隧道结构健康自动化监测系统

隧道监测背景：

随着我国高速公路、高铁、地铁等基础设施建设的快速发展，已建成和在建的隧道里程急速增长，而隧道是在地下的隐蔽工程，所处的地质环境较为复杂，在建设过程中，土体开挖、打桩等操作都有可能导致隧道结构变形，此外降水也会对隧道结构产生影响，破坏隧道结构原本的应力平衡，引发围岩向着垂直或者水平方向位移，进而造成隧道结构变形，因此为了确保隧道工程安全、及时预报险情，除了对隧道进行加固、维护之外，对隧道工程安全稳定状态的监测和评估也十分重要。 

隧道监测系统组成：

隧道结构健康自动化监测系统主要由感知层、采集层、传输层、云服务器和人机交互几部分组成，在隧道各关键部位安装各类传感器后，将数据接入到采集设备，采集设备初步运算后通过4G无线网络将数据输出到云服务器，云服务器将数据进行分析处理后下发到后端监测平台。 

1.       感知层：

感知层主要是通过在隧道内布设测沉降、倾斜、位移、受力、周边环境等类型的传感器，实现对影响隧道结构安全和健康的关键数据进行实时测量。

2.       采集层：

采集层采用4G智能采集网关，网关集成了数据采集模块、边缘计算模块、供电模块及据传输模块。可实现对各类传感器的数据采集、并将数据进行初步计算后通过4G无线网或有线网络将数据输出到云服务器。

3.       云端层：

云端集成了物联网和云计算技术。将各类传感器数据进行计算分析后分类存储，并将处理过的数据下发到各个人机交互界面。

4.       交互层：

安锐测控监测云平台对隧道的各个传感器数据进行统计分析，得到各项特征参数发展规律及其变化趋势，下发到终端并以数据和图表形式在用户端展现，实现对隧道各测点数据的归档、查询、存储和管理等功能。

隧道监测系统功能：

隧道结构健康自动化监测系统作为隧道施工管理的重要组成部分，集合了物联网、云计算、传感器、无线通信等技术，组成一套智能、安全、快捷的隧道健康自动化在线监测系统，为隧道施工者和管养者提供有效的数据依据。具体可实现以下功能： 

实时监测：系统安装调试完成后，可以实现对隧道的各监测点7*24小时不间断在线自动化监测，实时返回数据，避免传统作业方式中，测量人员需要靠天窗时间进入铁路隧道测量的问题。

分级预警：系统可设置多级预警机制，并可根据事先设定的预警值进行报警，报警可实现平台、短信、现场声光报警器等方式，让负责人第一时间知晓现场有异常情况。

统计分析：直观显示倾角、沉降、裂缝等各时段多项监测数据分析折线图，初步对监测结果进行预测，并可生成报表，为隧道安全营运管理提供简单明了、直观有效的参考信息。

现场视频：可通过安锐测控监测平台远程操作现场摄像头拍摄隧道现场情况，实时掌握现场情况。

多项目管理：支持同一个账号管理多个监测项目，方便管理。

监测系统优势：

随着建筑工程技术的发展，施工和养护要求的提高，对监测的需求也相应的提高了，传统的人工监测的方法越来越难以满足监测的实际需求。自动化在线监测系统作为实时的在线监测手段，相对人工检测优势明显，传统人工检测与自动化监测的各项参数对比。（见下图）

应用案例：