隧道结构安全自动化监测预警方案+设备选型
一、监测背景
我国隧道工程数量众多，广泛分布于山区、城市地下等复杂地质环境中。隧道施工及运营期间，受地质条件复杂（如断层破碎带、高地应力）、地下水侵蚀、围岩变形、爆破震动或长期运营荷载等因素影响，极易出现拱顶沉降、周边收敛、衬砌开裂、围岩失稳、隧道病害等安全隐患，可能引发塌方、涌水等事故，严重威胁施工人员安全与交通运营畅通。
当前传统监测依赖人工使用全站仪、水准仪等设备进行变形监测，存在监测频率低（如每日 1 次）、数据滞后、受施工干扰大（如粉尘、空间限制）、精度不足（毫米级误差难以捕捉细微变形）及数据整合分析难等问题，难以满足隧道 “动态设计、信息化施工” 需求。为此，亟需引入自动化监测技术构建全时段、高精度的安全感知体系，而安锐测控云平台凭借实时数据交互与智能分级预警能力，成为隧道安全监测的核心支撑。
二、隧道监测系统概述
隧道监测预警系统是由前端智能传感器、中端数据采集传输设备与后端安锐测控云平台组成的自动化安全监测系统。该系统通过在隧道拱顶、边墙、掌子面及围岩关键区域布设传感器，实时采集拱顶沉降、周边收敛、围岩内部位移、衬砌应力应变、渗水量及爆破振动等核心参数，实现对隧道结构稳定性与围岩变形趋势的动态感知和分级预警。
当系统监测到沉降速率超限（如拱顶日沉降＞5mm）、收敛值突变、衬砌应力达设计阈值或渗水量骤增时，安锐云平台自动触发三级预警机制，通过短信、平台弹窗、现场声光报警等多渠道推送预警信息，同步生成支护加固建议（如加密锚杆、增设钢拱架）与应急指令（如暂停施工、人员撤离），为隧道施工方案优化、运营维护决策提供全流程数据支持，推动隧道安全管理从 “被动应对” 向 “主动防控” 升级。
三、自动化监测的特点优势
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序号 |
特点优势 |
内容 |
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① |
实时监测 |
实时采集拱顶沉降、周边收敛、围岩变形、衬砌应力、渗水量等关键参数，24 小时捕捉施工及运营期安全隐患。 |
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② |
精度高 |
采用高精度传感器（如 0.1mm 位移计、高精度机器视觉），实现亚毫米级变形监测，精准识别早期风险（如衬砌细微裂缝）。 |
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③ |
自动化程度高 |
传感器自动采集数据，边缘计算网关实时传输，减少人工进入危险区域（如掌子面）的频次；异常数据触发自动预警，响应速度提升 90%。 |
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④ |
远程管理 |
通过安锐云平台，管理人员可远程查看实时数据、变形曲线及设备状态，实现对多区间隧道的集中化监管（如地铁区间隧道群）。 |
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⑤ |
智能数据分析 |
融合多维度数据，构建隧道变形预测模型，推演围岩稳定趋势，提前 1-3 天预警潜在塌方风险。 |
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⑥ |
降低成本 |
减少人工巡检（尤其不良地质段），降低安全风险与人力投入；数据可追溯，满足工程验收与责任认定需求。 |
四、隧道监测内容及设备选型
隧道施工安全监测项目的主要监测指标：
① 围岩内部变形监测：使用节段式位移计、串联式固定测斜仪。对隧道围岩土体内部的变形特征以及变形发展趋势进行在线监测。
② 拱顶沉降、拱腰收敛监测：应用变焦视觉位移监测仪水平位移、沉降二维位移测量，捕捉隧道拱顶沉降、拱腰收敛，为隧道安全预警提供第一手数据。
③ 地基沉降监测：采用静力水准仪对隧道拱顶或易发生沉降变形处进行实时监测。
④ 衬砌应力监测：采用弦式应变计对隧道应力进行监测。
⑤ 土压力监测：应用土压力传感器对隧道土体压力进行测量。
⑥ 孔隙水压监测：采用渗压计对隧道土体内部土壤或岩石中的孔隙水压力进行实时监测。
⑦ 裂缝监测：应用拉杆式裂缝计对隧道产生的裂缝开合度进行实时监控量测。
⑧ 爆破振动监测：采用振动传感器对隧道爆破时的振动、频率等数据进行测量。
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监测项 |
监测设备 |
图片 |
产品参数 |
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围岩内部 变形监测 |
节段式位移计/串联式固定测斜仪 |
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测量轴：X / Y / Z 三轴节段长度：500mm、1000mm可选测量精度：±0.05°/0.003°（0.1mm）监测频率：1HZ (可调 )防水深度：水下200米（2Mpa） |
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拱顶沉降 拱腰收敛 监测 |
变焦视觉位移监测仪 |
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测量方向：竖向与水平位移测量方式：自动巡回变焦扫描测量靶标数量：1-1000个采样率：1Hz(高频采集：60Hz)测量精度：0~50米：±0.2mm； 50~200米：±1mm；200~400米：±1.5mm |
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地基沉降 监测 |
动力水准仪 |
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量程：1000mm/2000mm/4000mm可选，其它规格可定制 测量精度：±0.05%FS 动态采样频率：30Hz，需配套网关使用 内嵌传感器：加速度、温度传感器 |
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衬砌应力 监测 |
弦式应变计 |
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量程：±1500µε 精度：0.1％FS 灵敏度：1µε 输出信号：频率 供电：DC5V |
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爆破振动 监测 |
振动传感器 |
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测量轴：X / Y / Z 三轴 测量范围：2g/4g/6g/8g/16g 可选 采样频率：＜1000HZ 抗冲击：1000g 输出信号：RS485，Modbus协议 |
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土体水压监测 |
孔隙水压计（渗压计） |
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量程：1MPa/1.6MPa /2.5MPa /4MPa 测量精度：0.1%FS温度漂移：+0.05%FS采样频率：每秒钟1次过载能力：200%FS |
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土压力监测 |
土压力盒 |
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量程：0.2Mpa~ 6Mpa可选测量精度：0.1%FS分辨力：0.05%FS输出信号：频率防护等级：IP65 |
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裂缝监测 |
拉杆式裂缝计 |
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测量距离：<5000mm线性精度：±0.05%FS重复精度：0.005%FS输出信号：RS485，Modbus协议有效寿命：800万次 |
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采集传输 |
边缘计算网关 |
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支持4通道485型传感器接入 4G全网通联网模块，RJ45网口备用 支持边缘计算 支持本地备份存储数据 支持数据断网续传 支持远程在线升级 支持联动现场声光预警 |
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平台软件 |
安锐测控云平台 |
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远程管理各传感器的数据 远程管理采集设备/传感器设备 账号管理包括用户管理和角色管理 数据变化趋势分析曲线图 生成日报/周报/月报等报表并可导出 自定义企业LOGO、名称、域名等信息 |
安锐科技作为结构安全自动化监测源头厂家，依托 “传感器 + 边缘计算 + 云平台” 全链条技术，将物联网（AIoT）技术与隧道工程深度融合。通过安锐测控云平台的智能分析与联动预警能力，为隧道施工期与运营期安全提供全周期数据支撑，践行 “结构更安全” 使命，助力隧道工程数字化监测体系升级。
