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摘要：隧道监控量测是隧道施工监控的重要组成部分安全监控技术和信息管理技术直接关系到整个系统的安全隧道施工的安全与质量问题，虽然国内外学者做了大量隧道监测技术与信息管理技术研究，由于隧道开挖的不可见性、不确定性和可变性等特点，隧道开挖的水平、监测技术和信息管理与施工要求相差甚远。这个本文研究开发了隧道自动报警监控系统，实现隧道的信息管理和预警预报监测测量数据。工程实践表明，该系统能有效地进行数据处理和处理对数据进行快速、方便、实时的分析，实现自动预警预报为隧道信息化施工管理提供可靠依据。
关键词：自动化监测技术；隧道；预警
引言：由于其具有隐蔽性、不确定性和可变性等特点，隧道等地下工程施工难度大，容易引起各种工程事故质量事故，影响施工进度、工程质量和施工安全。施工监测是掌握结构的应力应变过程信息，指导施工，确保施工安全的长治久安，验证支撑结构，积累数据，为设计和施工提供依据隧道。虽然国内外对隧道监控量测还不重视，监测技术和信息化管理水平离建设还有很大差距要求。研究隧道监测与信息管理，做好预警工作及时预测施工，指导施工，优化施工方案，具有重要的理论意义和工程应用价值。
一、自动化检测技术的必要性
隧道施工是一项相对复杂的工程，大部分时间在地下进行。由于这两个因素，它的施工安全在整个工程中起着决定性的作用。因此，必须建立自动化检测技术。隧道施工安全预测主要是指安全措施在隧道穿越脆弱地质岩层时采取。例如，当隧道穿过煤层、油页岩和含沥青的岩层，或经过这些地质体附近环境通过裂隙围岩，节理发育，可有瓦斯。如果隧道内瓦斯密度已达到爆炸极限，瓦斯与火接触时，会发生爆炸，给隧道施工带来极大的危害和损失；另一方面，隧道施工会受到钻孔过程中产生的粉尘及周围环境等因素的影响岩石耐久性。在以前的施工中，这些因素是由机械设备来处理的完全或根据施工经验。然而，这其中也存在着许多方面的错误，对施工有一定的负面影响。采用基于模糊聚类的方法，对施工中存在潜在危险的对象进行了合理的分类。
二、自动化检测技术的内容及现状
(一)隧道检测内容
隧道监控量测是隧道施工的关键过程，包含了各个方面隧道围岩和支护结构系统的位移、应力、应变，压力等，观察的主要目的：①通过隧道监测和数据分析确保施工安全和结构的长期稳定；②根据对数据的分析验证了隧道支护结构的有效性，并验证了计算的准确性支护参数和施工方法，为调整支护提供科学依据参数和施工方法；③通过动态分析和反分析监测数据确定隧道二次衬砌何时进行是合理的，并减少和减少控制隧道变形，保证安全和正常使用；④监测对环境的影响确保绿色施工；⑤通过隧道监测和测量，积累了丰富的工程试验和监测数据，为设计提供了科学依据建设，提高社会经济效益。隧道的监视和测量通常用水准仪、钢尺，会聚仪和全站仪等，但由于水准仪、钢尺和收敛规的测量精度不高，对施工影响很大，影响很大工作量大，由数据存储、传输、处理、分析等都不方便。总计站场数字化技术具有精度高、测量方便、数据存储方便等优点传输，可直接与电脑连接，并在电脑中友好操作系统实现了监测数据的自动传输，利用计算机进行分析、处理和处理自动查询。全站仪的应用与计算机的快速发展技术，使隧道监控迈上了一个新的台阶。由于其具有隐蔽性、不确定性和可变性等特点，隧道等地下工程施工难度大，容易引起各种工程质量事故，影响施工进度、工程质量和施工安全。施工监测是掌握结构的应力应变过程信息，指导施工，确保施工安全的长治久安，验证支撑结构，积累数据，为设计和施工提供依据隧道。在隧道施工中，最重要的任务就是监测和测量是及时准确的监测围岩变形，分析数据，做出决策的基础预警预报，尽快采取必要措施，避免事故的发生。
隧道监控测量和信息技术的落后主要是由于以下几个方面：①人的因素和结构影响数据的采集过程，进行测量错误，无法保证数据的真实性，也不能准确反映数据的真实性围岩变形。②监视和测量设备自动化程度低，信息化水平低，数据处理工作量大，占用大量的人力、物力，且容易出错，且不能反映实际情况结构的变形及时。③数据传输、存储和信息管理不能满足信息化的要求施工管理的要求，没有及时指导设计和施工。④预警预报滞后，不能及时指导和解决质量安全问题。
（二）隧道自动化检测技术概述以及现状
1.自动化检测技术概念
铁路隧道的建设管理、设计、施工、监理由不同单位承担，按照工作内容可分为施工管理、施工组织管理、设计管理和建设质量监督与管理，是一个复杂的体系。铁路隧道自动化建造可定义为将信息化、机械化、自动化、自动化技术与先进的隧道建造技术相融合，通过对地质、结构、机械、人员、材料等信息的全面感知、泛在互联、融合处理、主动学习和科学决策，面向隧道勘察、设计、施工、质量管控及建设管理，实现绿色高效、安全可靠的建造技术体系。
隧道自动化建造体系架构由自动化装备、智能感知、数据资源、智能决策、智能管控5个方面组成。智能装备直接服务于隧道施工，通过信息化技术实现远程监视、遥控遥感、精准定位和安全施工。智能感知层集中汇集各类智能装备、硬件传感器、触发装置、定位装置、采集分析芯片和扫描设备所感知或采集的装备自身、施工环境、工程地质条件、围岩条件、结构状态等信息资源，并传输至数据服务平台。数据服务平台作为数据资源的基础平台，汇集全国铁路隧道建设、运维期的各类数据信息，并将勘察设计数据、施工数据、监理数据、物资数据、质量评价和管理档案分类存储，供智能决策分析。智能决策是隧道自动化建造的核心与难点，涵盖统计学、工程统筹、人工智能等学科交叉耦合，灵活采用机器学习、深度学习、交互分析，在大数据汇集的基础上，实现智能进阶，为智能管控服务。智能管控是隧道自动化建造的最终目标与体现，涵盖动态化三维设计（BIM+GIS）、自动化施工和管理3个方面，实现三维图纸管理、动态施工管理、集成信息管理、监控量测管理、风险评估、可视化交底与虚拟建造，将一般意义上的隧道建设提升为自动化的建造。
2.隧道自动化检测技术的现状
（1）隧道建设空间关键要素多粒度实体化表达。隧址范围内及建设所涉及的局部区域组成隧道建设空间，其全要素地理信息采集、处理与时空数据模型构建，多模态、多粒度时空数据高效组织与分布式协同存储管理；多专业数据实时接入与探索性时空关联分析；复杂艰险山区铁路高精度空间位置服务与精密高程基准面构建；空天地一体化测绘多技术多源异构信息融合；综合构成关键要素多粒度实体化表达。
（2）自动化检测功能架构与自适应控制理论。自动化系统建造所需要涉及的包括物联网、云计算、移动万物互联、大数据、bim、gim等新兴信息技术,以及基于企业运筹学、管理学、工程学和经济学与企业系统信息工程学的理论,都可以是企业自动化系统建造的有机组成部分,自动化适应系统机构利用一个可调系统的各种输入量、状态变量及输出量参数来自动测试某种系统性能指标,根据系统测得的某种性能指标与系统给定的某种性能指标参数进行定量比较,自动化适应系统机构中的修改参数可以协调系统的性能参数,以便于保持系统测得的某种性能指标始终接近于系统给定的某种性能指标,或者说可以使系统测得的某种性能指标始终处于一个可调或接受给定性能指标的参数集合内。如何充分引入铁路工程行为控制论的基本技术思想,提出一种适用于我国铁路桥梁隧道工程建造全整个生命周期的成套铁路机械工程行为控制方式、电子远程数据传输、信息资源整合技术融合、材料适配等三优选等方面的自适应控制理论是需要解决的一个关键科学问题。
三、隧道施工安全的必要性
安全文明犹如一间办公室，里面的卫生干干净净，办公用品、桌椅等摆放整齐，一上班感觉心情舒畅，各项工作有条不紊。如果办公室乱糟糟，给人的感觉就是浑浑噩噩，办事没有条理性。找东西找不见办公效率低下；
如果我们把工地规划得整整齐齐，材料码放得规规整整，现场道路干干净净。不管是上级领导视察，还是相关部门检查，给人的感觉就是不一样，从第一印象就对项目给予肯定。我们的工人一上班看见工地整整齐齐，安排工作井然有序，就有一个好的心情、也对这一天充满信心。高有一个好的环境去干活，从某种程度上也改变了工人的情绪。对比以往发生的安全事故。调查报告从直接原因、间接原因分析得很详细。从安全文明层面去分析事故原因会有如下几点：
某段时间现场的混乱掩盖了安全隐患，管理人员无法有效去辨别；因现场混乱导致交通不便，一定程度上阻碍了管理人员去排查隐患。从心理学上分析，谁都不愿意靠近不好的物或事；详细策划现场，分阶段、分层次去推进安全文明工作，使安全文明成为常态化；时刻保持现场整齐，做好扬尘管控工作。按照了现代化的经营管理模式,使整个施工现场按照了现代化工程施工的管理要求合并保持良好的管理施工现场环境和规范施工现场秩序,这无疑是我国施工监理企业的一项非常基础性的管理。重要性不言而喻。增加对施工管理队伍的工作信心,并大大提高了工作效率。安全文明化的施工为每个同时参与工程建设的施工管理人员和全体工人们都提供了一把保护伞,使得整个施工管理队伍安全能够安心投入生产,打消施工个人安全上的顾虑,增加工作信心,集中精力留下去好好做自己的安全工作,提高整体工作效率;在一定很大程度上可以减少施工人员伤亡,确保安全顺利生产。隧道施工行业特别是高危污染行业、危险污染系数高,事故事件发生率高,如果企业发生安全事故生产重大事故,常常还会伴随有人员的伤亡,对人和个人、对人和企业、对人和社会公众造成巨大的经济损失;必须规范隧道施工管理程序,保证隧道工程质量。让工人一进场就能体会到项目的实力和高标准的要求。从安全文明层面为工程质量达到优良打下了基础；增强公司高层对项目的信心，在一定程度上获取优势资源。
四、自动化检测技术在隧道施工安全预警中的应用
（一）自动化检测技术在隧道施工安全预警中的应用内容
1.监测机器人技术
TS（TM）系列全站仪，是采用压电陶瓷驱动和软件控制的TPS（Total satation Positioning system）系统，ts(tm)系列智能地铁隧道仪表器又称"测量机器人",它以其独特的全站智能化、自动化监测性能广泛应用于城市隧道监测变形动态监测中,使隧道工人可以轻松自如地实时获取隧道变形动态观测相关数据,及时准确进行隧道监测变形预报。目前隧道结构监测主要采用的仪器的测角精度要求为0.5"级。
2. 三维实景激光图像扫描复制技术
三维实景激光图像扫描复制技术又被广泛称为三维实景图像复制技术。它主要是一种利用光学激光测距的光学原理,记录被激光测量的物体及其表面大量的密集的反射点的三维物体坐标、反射的频率和物体纹理等相关信息。结合一台计算机自动视觉与三维图像信息处理结合技术,将其图像扫描后的结果直接自动显示并成为物体点云(pointcloud:无数的物体点以自动测量的计算规则在一台计算机里直接呈现一个物体的扫描结果),可快速自动复建并输出被动观测物体目标的三维图像模型及点的线、面、体等各种三维图件图像数据。这样全面的地理信息分析能够带给中国人一种三维物体在平板电脑里真实动态再现的清晰感觉,因此,三维物体扫描成像技术在我国测绘地理领域通常被誉为"继GPS技术之后的一次技术革命"。
3. 视频位移监测系统
视频位移监测采用视频图像算法，通过远程非接触方式，监测被测物体的动态特性，进而取得被测对象的动态位移、振动模态等。视频传感器技术的基本原理是通过装有光学镜头的摄影机捕获一个时间段内结构的动态位移过程，再利用图像匹配技术和亚像素技术获得高精度的结构振动位移，通过坐标变换得到用距离单位表示的动态振动位移时程曲线.
（二）隧道施工安全预警中应用自动化技术的好处
设计方法方面，当前设计参数的自动化已有应用，代表当前技术水平，可通过GIS、BIM、大数据融合和自动化传感、感知、定位跟踪，最终实现绿色数字隧道与智慧隧道。而隧道智能辅助设计软件的开发是设计方法中的先行要素，主要集中在关键技术与软件开发两方面，其中关键技术主要包括变量设计技术、参数特征模型以及基于专业知识的自动化设计；软件开发体现在系统组成、隧道参数特征模型建立洞身衬砌标准库的搭设。
工艺工法方面，面向全断面或大断面开挖的钻爆法隧道、TBM隧道及预制装配式隧道首先实现各类台车工装的信息化高度融合施工，在施工过程中建立安全性控制系统，主要针对隧道掌子面安全性控制、洞身结构安全性控制以及二衬支护实际及步距的控制，以确保施工过程安全快速，建立面向施工期的监测检测机制与验收标准，并衔接运营期的周期、日常和重点检测监测。
标准规程方面,吸收新技术,优化围岩分级与设计参数匹配性,明确成套装备功能组成,各类台车装备的取费、定额、摊销等规定,制定面向自动化施工的各项验收标准和可推广的通用参考图。协同管控另一方面,简统化、集约化是要建立一套经济高效的工程管理体系,施工单位的工程管理管控平台信息数据管理应能与中国国家铁路集团有限公司(以下简称国铁集团)的协同工程信息管理管控平台数据共享一定数量关键工程数据,实现特殊施工技术装备与与机群之间,施工技术装备之间机群、特殊施工装备与间的协同工程管理管控平台之间工程信息管理数据的交流与信息数据处理的系统无缝相互集成。隧道全生命周期数据在大数据中心集中存储与分析,管理方面同时兼顾经济合理与技术可行。
结束语：
隧道监测与测量是掌握隧道变形和收敛的重要手段，指导隧道施工，提供施工安全可靠的技术保证。隧道自动预警监测管理系统是隧道监测与测量的重要组成部分是预警时的隐蔽性、不确定性和变异性特征隧道信息管理,必须正确掌握伪真信息,处理复杂信息,转变利用隧道信息管理中的信息,掌握隧道信息的物理运动变化规律,过滤和输出伪的真信息和复杂信息处理中的复杂噪声,使原始的假信息尽快转化成更为有用的真信息，以期取得更好的努力。
参考文献：
[1]张俊家,冷先伦,盛谦,等.自动化监测技术在隧道施工安全预警中的应用[J].公路工程,2019,044(002):14-18,68.
[2]王光泽.自动化监测技术在地铁隧道中的应用分析[J].城市周刊,2018,000(026):72-72.
[3]万许祥.灾害预警系统在益阳隧道施工监测中的应用[D].安徽理工大学.
[4]马宝君.对KJ110型公路隧道施工安全预警系统的应用研究[J].甘肃科技,2020(10).
[5]刘亮.自动化监测技术在地铁隧道施工中的应用[J].数字通信世界,2018,165(09):194.
[6]张昭.自动化监测技术在地铁隧道施工中的应用[J].自动化与仪器仪表,2017(7):178-179.