“光纤传感技术该技术比传统方法更适合在恶劣的隧道环境下工作和进行长距离、大面积的远程监测，正逐渐发展成一个贯穿隧道施工与运营两大阶段的、长短期相结合的科学监测手段。”(长安大学公路学院院长-谢永利）
一、监测背景
隧道施工受山体、地质及水文等条件影响，安全事故时有发生；运营期隧道随着使用年限的增加又将出现开裂、渗水、变形等病害，给交通安全带来不小威胁，因此，对于隧道进行实时监测具有重大意义。
二、系统介绍
针对隧道所处复杂环境，我们研发光纤隧道结构安全监测子系统，采用高精度传感器，可实现隧道应力/应变、温度、沉降、位移等物理量实时监测及安全预警，实时监测隧道围岩变形、拱顶沉降、净空收敛、土体塌方等多种危险情况，实现隧道智能化管理，为提高隧道运行管理水平和运行效率提供数据基础。
三、监测内容
监测类别 | 序号 | 监测内容 | 监测设备 | 监测目的 |
环境监测 | 1 | 温度湿度 | 光纤光栅温湿度计 | 保障隧道的安全运营、保护隧道结构和设备为安全分析提供数据支持。（湿度过高可能加速隧道混凝土结构的碳化过程，导致混凝土强度降低，从而影响隧道结构的耐久性。温度变化产生的应力可能导致隧道结构产生裂缝或变形，影响隧道的安全性和使用寿命。） |
2 | 大气环境 | 二氧化碳、一氧化碳传感器 | 隧道运营过程中，如出现通风条件不好或车辆尾气排放超标，可能导致CO₂和CO等有害气体浓度升高。对其进行实时监测，可以及时发现并处理有害气体超限的情况，确保隧道内行车人员的安全。 | |
3 | 火灾监测 | 分布式光纤测温设备 | 预防隧道内电缆短路火灾发生及发现因交通事故、电气事故等导致的火灾，以保障人员安全、减少财产损失、提高应急处理能力。这对于确保隧道的安全运营具有重要意义。 | |
变形监测 | 4 | 净空收敛 | 柔性测斜仪/激光测距仪/ 分布式若光栅应变光缆 | 评估隧道结构稳定性、预警和防范隧道变形、优化隧道设计和施工、指导隧道维护和修复以及保障行车安全。 |
5 | 不均匀沉降 | 光纤静力水准仪/ 分布式若光栅应变光缆 | 不均匀沉降可能导致隧道结构产生裂缝、变形甚至破坏。通过监测隧道的不均匀沉降情况，可以及时发现并处理可能存在的安全隐患。保障隧道结构安全、预防地质灾害、指导隧道维修与加固以及保障行车安全。 | |
6 | 衬砌裂缝 | 光纤位移计/ 分布式若光栅应变光缆 | 通过长期持续监测衬砌裂缝的发展变化，分析出裂缝的变化速度及变化规律。根据这些分析结果，对裂缝的未来发展趋势做出预测，以便提前采取措施进行预防和修复 | |
7 | 衬砌应变 | 光纤表面应变计/ 分布式若光栅应变光缆 | 隧道衬砌应变状态直接反映了隧道结构的受力情况和稳定性。通过监测衬砌应变及时发现隧道衬砌中的异常应变，从而预警潜在的结构风险，如裂缝、变形等。 | |
8 | 孔隙水压力 | 光纤渗压计/振弦式渗压计 | 监测空隙水压力的变化及时发现隧道结构中的异常情况，如渗水、裂缝等。隧道空隙水压力的变化与地质条件密切相关，监测空隙水压力的变化同时可以预测地质灾害的发生趋势，如地下水位的上升、山体滑坡等。从而为隧道结构的安全性评估、地质灾害的预测、施工指导以及设计和运营的优化提供科学依据。 |
四、系统特点与优势
ü 零点漂移小，使用寿命长，可实现隧道全生命周期精准监测；
ü 传感端无需供电，本质安全；
ü 多参量串联测量，可实现隧道准分布式监测；
ü 传感一体，长距离监测，适用隧道内通信信号弱的环境。
五、综合系统平台功能
综合系统平台采用当前主流的SOA标准体系架构设计，具有兼容性、可拓展性、可靠性优势，并支持多终端查询和分级预警。