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摘要：随着现代科技的快速发展，尤其是计算机技术的高速发展与普及应用，为成功研发测量机器人提供了支持。测量机器人在实践中的应用，表现出操作便捷、高智能化、高精度等优势。因此，在隧道自动化监测中应用测量机器人备受关注和认可。本文在分析自动化监测基本原理的基础上，探讨了隧道自动化监测中测量机器人的具体应用，旨在为从事隧道自动化监测工作的人员熟练运用测量机器人进行自动化监测提供一些具有价值的实践思路。
关键词：测量机器人；隧道；自动化监测；应用
近些年来，我国隧道工程发展迅速，但是在隧道工程建设过程中仍然面临巨大的施工安全问题。在不影响隧道工程正常运行的条件下保证其安全，自动化监测随之发展成为一项重要技术手段。现如今，在隧道自动化监测领域中发展了光纤光栅传感器、静力水准仪等先进监测方式，但是根据实践应用情况表明：这些监测方式表现出一定的局限性和不稳定性。而测量机器人的出现与应用为自动化监测解决了诸多传统监测方式的问题，其不仅可以获得隧道三维空间真实变化信息，还可以保证其测量精度达到相关要求。因此，加强研究隧道自动化检测中测量机器人的应用具有一定的现实意义和实践价值。
1.隧道自动化监测的基本原理概述
隧道自动化监测系统具体包括基准点、自动全站仪、变形监测点、供电与通讯系统、计算机远程监控系统等几部分。在自动化监测过程中，工作基点站往往设置在隧道侧壁，并在周边设置四个校核点，用于校核工作基点位置的合理性。在工作基站安装的测量机器人应与监测系统建立网络通信，后利用监测系统通过指令方式远程控制全站仪按照一定的顺序来逐一完成校核点和变形点的扫描、记录、计算以及校对等系列工作，最后将测量数据发送到计算机系统中入库存储，并完成整理和分析工作[1]。
在影响区间位移量计算时，应以影响区域外隧道为基准，监测数据所反映的位移情况指的是影响区域与基准点之间的位移量，根据误差传播理论可知，全站仪监测精度控制在1毫米以内，测量基站的测量得出的精度可客观反映影响区域的实际变形量[2]。不仅如此，隧道自动化监测在测量机器人的支持下，能够同步测量出影响区域的三维坐标的实际变化量。
2.测量机器人在隧道自动化监测中的应用分析
2.1设置监测基准点和工作基点
测量机器人在隧道自动化监测工作正式展开之前，应进行监测目标找寻准备工作，旨在尽可能地保证各监测目标之间的监测精度相差不大。监测工作基站的设置，可考虑设置在监测目标总距离的居中位置的隧道侧壁上，支撑托架长度控制在40厘米作用，实际长度可按照相关界限要求进行合理确定。同时，在自动化监测范围内，应在左右出入端设置单个工作基点，并在后续监测工作中定期检查工作基点的稳定性，旨在自动化监测工作的有序进行提供支持。另外，在测量机器人进行隧道自动化监测时，变形监测点的设置至关重要，其应按照被测隧道断面实际进行布放，通常间隔20米设置变形监测点[3]。但是需要的是在隧道自动化监测点布放时，应在不影响隧道工程正常运行的前提下，还要考虑自动化监测工作是否能够顺利进行，据此进行合理地布放自动化监测点[4]。
2.2自动化监测过程
当前，在隧道自动化监测中应用测量机器人，已经实现了无人操作、系统自动监测以及监测数据传输等。在测量机器人自动化监测系统中，技术应用除了传统监测基准网技术，还引进来差分处理技术，在此技术的支持下极大地提高了监测数据的精度。同时，在隧道自动化监测中应用测量机器人，可弥补传统无法兼顾垂直位移和水平位移监测的缺陷，能够直接获得被测区域的三维空间数据，并能够对监测数据进行及时处理与分析，从而能够为隧道工程建设提供高精度的数据予以参考，有利于大幅度提高隧道工程运行的安全性[5]。
2.3监测数据分析处理
基于技术层面来说，测量机器人在隧道自动化测量中的应用已经实现了自动化监测，这使得其在隧道自动化监测数据处理方面也表现出突出优势。在隧道自动化监测过程中，由于变形监测区域范围较小，使得监测范围内的各个监测点的各项条件基本保持一致。因此，在隧道自动化监测中应用测量机器人，监测获得的数据在分析处理之后，可以减少不同气候条件对自动化检测数据精度的影响，进而可以根据监测数据来真实客观地反映隧道变形情况。
当前，在我国隧道自动化监测中应用测量机器人仍然处于探索阶段，缺乏丰富的实践经验。在隧道变形自动化监测中，测量机器人监测数据分析处理方法有两种，一是多重差分法；二是坐标转换法。前者在具体的应用中，要求严格控制监测基准点的稳定性，并要求监测站点在一个周期内保持稳定状态，不得随意更换监测站点。在自动化监测数据获取之后，运用坐标转换法进行数据分析处理，则要利用基准点在同一监测点一个检测周期内的坐标监测数据，并据此计算出坐标转换参数，通过这种方式即可得出同一检测周期内各个监测点的坐标，进而得出相关监测数据，据此进行有效分析处理，就能够得出隧道变形情况。
2.4监测数据精准度分析
在隧道自动化监测中应用测量机器人，监测数据的精度受到大量因素的影响。根据测量机器人实践来说，测量机器人监测系统也会带给监测数据一定的影响，促使其存在一定的误差，但是在实际应用中，此因素造成的数据误差完全可以忽略不计，只需要考虑在自动化监测过程中，由于监测变化的随机误差和系统误差两类情况。因此，在隧道自动化监测过程中，进行监测数据精准度分析是至关重要的一个环节，也是监测数据可真实反映隧道变化情况的重要保障。当前，在隧道自动化监测数据精准度分析中，常用方法主要有三类，一是距离之间的差分改正；二是方位角的差分改正；三是计算变形监测点的三维坐标。其中，距离之间的差分改正方法的应用原理是基于测量机器人所在监测站点与基准站之间的距离长短来进行分析。而方位角的差分改正则是指在测量机器人进行隧道自动化监测时，由于一些因素而导致测量仪器出现松动问题，使得其无法始终保持一个稳定状态，这种情况下应考虑水平方位角差分改正。变形监测点三维坐标计算则是指在距离差分改正和水平方位角差分改正的基础上，按照原来的坐标计算方法来计算得出高精度的隧道变形监测点的三维坐标值。
3.结语
总之，在隧道自动化监测中应用测量机器人已经在我国拥有了成功应用案例，从中分析得出测量机器人凭借自身操作便捷、高智能化程度等优势，在隧道自动化监测中有着广阔的应用前景。在我国隧道工程快速发展的背景下，测量机器人应用在隧道自动化监测中是一种必然发展趋势，要求广大隧道自动化监测研究人员加强对测量机器人应用的研究，以期将测量机器人推广应用在隧道自动化监测中，为隧道工程的长远发展提供技术支持。
参考文献：
[1]陈立达.测量机器人自动化监测在某地铁项目中的应用[J].市政技术，2021，39（02）：152-156.
[2]徐玉健，李伟亮，塔拉.天津地铁隧道多技术融合自动化监测技术应用[J].工程勘察，2019，47（07）：53-57+65.
[3]徐玉健，余大新，李伟亮，李永昆，高金宝.既有铁路隧道变形与爆破振动监测的自动化应用[J].测绘地理信息，2019，44（01）：52-55.
[4]潘国荣，李伟.多台测量机器人在自动化监测中的开发应用[J].江苏大学学报（自然科学版），2016，37（06）：684-690.
[5]潘国荣，李伟.多台测量机器人在地铁隧道自动化监测中的开发与应用[J].山东科技大学学报（自然科学版），2015，34（02）：79-85.
作者简介：
金飞，1978.10，男，云南昆明，高级工程师，公路工程。
资助项目： 云南交通厅科技项目（云交科教[2018]22号）