一、方案背景

随着经济的发展，越来越多的城市开始兴建地铁工程。地铁隧道建造在地质复杂、道路狭窄、地下管线密集、交通繁忙的闹市中心，其安全问题不容忽视。无论在施工期还是在运营期都要对其结构进行变形监测，以确保主体机构和周边环境安全。近年来，我国的高铁、高速等交通基础设施建设突飞猛进，不可避免的带来了隧道、桥梁等施工工程量的大幅增加，隧道施工受山体地质及水文等条件的影响，施工难度大，安全事故时有发生，而既有隧道随着使用年限的增加，出现了例如开裂、渗水、变形等各种病害，给交通安全带来的不小的威胁。因此对新建隧道及既有隧道的监测成为了一个尤为重要的工作。我公司运用自己的专业技术，结合现有隧道监测的难点与特点，开发了一款专门针对隧道施工监测及运营期安全监测的在线监测系统，通过物联网等先进技术，实现了数据采集、无线上传、数据分析、超限报警等先进功能，为隧道监测人员提供了完美的解决方案。

 二、系统组成

隧道在线监测系统采用无线智能传感技术、物联网技术、云计算技术、嵌入式技术、通信和多媒体信息技术，以自主研发的软硬件监测系统为核心，通过可靠、实用、专业的监测系统解决方案向用户提供及时、准确的监测数据。

主要监测内容如下：围岩及支护状态的观察描述、地表沉降、隧道拱顶沉降、隧道收敛监测、附近的建筑物倾斜监测、孔隙水压力监测、支护土压力监测、土体垂直位移监测、土体水平位移监测，提供全面而准确的数据支撑。可以把隧道在线监测系统分为四层：感知层、网络层、平台层、应用层。

感知层：实时感应隧道监测参数传感器的状态，如变形监测、地表沉降、土体位移、土壤含水率、土压力、渗压计等前端感知设备；

网络层：支持数据通信，可上、下双向通讯，支持无线蜂窝网络、短信、北斗、PSTN、超短波、ZigBee等通信方式。感应设备M21F2可通过监测预警平台的通讯方式，上行发送至监测控制中心平台。

平台层：整合各层设备和系统功能，通过信号的连接，下发平台对前端感应器的命令，上传监测数据的采集、处理、存储和分析，实时联动前端各大监控设备。 

应用层：开启信息发布途径，实时展示信息数据和预警信息。

三、系统功能

■24 小时实时监测：对隧道变形、受力、环境等全自动化在线监测，实时掌握隧道整体施工/运行的安全状态。

■多重分级预警：数据异常时，系统会触发相应三级报警机制，第一时间以短信、传真、广播等形式通知用户。

■应急预案处理：从专家库直接提取相应处理办法，及时采取人员介入、封锁道路等办法，将安全隐患消除在萌芽状态。

■结构损伤机理研究：对结构损伤机理的宏观分析、结构变形及破坏趋势研究、归纳演绎。

■提供参考依据：监测数据的存储，为今后同类工程设计、施工提供类比依据。

■行业规范标准形成：制定出适合结构健康监测的安全评价标准体系，形成行业标准规范。

 四、云平台

云服务器部署在云端，采用B(浏览器)/S(服务器)模式，可以购买阿里云或者腾讯云服务，也可以自建服务器，硬件要求根据配隧道监测数量而定，隧道在线监测系统云平台由辰迈开发，具有完全自主知识产权，其主要功能是控制系统各个模块自动运行，接收、显示、保存、查询、打印报警信息，系统主要功能：隧道拱顶沉降监测管理功能、隧道监测地图信息、隧道监测传感器、系统设备信息、视频图像信息、预警信息查询、集成深部位移监测信息查询、发布信息设置、开放平台接口。

 五、系统价值

隧道在线监测系统可用于实时在线监测隧道的各种需要监测的量值。隧道围岩地质条件复杂，施工环境恶劣，传统人工检测手段难以全方位保证隧道安全。隧道在线监测系统，针对隧道全生命周期中的监测重难点问题，提供针对性的监测解决方案，数据传输到本地服务器，本地永久储存，数据实时查看监测，历史数据随时可查。数据上传云端永久备份，并且通过云端嵌入的学习算法和模型，对隧道的各项监测数据进行分析，综合评估隧道的健康状况，有效预警、防范和遏制重大事故发生，为用户组织抢险，疏散影响区域人群赢得时间，减少事故伤亡和财产损失，为隧道施工和运营的安全保驾护航。