摘要：在基桩检测领域，越来越多的地区开始把检测数据实时传输作为监督检测质量的一种手段，因此，传输系统的设计则成为该手段实施的关键技术。为了实现这一监督方式，设计并实现了一种基于基桩动测仪的数据实时传输系统。检测现场部分将现有BETC-C6A基桩动测仪改进，使其具有无线发送功能，通过彩信的方式将检测数据文件直接上传到数据中心PC;数据中心PC 配有用于接收彩信的数据接收节点，由PC 机软件系统控制彩信的接收、以及用户数据文件的维护。

　　0 引言

　　目前，国内在建筑施工、建材检测等领域已有不少地市开始尝试检测数据的实时传输[1-2],但是这些应用都基于现有以太网络，存在现场布线困难、维护成本高、位置固定随时调整困难等缺点。

　　基桩检测作为建筑检测领域中的重要环节，数据的实时传输不可避免，今后实时数据传输可能作为一种基本功能也将出现在基桩检测仪器当中。本文设计并实现了基于基桩动测仪BETC-C6A 的检测数据实时上传系统，采用GPRS 无线网络，将现场采集的数据文件以彩信附件的形式直接上传到数据中心。该系统主要由具有彩信发送功能的基桩动测仪、数据接收节点以及位于数据中心的数据接收管理软件等部分组成。

　　1 系统组成

　　基桩检测现场环境往往比较恶劣，不具有铺设网络电缆进行传输的条件，而且基桩检测时针对某桩的检测时间往往也就几分钟到十几分钟的时间，检测完毕后需移至另一处，因此无线技术是基桩检测现场实时上传技术选择。数据实时上传系统结构示意图如图1所示，该系统可分为：在检测现场的基桩动测仪以及远端的数据中心。

　　（1）检测现场基桩动测仪需具有远程无线发送功能。为此，需对现有中国建筑科学研究院研发的BETC-C6A基桩动测仪进行升级，增加彩信模块使其具有数据远程传输功能。这样就需要设计内嵌入基桩动测仪的彩信模块，同时需要在现有动测仪软件平台的基础上编写文件发送软件；

　　（2）数据中心需要有用于接收彩信的无线数据接收节点（BETC-RF），同时设计数据中心用于接收以及管理彩信的软件系统。

　　2 检测现场部分设计

　　2.1 BETC-C6A基桩动测仪

　　BETC-C6A基桩动测仪（见图2）是中国建筑科学研究院新一代产品，其分析系统集高、低应变动测于一体，用于检测判定基桩的轴向抗压承载力和桩身结构完整性，监测打桩拉压应力及工艺参数。系统功能和硬件指标符合行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003和建筑工业产品标准《基桩动测仪》JGJ/T3055-1999.

　　独创的高应变自由落锤安装加速度计的测力方式（已获得国家发明，号：200710122947X），极大提高了采集信号的准确性和真实性，降低了现场劳动强度，使检测效率提高3倍以上。

　　2.2 用于BETC-C6A的彩信模块

　　现代通信技术的发展使得有多种形式（短信、彩信、3G等）可以实现数据的实时无线传输，针对不同的应用环境可以使用不同的传输方式。如竖向抗压静载实验根据规范要求：每级荷载施加后按5 min,15 min,30 min,45 min,60 min测读，以后每隔30 min测读。该实验数据量相对较少、采样时间间隔长，故可以采用短信的方式。3G方式适合大量数据连续采集而且数据中心要求的实时性强（如振动实时监测），然而这就要求数据中心具有固定IP地址或者域名。低、高应变等仪器一般都会有几KB到几十KB不等的数据文件生成，而且数据中心实时性要求不强，故可以采用彩信的方式。

　　为了使得BETC-C6A具有无线数据传输功能，设计了嵌入基桩动测仪内部的彩信模块。本设计使用了Quectel公司出品的M20 模块，其内嵌有强大的彩信协议，可以通过AT指令对其进行控制从而发送彩信。基桩动测仪内部使用基于PC104的控制平台，其与M20模块通过标准串口连接。控制平台发送AT指令对彩信模块进行控制，将检测生成的数据文件进行发送。

　　3 数据中心设计

　　3.1 硬件设计

　　在数据中心的PC 需要配接数据接收节点（BETC_RF）来接收数据彩信，设计完成的数据接收节点如图3所示。PC通过USB总线发送AT命令控制该节点查询、和读取彩信。由于USB提供的驱动电流有限，而无线模块接收瞬间可能会有1.8 A冲击电流，故不采用USB总线供电的方式，而设计内置锂电池，同时设计4个LED进行电量的实时显示。

　　3.2 软件设计

　　数据中心管理软件主要有以下功能：

　　（1）发送AT指令并对返回的信息进行处理；

　　（2）建立后台数据库，记录数据文件，并对用户信息和数据文件进行分类管理；

　　（3）兼容多种数据格式文件，可以自由导出相应的数据文件；

　　（4）接收节点中彩信文件的管理。

　　由于PC 与数据接收节点是通过AT 指令的方式进行交互，在当前指令没有返回前无法对后续指令操作。故需开启独立的通信线程单独控制，建立AT指令发送列表。

　　彩信接收的流程主要由以下步骤组成：

　　（1）收到彩信通知：“+QMMNOTIFY:3,-,0”表示模块收到运营商服务器的彩信-到达通知。也可以通过发送AT+QMMRM=1来查询是否存在有未的彩信。

　　（2）根据用户要求从移动服务器彩信：发送AT+QMMRM=1后返回彩信列表，用户可以根据要求启动相应彩信的。

　　（3）导出彩信文件：完成后，彩信文件存储于数据接收节点内部，需要通过AT 指令将其读取至数据中心。

　　（4）删除彩信文件：导入彩信文件后，彩信模块内的该彩信就应该及时删除留出空间用于另一条彩信。

　　主要的AT指令有以下几条：

　　（1）“AT+QMMRM=1”:列出当前数据接收节点中彩信的情况。数据接收节点返回：

　　+ QMMRM:1, “ + 8618701017736″，0,” 06/19/2012″，“05:54:49″，20222

　　其中：1为数据节点中彩信的序号；0表示彩信没有，如果该位为1 表示彩信已经；”06/19/2012″，“05:54:49″分别为彩信发送的日期和时间，是格林威治时间，需要加8 h换算为北京时间。

　　（2）AT+QMMRECV=-,1:其中，”-“为彩信的索引号，1表示启动，模块返回”OK“,但这并不表示彩信完毕。需等到模块返回：+QMMNOTIFY:2,-,0 才表示彩信完成。在接收过程中等待时间较长，此时尽量不发送AT指令。此期间如果出现失去网络信号等故障，模块会在等待80 s 左右的时间回复”+CME ER-ROR:3907“.此时检查网路信号确定故障原因。

　　（3）AT+QMMRR=4,-,1:取彩信”-“的标题。返回内容为：+QMMRR:4,”ASCII“,”201201″，“201201”

　　为标题内容。

　　（4）AT+QMMRR=5,-,0:获取彩信“-”中包括文件的信息。返回：

　　+QMMRR:5,2,“17-14.1″，”UTF8″，2097（5）AT+QMMRR=6,-,2:获取彩信“-”附件2 的内容。发送该指令后模块返回CONNECT后，紧跟本文件的内容，以“+MMRR:6,字节数，校验码\r\n\r\nOK\r\n”

　　结束文件的传输。

　　（6）AT+QMMRM=0,“-”:删除彩信“-”.彩信模块的存储空间划分为20个区域，即模块总计可以接收20条彩信。当达到20条时，系统提示：

　　+QMMNOTIFY:1,1,0,此时应立即并删除彩信，留出下一条彩信的空间。

　　数据中心管理软件界面如图4所示，左侧为检测工作组列表，该列表中显示目前备案的各个检测单位。双击检测单位，弹出该单位名下的备案仪器列表。双击仪器列表可弹出该仪器已上传的文件目录。

　　记录文件信息如图4所示，采用SQLite作为记录数据库，SQLite 是一款轻型的数据库，同样比起Mysql、PostgreSQL 这两款开源世界着名的数据库管理系统来讲，它的处理速度比它们都快。为了兼容其他数据格式，数据接收及管理软件只记录文件的基本信息，以及保存路径。数据文件的处理还需要各个专门处理软件。

　　点击【彩信管理】按钮弹出“彩信接收列表”,如图5所示，该列表显示当前接收节点记录的信息，点击【】按钮即开始彩信文件。完成后该按钮就不可显示。点击【显示文件】按钮，显示该彩信包含的所有文件的列表以及彩信的标题。在点击【导出文件】即可将数据文件导出，同时自动将文件信息记录在对应的数据库中。由于数据接收节点内部存储空间有限，多只能存储20条彩信，故当点击【全部导出】后自动删除数据接收节点的彩信。

　　经测试，在信号强度为：+CSQ:23,0条件下，每条彩信绑定14个数据文件，共计28 KB,发送完毕共计耗时约为70 s.

　　4 结语

　　本文阐述了基桩动测数据实时传输系统的设计与实现，根据基桩检测现场环境以及动测数据文件的特点，设计了采用彩信作为数据传输的方式，从而避免了现场铺设电缆的问题，同时也避免数据中心申请域名或IP等繁琐的流程。实现了检测监督机构对现场检测数据的实时掌控，保证数据真实性、可靠性。