一、方案背景
隧道是地下隱蔽工程，會受到潛在、無法預知的地質因素影響。隨著我國公路交通建設的發展，隧道占新建公路里程的比例越來越大。隧道屬于線狀工程，有的規模較大，可長達幾公里或數十公里，往往穿越許多不同環境空域；工程條件通常比較復雜，而經常有環境惡劣，造成塌方、沉陷、有害氣體泄露、支護結構變形、人員和設備傷害等事故。為了確保隧道工程安全、及時預報險情，對隧道工程的安全和穩定狀態的監測和評估十分重要。除了對隧道進行加固、維護之外，對隧道工程的安全和穩定狀態的監測和評估也十分重要。利用物聯網技術完成對隧道應變、振動、溫度、沉降等動態響應信號的實時遠程采集、在線監測，通過云平臺進行大數據計算將隧道健康狀況展示在用戶端，同時支持多重分析預警機制，及時發現隧道隱藏安全風險，盡量減少災害的發生。

二、系統組成：
隧道結構安全監測系統主要利用物聯網技術完成對隧道應變、振動、溫度、沉降等動態響應信號的實時遠程采集、在線監測，通過大數據計算將隧道健康狀況展示在用戶端，同時支持多重分析預警機制，及時發現隧道隱藏安全風險，盡量減少災害的發生。主要監測內容如下：圍巖及支護狀態的觀察描述、地表沉降、隧道拱頂沉降、隧道收斂監測、附近的建筑物傾斜監測、孔隙水壓力監測、支護土壓力監測、土體垂直位移監測、土體水平位移監測，提供全面而準確的數據支撐。可以把隧道在線監測系統分為四層：感知層、網絡層、平臺層、應用層。

感知層：實時感應隧道監測參數傳感器的狀態，如變形監測、地表沉降、土體位移、土壤含水率、土壓力、滲壓計等前端感知設備；
網絡層：支持數據通信，可上、下雙向通訊，支持無線蜂窩網絡、短信、北斗、PSTN、超短波、ZigBee等通信方式。感應設備M21F2可通過監測預警平臺的通訊方式，上行發送至監測控制中心平臺。
平臺層：整合各層設備和系統功能，通過信號的連接，下發平臺對前端感應器的命令，上傳監測數據的采集、處理、存儲和分析，實時聯動前端各大監控設備。

應用層：開啟信息發布途徑，實時展示信息數據和預警信息。

三、系統功能
■24 小時實時監測：對隧道變形、受力、環境等全自動化在線監測，實時掌握隧道整體施工/運行的安全狀態。
■多重分級預警：數據異常時，系統會觸發相應三級報警機制，第一時間以短信、傳真、廣播等形式通知用戶。
■應急預案處理：從專家庫直接提取相應處理辦法，及時采取人員介入、封鎖道路等辦法，將安全隱患消除在萌芽狀態。

■結構損傷機理研究：對結構損傷機理的宏觀分析、結構變形及破壞趨勢研究、歸納演繹。
■提供參考依據：監測數據的存儲，為今后同類工程設計、施工提供類比依據。

■行業規范標準形成：制定出適合結構健康監測的安全評價標準體系，形成行業標準規范。

四、云平臺
云服務器部署在云端，采用B(瀏覽器)/S(服務器)模式，可以購買阿里云或者騰訊云服務，也可以自建服務器，硬件要求根據配隧道監測數量而定，隧道在線監測系統云平臺由辰邁開發，具有完全自主知識產權，其主要功能是控制系統各個模塊自動運行，接收、顯示、保存、查詢、打印報警信息，系統主要功能：隧道拱頂沉降監測管理功能、隧道監測地圖信息、隧道監測傳感器、系統設備信息、視頻圖像信息、預警信息查詢、集成深部位移監測信息查詢、發布信息設置、開放平臺接口。

五、系統價值
隧道結構安全在線監測系統可用于實時在線監測隧道的各種需要監測的量值。隧道圍巖地質條件復雜，施工環境惡劣，傳統人工檢測手段難以全方位保證隧道安全。隧道在線監測系統，針對隧道全生命周期中的監測重難點問題，提供針對性的監測解決方案，數據傳輸到本地服務器，本地永久儲存，數據實時查看監測，歷史數據隨時可查。數據上傳云端永久備份，并且通過云端嵌入的學習算法和模型，對隧道的各項監測數據進行分析，綜合評估隧道的健康狀況，有效預警、防范和遏制重大事故發生，為用戶組織搶險，疏散影響區域人群贏得時間，減少事故傷亡和財產損失，為隧道施工和運營的安全保駕護航。