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一、系统背景
由于隧道可以缩短里程、保护环境、改善线形、改善公路通车条件，因此，现代高速公路，遇到复杂地形和地质条件，大都采用隧道建筑。而隧道是在地下的隐蔽工程，地下地质条件复杂，存在许多潜在、无法预知的地质因素，属于线状工程，有的规模较大，可长达几公里数十公里，往往穿越许多不同的环境空域和时域，工程条件往往比较复杂，有时环境十分恶劣，稍有不甚，就会造成塌方、沉陷、突泥涌水、支护结构变形、人员和设备伤害等等，进而严重影响隧道安全。为了确保隧道工程安全、及时预报险情，除了对隧道进行加固、维护之外，对隧道工程的安全和稳定状态的监测和评估也十分重要。
随着技术的进行，现代施工和养护要求的提高，对监测的需求也相应的提高了，传统的人工监测的方法越来越难以满足监测的实际需求。在线安全监测作为实时的在线监测手段，相对人工监测优势明显。
二、设计思路
系统的可靠性和数据的真实性是这套系统的设计关键，系统的管理和维护，在设计时也应充分考虑方便、安全、准确、可靠。
数据采集控制器控制各现场采集器完成隧道应变、振动、温度、沉降等动态响应信号的采集并存储，并将数据通过网络远距离传输至远程监控室数据中心，用户在监控室可以通过监测软件将所有数据提取并进行分析。
由于隧道比较长，防止信号长距离传输收到干扰，在被监测隧道各监测断面位置安装数据采集控制器，将传感器信号接入至此位置采集控制器后通过网络直接将数据发送至监控室服务器保存，保障了数据采集系统的可靠性。
三、系统架构
系统组成：
监测预警系统主要由监控中心、通信网络、终端设备、测量设备等四部分组成。
1）监控中心：
主要硬件：服务器、客户端、移动数据专线或无线数据传输模块
主要软件：操作系统软件、数据库软件、监测系统软件、防火墙软件
2）通信网络：GPRS或4G或NB-IOT或WIFI
3）终端设备：测控终端、数传终端，市电供电、太阳能供电、电池供电可选
4）测量设备：温度计、水压计、应变计、单轴倾斜计、表面裂缝计等
四、实现功能
1）24小时实时监测：对隧道变形、受力、环境等全自动化在线监测，实时掌握隧道整体施工/运行的安全状态。
2）多重分级预警：数据异常时，系统会触发相应三级报警机制，第一时间以短信、邮件、微信等形式通知用户。
3）应急预案处理：从专家库直接提取相应处理办法，及时采取人员介入、封锁道路等办法，将安全隐患消除在萌芽状态。
4）结构损伤机理研究：对结构损伤机理的宏观分析、结构变形及破坏趋势研究、归纳演绎。
5）提供参考依据：监测数据的存储，为今后同类工程设计、施工提供类比依据。
6）行业规范标准形成：制定出适合结构健康监测的安全评价标准体系，形成行业标准规范。
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