隧道施工監(jiān)測(cè)信息處理系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

張丹丹

摘要：隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)逐漸向遙控化、實(shí)時(shí)化、高精度、后處理的自動(dòng)化方向發(fā)展。能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理的有三維激光掃描技術(shù)、SMOSSUBWAY地鐵隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、BGKMICRO分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)量系統(tǒng)、TMIGS系統(tǒng)，另外，TMIGS系統(tǒng)還能夠根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)預(yù)警報(bào)及綜合分析后的分級(jí)警報(bào)控制，以及供滿足隧道安全管理的通用日、周、月報(bào)表。

關(guān)鍵詞：隧道監(jiān)測(cè)；信息處理系統(tǒng)；自動(dòng)化

1 緒論

近十年來，我國隧道建設(shè)事業(yè)有了較快的發(fā)展，不僅表現(xiàn)在隧道數(shù)量、隧道長度的增長上，在技術(shù)方面也得到了快速的發(fā)展。長期以來，隧道工程在很大程度上是憑在實(shí)踐基礎(chǔ)之上得來的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、施工的，雖然很多已經(jīng)成為了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界以及巖土工程界所公認(rèn)的設(shè)計(jì)、施工方法，但正確的方法應(yīng)該是通過一定的力學(xué)計(jì)算，采用科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)方法，使隧道施工中的監(jiān)控量測(cè)技術(shù)更為精準(zhǔn)。

然而取得準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)極其困難，因?yàn)槿思霸O(shè)備處于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中，不確定、未知因素太多，這將直接影響現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)人員的安全。因此，隧道工程監(jiān)測(cè)信息化、系統(tǒng)化已成為必然趨勢(shì)。

2 隧道施工監(jiān)測(cè)信息處理系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)階段隧道監(jiān)控量測(cè)發(fā)展的主要趨勢(shì)如下：

（1）遠(yuǎn)程控制。通過發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)遠(yuǎn)程控制監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)若干監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行控制，不但提高效率，而且降低了相應(yīng)成本。

（2）迅速反饋。迅速反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過一定方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，在地下工程施工過程中，可以極可能做到對(duì)環(huán)境影響最小，保證工程質(zhì)量。

（3）數(shù)據(jù)要求嚴(yán)格。保證數(shù)據(jù)在規(guī)定范圍內(nèi)，不但對(duì)數(shù)據(jù)要求嚴(yán)格，而且對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都做了很好的規(guī)定，使數(shù)據(jù)為工程所用。

（4）后處理自動(dòng)化。后處理自動(dòng)化是監(jiān)控內(nèi)容的一部分，當(dāng)前后處理自動(dòng)化能力偏弱。面對(duì)各類的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)用自動(dòng)化處理，往往較人工處理更為準(zhǔn)確，速度更快，可以迅速的反饋數(shù)據(jù)中存在的各種現(xiàn)象，為隧道工程施工量測(cè)技術(shù)提供了較為先進(jìn)的技術(shù)。

3 隧道施工監(jiān)測(cè)信息處理系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 國外自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r

隧道施工監(jiān)測(cè)主要是對(duì)圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形（位移）和應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。變形監(jiān)測(cè)目前應(yīng)用較多的主要是自動(dòng)全站儀（測(cè)量機(jī)器人），如瑞士徠卡TCA1800和TCA2003等。

目前Tunnelscan隧道掃描技術(shù)（由瑞士Amberg公司開發(fā)）是一種高速精確的激光測(cè)距儀。該儀器對(duì)三位坐標(biāo)進(jìn)行全程記錄，同時(shí)對(duì)測(cè)量物進(jìn)行勻速量測(cè)。發(fā)射儀器激光裝置，對(duì)隧道掌子面進(jìn)行全方位量測(cè)，并迅速采集地下工程施工監(jiān)測(cè)控制數(shù)據(jù)并形成相應(yīng)距離及圖像材料，以備后期使用。

3.2 國內(nèi)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r

在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化研究方面國內(nèi)最近時(shí)期發(fā)展迅猛。

（1）對(duì)專項(xiàng)工程開發(fā)新系統(tǒng)，如對(duì)青藏鐵路建設(shè)，中鐵西南院研發(fā)了EMMTF80自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是80路隧道溫度、應(yīng)變自動(dòng)量測(cè)系統(tǒng)。

（2）南方測(cè)繪有限公司的SMOSSUBWAY地鐵隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用現(xiàn)代光電技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，自動(dòng)化控制技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)，全自動(dòng)無人值守全天候自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并可以兼容接入多種傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)已經(jīng)在國內(nèi)十幾個(gè)地鐵區(qū)段普遍采用。

（3）通過差阻式、振弦式、應(yīng)變片等儀器對(duì)應(yīng)力（壓力）進(jìn)行監(jiān)控，其中BGKMICRO分布式網(wǎng)絡(luò)測(cè)量系統(tǒng)（基康儀器公司生產(chǎn)），具有用戶管理、測(cè)量管理、數(shù)據(jù)管理和通訊管理等多項(xiàng)功能。

（4）由北京市市政工程研究院、北京交通大學(xué)等單位聯(lián)合研制的地下工程安全保障系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱TMIGS系統(tǒng)）[3]，它將各種先進(jìn)技術(shù)較好的應(yīng)用到目前相關(guān)的隧道工程施工中，對(duì)安全施工提供了較為合理的保障。

TMIGS系統(tǒng)可自動(dòng)生產(chǎn)隧道施工中涉及到的多種報(bào)表，并將相應(yīng)數(shù)據(jù)與預(yù)警系統(tǒng)緊密結(jié)合起來，從而達(dá)到很好的工程管理效果。其中工程管理包括：a.對(duì)前期存在的相關(guān)資料進(jìn)行有序的錄入；b.機(jī)械設(shè)備和人員的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)管理，實(shí)時(shí)監(jiān)控全作業(yè)空間的操作狀態(tài)；c.對(duì)各類量測(cè)材料的綜合檢測(cè)與分析；d.根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)及相關(guān)后續(xù)處理后的重點(diǎn)控制。e.提供滿足施工工程安全管理的通用報(bào)表。主要包括：常規(guī)的數(shù)據(jù)處理（圓滑處理、回歸分析、趨勢(shì)分析等）；圖形顯示，方便監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的迅速反饋。通過圓滑處理、回歸分析、趨勢(shì)分析等較為迅速的對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而達(dá)到快速預(yù)警效果。

該系統(tǒng)對(duì)地下工程與隧道工程施工量測(cè)所做的貢獻(xiàn)，不僅僅是減少人工工作時(shí)間，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和安全性，都有較好的把握，力爭(zhēng)達(dá)到任何一位相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)或主管、在任何時(shí)間、任意地點(diǎn)，只要能夠接入互聯(lián)網(wǎng)即可訪問本系統(tǒng)完成系統(tǒng)中涵蓋的所有管理工作。

4 結(jié)論

隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)逐漸向遙控化、實(shí)時(shí)化、高精度、后處理的自動(dòng)化方向發(fā)展。其中三維激光掃描技術(shù)、TMIGS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理，另外，TMIGS系統(tǒng)還能夠根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)預(yù)警報(bào)及綜合分析后的分級(jí)警報(bào)控制，以及供滿足隧道安全管理的通用日、周、月報(bào)表。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：重慶市教委2017年度科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（KJ1754490）