息资料，可判断施工企业在投标报价中，是否低于成本报价，进行恶意竞争。
3、规范招标程序
招标程序规范，在一定程度上可以杜绝不良现象的发生，避免滋生腐败，转增建设成本。在规范招标程序方面应采取以下策略。
①应坚持公开招标，避免邀请招标及商务谈判，这样有利于竞争，降低施工企业投标报价；
②严格按照招标程序进行招标，建立第三方监督机制，避免招标过程中违规现象的发生；
③对投标单位进行严格保密，避免施工企业串标、围标、陪标等违规现象的发生；
④科学制定招标文件，避免高价中标，同时也要避免低于成本价中标；
⑤招标文件商务标的编制应采用工程量清单模式，尽量不采用定额计价方式，这样有利于项目总价及单价的控制。
4、重视施工合同的签订
施工合同签订是控制建设成本的最要手段之一。施工合同签订的是否科学、明晰、合理，关系到后期结算是否顺利。重视签订施工合同，防患于未然，避免与施工企业扯皮，给结算工作造成困难。施工合同签订可采取以下策略。
①最好采用固定总价合同，这种合同模式有利于总成本的控制；
②施工合同中的工程内容应明确，如：±0.000的界定，室内管线伸出住宅楼的长度等；
③相关的责任及义务应明晰，尤其是关于索赔、奖惩条款，避免字眼模糊，语句出现歧义；
④关于调差条款，应明确调差材料的种类及材料的调差范围，避免结算中调差材料种类过多，增加建设成本，造成成本控制的不可预见和不可控制性。
㈡项目实施过程中建设成本的控制策略
项目施工过程中的建设成本控制，主要依靠建设过程中的工程管理来实现，这个阶段的控制主要是针对施工过程中具体的管理行为而言，主要采用以下三种策略。
1、规范施工管理，合理签证 在项目实施的过程中，必然会遇到设计前不可预知的一些因素，如：遇到个别部位存在特殊地基土质；对地下一些未探知的城市管线进行处理；使用功能的临时变更等。在项目实施中，不可避免会出现签证，但如何进行科学管理，进行合理签证，是值得管理者斟酌的。针对合理签证可考虑采用以下策略。
①设计前做好各项勘查，调研工作，尽可能减少签证的数量；
②施工过程中，若进行设计变更，则应区别对待，对于变更后，费用增加明显，且对使用功能或安全影响不大的，原则上应不予变更，对于变更后，费用增加不太大，而使用功能明显提升的，应给予设计变更；
③管理人员在进行签证时，应在明确签证是否属于费用增加签证，这样可以避免结算时与施工企业进行扯皮，这就要求管理人员具有较强的责任感和熟悉运用专业知识的能力，去区分哪些签证是属于技术签证，哪些是属于费用签证；
④签证应规范，该签字盖章的个人和单位，必须签字盖章，对于签字盖章不全的签证应不予认可。
2、准确确定施工形象进度，严控进度款的拨付
棚改项目一般建设周期都超过一年，在项目实施过程中，必然涉及到进度款的拨付问题。进度款的拨付有特定的计算公式，一般把主要材料的比重，预付款及质保金考虑在内，是根据项目的形象进度进行拨付的。进度款的拨付是项目实施过程中建设成本控制的重要一环，也是合理管理施工企业的重要手段。进度款拨付的少，将会影响项目的实施进度，如果进度款拨付超标，将会造成缺乏对施工企业管理的有效手段，甚至个别信誉差的施工企业，携款消失，留下烂尾工程，给棚改工程的实施造成障碍，因此进度款的拨付必须进行严控。
①确定责任心、业务能力强的专业人员，对进度款进行拨付；
②进度款在拨付的过程中，应严格财务程序，规范操作，且必须设置严格的审批和监督机制；
③进度款拨付的依据是工程的形象进度，拨付进度款的负责人，必须深入施工现场对形象进度进行核查，准确描述工程的实际形象进度，为进度款的拨付提供可靠的依据；
④定期对各施工企业进度款的拨付进行汇总，与施工合同进行比照，核查进度款拨付是否有超标现象；
⑤建立详细的进度款拨付资料，每一个施工企业进度款的拨付应有详细的资料记载，如：拨付的金额，时间，剩余工程款金额等；
⑥进度款的拨付应严格财务制度，对于违规及手续不全的进度款，应不予拨付。
3、科学制定施工方案，减少工程费用的支出
棚改项目在实施过程中，费用支出的项目繁多，如：各种建设手续的审批费用，工农关系费用等，但更多费用支出是处理不可预见因素引起的合同外支出费用。这些不可预见的因素包括地基加固处理，设计变更，新技术、新材料的应用，不可抗力引起的施工增加费等。这些在施工过程中出现的问题，就要求项目管理人员具体问题，具体分析，制定不同的施工方案，不同的施工方案增加的工程费用有时候出入较大，如：地基加固处理，可采用换土，桩基两种加固方案，在保证施工质量的前提下，如果软弱土层的厚度不大，采用换土方案较为经济，而若软弱土层厚度较大，则采用桩基较为经济。因此对于制定不可预见因素处理施工方案时，应召集设计、监理、施工等专业人员，进行方案分析、比较、论证，确定科学的施工方案，既保证施工质量，又减少合同外费用的支出。
㈢项目结算过程中的建设成本控制策略
在项目的结算过程中，是控制建设成本的最重要的一环，也是最后的一关，因此棚改工程建设成本的控制，必须重视后期的结算工作。
1、规范结算程序，严把手续关
①结算资料必须符合结算要求，对于资料欠缺，不符合结算要求的工程，一律不予结算；
②结算手续必须完善，签字盖章不全的资料不能进入结算依据；
③严格按照施工合同及招标文件进行结算，尤其是关于索赔和调差条款，必须严格按照合同执行；
④剔除不合理的施工签证，对于属于施工企业的技术措施签证，不进行费用增加。
2、明确结算计价方式，合理调差
目前全国已经统一实行了工程量清单计价模式，因此在结算中应采用清单计价模式，但合理调差，在实际的操作过程中，容易引起歧义、扯皮，若处理不当，则会增加费用支出，提高建设成本。合理调差可考虑采取以下策略。
①严格审核施工单位的结算文件，剔除不在调差范围内的材料种类，如：合同中规定对建筑主材进行调整，则对于不属于主材范围内的材料调差应不予认可；
②调差材料的时间段要确定明确，且当期材料的信息价参考依据须确定，对于特殊材料或者设备，则必须有棚改管理各方签订的认价手续，方作为结算依据；
③有些材料属于可调差材料，但若没有超出合同规定的价格浮动范围，则应不予调差，而在审核施工企业结算文件时，应重点审查调负差的材料是否出现在结算文件中。
3、建立结算监督机制，多重审核
结算阶段是最容易增加建设成本的阶段，结算机制的合理与否，直接影响棚改项目是否会产生不必要的建设成本，因此为了杜绝此类问题的发生，则必须建立结算监督机制，进行多重结算审核，如：结算可委托造价服务中介公司审核，但甲方必须有专门人员进行核查、监督；或者可委托两家造价服务中介进行结算，互相监督、制约。这样就减少不必要建设成本出现的概率。
4、及时结算，减少开支
在项目竣工验收完毕后，棚改管理部门应督促施工企业按时提供结算资料，及时进行结算。结算工作完成基本代表棚改项目的结束，这样可以及时撤销棚改管理部门，减少办公费用及棚改管理费用的开支。
长期以来，我国农作物保持高产量的主要因素之一就是大量的农药化肥投入。放眼于传统种植过程中，由于水资源以及化肥未得到高效利用，由此致使养分被大量的损失，同时还极大污染了环境。截至目前，我国农业生产模式还是以传统生产模式为主，这种模式只是单纯依赖农民自身经验来开展施肥灌溉工作，不仅导致大量物力、人力浪费，也极大威胁了水土以及环境安全，这对于我国农业的长久稳定发展起到了阻碍作用。物联网的发展以及兴起，使得智慧农业也得以进步，出现“物联网智慧农业”。以实时动态农作物种植环境有关的信息采集工作作为基础，采用快速和多维为主的监测工作来完成，在种植专家知识系统基础上保证作物种植，可以完成智能浇灌以及智能施肥等。
1系统实现手段及方法
1.1大棚中的无线传感网络设计
详细了解大棚环境感知子系统内容，其一般涉及到的环境指标包含2个，大棚内部的土壤环境和大气环境，这2类指标的检测都是依赖无线传感网络来实现的。在充分对无线传感网展开分析的过程中了解到，其主要是基于ZigBee协议作为前提的自组织无线网络技术。该技术的优势是传输速率低且功能较强，并且成本低。网络凭借感知节点以及协调器节点来共同实现完成，所有的感知节点都涵盖了感知数据，这些数据也都是凭借多跳传输方式，最终在协调器节点上得以汇集实现向上传输的工作，这样同大棚环境所需的实时检测要求具有高度一致性。将关注对象放到感知层面，具体涵盖的部分有4个方面，即控制模块、传感器模块、电源模块、通信模块。信息模块以及节点控制都采用MCU来完成。MSP430F1611本身是16非处理器，该处理的特色就是功耗较小，并且具有较快的模式转换能力，同时其外设接口能力也非常强。CC2530本身属于能够同SOC兼容的芯片，能够对ZigBeePRO以及ZigBee等标准进行支持。其中心工作的频率可达到2.4GHz，同时其能够提供4种供电模式，具有较强的抗干扰性以及灵敏度。在CC2530以及MSP430F1611间，借助SPI接口完成有关的通信工作，针对协调器节点来看，其中并未设置传感器模块，主要是增加了同上位机完成通信的模块，其能够借助RJ45以及串行接口通信等方法来完成。大棚中的大气环境检测工作包含CO以及空气温湿度等。想要确保农作物在大棚中稳定生长，就需要保证大棚中温湿度及光照等因素都处于合适的状态。需要注意的是，当开展大棚农业时，如CO的浓度达到一定数值，会严重影响大棚中作物生长情况，并且会产生损害;当CO含量超标，还会致使人体受到损害。因此，应该对CO进行实时检测。大棚中土壤环境检测标准具体涵盖2方面，土壤pH值及温湿度。辨别土壤具有肥力的标准就是温湿度，而肥力主要取决于土壤氮化程度。土壤的酸碱度在很大程度上会对土壤肥力以及植物生长造成巨大的影响。在开展农业生产工作时需要关注土壤酸碱度的数值，并且借助有效方法对其进行调整。智慧大棚内部包含的传感器种类超过7种，具体涵盖了CO和空气温湿度以及土壤温湿度等。为了保证自动灌溉功能能够有效实现，可以增设智能水泵控制节点，以对水泵进行控制。详细了解无线传感器网络软件能够看出，其具体包含2部分，协调器控制程序和终端节点控制程序。终端节点完成搜索同时添加到网络中，这个时候其将协调器传输至此的数据帧接收到，由此将传感器数值读取到。终端节点借助对继电器进行控制从而也达到对水泵开关进行控制的目的。 将节点循环进行协调并且等待从Mesh节点发出的命令，同时向Mesh节点发送网络状态。当完成所有的初始化工作以后，假如终端节点要在网络内添加，那么应该创建连接。
1.2无线宽带网络传输子系统设计
Mesh网络不只具有自组网技术，还包含WiFi技术，并且还有分布式多跳功能，在传输速率方面能够达到54Mbps的最大数值，而其跳数的最大数值是5，可以最快时间完成无线覆盖，并且具有较强的抗干扰能力以及较快的移动速度、传输速度等，其能够在具有较高网络要求以及复杂标准的环境下，完成传输无线数据以及监控无线视频图像等业务，并且能够实现IP音视频电话和IP视频会议等。其被普遍使用到无线网络接入中。该系统的构成涵盖了3部分，蓄电池、无线Mesh设备、太阳能供电系统。智慧大棚内部全部传感器信息均能够汇集于协调器节点中，并且协调器以及Mesh网络节点可以完成通信，同时将其在终端中完成显示工作。同软件功能有效结合在一起，Mesh节点自组网所相关的通信覆盖直径能够参照需求完成调控。安装Mesh网络的步骤非常简单，但需要大量基站的参与，不需要选取合适的位置以及进行精确的规划就能够确保得到稳定的通讯。将某个节点进行简单移动就能够确保某个无信号，或是信号较弱的区域得到完善。因此，其具备超强的网络覆盖灵活性。
1.3视频监控子系统设计
智慧大棚视频监控，是凭借先进技术实现对大棚的持续报警及监控任务，不仅有无线智能摄像头，同时还有视频数据分析处理技术等，摄像头能够将图像进行转换及搜集，视频监控借助Mesh无线高速骨干网将部署的难度下滑，从而使得灵活性得以提升。采用视频实时智能分析能够使得视频监控的稳定性以及时效性得到全面提升，并且减少人工操作步骤，从而减少储存资源的消耗速率，极大提升数据查询率。传统视频监控一般都是采用人力对多路视频进行监视，监控人员的工作压力巨大，并且也容易出现疏漏。
2系统整体性设计
关于系统逻辑层面，本系统具体包含3方面。感知层，能够将前端感知信息实时获取，同时凭借传感器对大棚中的大气环境及土壤环境情况进行实时监测;传输层，把实时获得的监视视频信息、全部信息，凭借Mesh高速网络向数据处理中心完成传递;应用层，针对以上所有传输的数据完成储存以及处理。基于土壤以及大气感知信息作为依据对水泵启动灌输进行控制，针对涵盖所有视频信息的众多数据展开综合性的处理。系统是通过4个子系统构成，视频实时监控子系统、环境感知子系统、数据中心、无线宽带传输网络子系统。借助了解以及分析大棚环境感知子系统，其内部最为核心的应用就是新型传感器，实时监测大棚内部大气温湿度、CO含量、光照强度等，同时可以针对土壤温湿度等相关的参数开展实时监控工作。详细了解视频实时控制子系统，其通常采用的是无线高清视频监控技术，凭借该技术能够确保趋于全天候监控工作的实现。本次智慧大棚系统主要使用物联网技术，所有的信息都会借助无线Mesh网络传输到数据处理中心进行处理，并将其反馈以及显示。
3智慧大棚实际部署应用
将某个区域的智慧农业园区作为观察对象，并且对其进行详细的阐述说明。将面积为667m2的大棚作为具体部署环境，具体细分成6个不同的区域。全部区域均能够部署环境感知节点，即土壤pH值节点以及CO节点等，并且在其中添加自动灌溉控制节点。由此可以看出，其搭配的终端节点总数为42个。在大棚内部涵盖的视频监控系统数量为2套，包含1个sink节点，2个Mesh节点。在大棚内部配置数据服务器，移动设备终端数量2台，同时数据中心1个套件，大棚中设置36个环境感知节点、6个控制节点，同时还包含1个sink节点。将环境感知节点安装在大棚的木制骨架及金属骨架中。具有垂直固定架的大棚中，将感知节点安装到固定架上;没有垂直固定架的大棚就需要将其安装到金属固定架上。安装感知节点时，需要确保其安装高度比全部植物高，以避免大棚灌溉过程中将感知节点淋湿的情况出现。在安装土壤类感知节点时，其所参照的部署方式同以上阐述内容，所有的土壤感知节点的位置都应该放置在土中，便于对土壤pH参数以及温湿度数值的检测。在大棚入口处统一部署视频监控套件，应用可旋转式无线高清摄像机，不仅能够对大棚内的植物成长状况进行密切关注，同时还能够对相关人员的出入情况进行24h监控。在大棚外部署Mesh节点，在数据中心监控室部署Mesh节点，这2台Mesh节点在部署的过程中需要确保距离在1km之内，并且中间没有较为显著的遮挡物，以确保通信稳定性及高速性。数据中心服务器安装到数据中心，所有的设备单元在供电方式方面主要以市电供电为主，无市电情况下，主要借助太阳能供电以及蓄电池供电相融合的方式来完成。整个系统在某个大棚中完成试用，经过有关的检测发现，该系统能够实时检测大棚中的土壤环境参数以及大气环境，同时将相关的信息进行实时性反馈，由此使得信息预警以及水泵灌溉工作得以有效控制。系统本身具备的扩展性是较强的，并且达到的效果也绝佳，这能够同大棚管理工作相适应，进而使得大棚经济效益以及生态效益得到全面提升。
4结束语
近年来，为了全面提升人们生活质量以及水平，同时也为了尽可能丰富食物品种，温室大棚发挥了重大作用。影响种植作物环境的因素包含湿度、温度以及光照度等，所以依赖传统人工控制方式来确保种植工作的高效性是非常困难的。截至目前，我国能对以上所有环境因素完成自动监控的系统非常少，而外国在此方面的系统价格非常昂贵，并且同我国情况不相吻合。参照我国当下的具体状况来看，经由有效且合理的分析，最终把物联网技术和宽带网络技术全面且高效地融合起来，由此使得智慧农业大棚信息化系统具有智能监测、智能决策以及实时控制等功能。本文主要对农业大棚智能化展开了细致的分析及研究，将传统大棚在生产方式上的落后性进行优化和改善。借助物联网内部的无线宽带网、无线传感器以及视频监控等技术确保实时检测农业大棚土壤及大气环境情况，确保有关人员能够对大棚内部的环境情况进行有效检测，并且借助数据做出科学决策，实现大棚智能化管理进程。
参考文献
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[关键词] 大管棚 超前预支护 偏压 施工 效果评价
1 工程简介
向莆铁路“武调一号隧道”地处福建省西北部建宁县武调村境内，线路地处剥蚀低山区，局部发育深切沟谷，自然坡度30°～40°，隧道洞身最大埋深129.82m。
武调一号隧道进口里程为DK227+439，出口里程为DK228+810,隧道全长1371m，其中直线段长1195.2m(DK227 +439～DK228+634.2)，曲线段长175.8m(DK228+634.2～DK228+810)。隧道内DK227+439～DK227+500段为平坡，长61m；DK227+500～DK228+810段为单面下坡，坡长1310m，坡度0.3%。
武调一号隧道围岩节理裂隙发育，岩体较破碎，局部含断层及破碎带，地质情况较差，其中DK227+518～DK227+537为洞身浅埋段，最小埋深仅5m，施工难度较大。全隧道进口段明洞长15m，II级围岩395m， IV级围岩275m，V级围岩686m。
2 大管棚超前支护技术的应用
武调隧道进口为浅埋偏压地段。采用大管棚超前预注浆, 先对洞口段进行固结处理后再进行开挖，可以有效地保证洞口掘进安全和满足工期等各方面要求，采用大管棚支护具有以下优点：
① 洞口偏压较严重, 采用大管棚注浆能有效地阻止堆积体岩体滑移, 并能防止岩体偏压对隧道的影响；
② 管棚注浆能有效地防止洞口仰坡面失稳, 并对松散岩体有固结作用；
③ 一次支护长度大, 可以减少超前支护的次数, 缩短施工时间。
3 长管棚设计
3.1 导向墙
长管棚需设置导向墙，导向墙采用C20混凝土，截面尺寸为1m×1m。为保证长管棚施工精度，导向墙内设2榀I18工字钢架，钢架外缘设φ140壁厚5mm导向钢管，钢管与钢架焊接详见图1。
图1 钢管与钢架焊接示意图
3.2 大管棚
大管棚采用108mm , 壁厚为6mm 的热轧无缝钢管, 长度为26 m 。 用每节长4～6m的热轧无缝钢管（φ108mm，壁厚6mm）以丝扣连接而成，同一断面内接头数量不得超过总钢管数的50%。布置在拱顶120°范围内, 管棚环向间距中至中为40 cm , 距开挖轮廓线50 cm , 外插角1°～3°。图2中，奇数号者采用钢花管，偶数号者采用钢管，施工时先打设钢花管并注浆，然后打设钢管，以便检查钢花管的注浆质量。
图2 钢管连接接头示意图
3.3 钢花管
钢管上钻注浆孔，孔径为10mm，孔间距15cm，梅花形布置，尾部1.1m范围内不钻孔作为止浆段，详见图3。
图3 钢花管展示图
3.4 注浆参数设计
长管棚注浆采用水泥浆液，注浆参数如下：
水泥浆液水灰比1：1（重量比）、注浆压力：0.5～2.0Mpa。
注浆前应进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验。注浆结束后用M7.5水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。
单根钢花管的注浆量按下式估算：
Q=π Rk2 Lη
式中，R为浆液扩散半径，取Rk=0.6L0；L0为注浆钢花管中至中的距离；L为钢花管长；η为围岩空隙率，各种地层条件下围岩空隙率参考值：砂土40%，粘土20%，断层破碎带5%。本工程取砂土40%，经计算, 单根钢管注浆量为7.524m3。
4 方案实施
4.1 坡面处理
为保证施工顺利进行，对堆积土进行刷坡后坡面采取锚网喷联合支护措施。其支护参数为：φ22砂浆锚杆长度L=4.0m、间距为1.5m ×1.5m，成梅花形布置;喷砼采用10cm厚C20网喷砼，钢筋网采用φ8满铺坡面, 网格间距为25cm×25 cm。
4.2 管棚施工
4.2.1 施工工艺
管棚施工工艺如图4所示
4.2.2 测定孔位及钻孔
(1) 孔位测定
钻孔前按5寸台画出管棚位置轮廓线(按开挖轮廓线放大50 cm)，按孔间距定出孔位，并能满足设计要求。
(2) 钻孔
①钻孔前先检查钻机各部位运转是否正常，对非正常部位进行更换，检查水压能否达到施工要求；钻孔时必须按设计位置开钻，如设计位置开钻困难时，采取辅助措施。
②钻孔根据情况确定是否加泥浆或水泥浆钻进,当钻至砂层易坍孔时, 应加泥浆护
壁，方可继续钻进。
③钻孔速度应保持匀速, 特别是钻头遇到夹泥夹沙层时, 控制钻进速度, 避免发生夹钻现象。
④为避免钻杆太长, 钻头因自重下垂或遇到孤石钻进方向不易控制等现象, 开钻上挑角度控制在1°～3°之间, 并随时检查角度值和钻进方向。
4.2.3 安设管棚
(1) 孔钻好后及时安设管棚钢管, 避免出现坍孔。
(2) 钢管采用人工配合挖掘机顶入。
(3) 钢管逐节顶入, 采用丝扣连接, 保证钢管间的连接强度。
(4) 及时将钢管与钻孔壁间缝隙填塞密实, 在钢管外露端焊上法兰盘, 并检查焊接强度和密实度。
4.3 管棚注浆
4.3.1 施工工艺
管棚注浆施工工艺流程如图5所示。
图5 管棚注浆施工工艺流程图
4.3.2 施工程序及方法
•注浆前先检查管路和机械状况, 确认正常后做压浆试验, 确定合理的注浆参数, 据以施工。
•注浆采用水泥浆, 水泥浆必须拌制均匀。
•注浆过程中随时检查孔口、邻孔、河沟、覆盖较薄部位有无串浆现象, 如发现串浆, 立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口, 也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵, 直至不再串浆时再继续注浆。
•当水泥浆压力突然升高时, 可能发生堵管,应停机检查;待泵压正常时, 再进行注浆。
•注浆压力达到0.5~2.0M Pa, 并持续稳定2 m in以上, 可停止注浆, 并及时封堵注浆口。
4.3.3 注浆效果检查
•注浆终孔压力达到0.5~2.0M Pa，并持续稳定2 min以上M Pa，视为该注浆孔已满足要求。
•注浆完毕用铁锤敲击钢管，如响声清脆，说明浆液未充满钢管，需采取补注或重注；如响声低哑，则说明浆液已填满钢管。
•开挖后及时观察岩壁面，钢管周围20cm范围岩隙应被基本充填密实, 并作好记录。
5 偏压段开挖
大管棚施工从2009年2月3日开始，2月15日结束，共施工大管棚41根。该段洞身开挖采用双侧壁导坑开挖法，I20a钢架支护配合大管棚。详见图6。施工过程未出现任何安全质量事故。开挖按1~8号导坑顺序开挖，每个开挖段错开2~3m距离。
图6 洞口偏压段双侧壁导坑临时支护钢架图
6 效果评价
为了保证施工安全以及检查大管棚的实施效果,本隧道实施监控量测。对该段做了净空收敛量测、锚杆受力监测、地表位移量测共3个项目。从量测情况来看收敛增长较缓, 均满足设计要求。充分说明了大管棚预注浆超前支护对防止围岩恶化, 控制隧道变形作用是显著的。
7 总结
利用大管棚作为穿越偏压段的超前支护, 其成功之处在于: 通过注浆将松散的土体固结起来, 利用大管棚支护围岩, 注浆体与管棚连成一个整体受力, 在隧道开挖轮廓线外形成一个环向的支撑体, 有效地阻止了松散体出现坍塌。超前预支护技术在武调隧道进口的成功应用, 是新奥法与其他辅助施工方法的完美结合, 特别是监控量测工作的开展, 通过对隧道结构定性定量的分析, 起到预测和反馈的作用, 为施工提供了重要的安全信息。
参考文献：
