地铁是一种特殊的地下工程，空间狭小、环境复杂，隧道在地面建筑设施和地下施工环境的影响下时常出现变形，而随着我国地铁线路开通数的增加，相应的地铁事故频繁发生，给国家和个人带来巨大的经济损失。为确保地铁周边环境及设施的安全，使地铁隧道施工能够顺利进行，加强施工过程中的地铁隧道监测和基坑具有非常重要的意义。地铁隧道变形监测具有高精度、高频率和高时效性的特点，但是地铁隧道变形监测环境复杂，天窗时间段，存在安全隐患，传统人工作业模式难以满足地铁监测的要求。采用全天候、自动化的变形监测方式是地铁隧道监测的最优方案，全站仪自动化变形监测系统可以对变形监测区域进行全天候、高精度、高频率、安全稳定的数据采集分析，生成变形曲线和变形报告，预测安全事故、消除隐患，保证地铁的安全施工和运营。

1 地铁工程自动化监测分析

完整的自动化监测系统主要是指没有人员干预的条件下进行数据自动化观测记录，处理储存信息，实现报表编制和预警预报等功能，通过一系列的软件、硬件构成。基于测量机器人自动化变形检测系统主要包括以下几个方面，测量机器人监测站、计算机控制系统、CDMA通信网以及英特网、基准点与变形监测点。

1.1 自动化全站仪

在监测过程中，自动地开展整平工作，调焦和正导向观测，对数据自动化记录，能够自动化识别以及对准功能。只要将仪器对目标对准，便能对目标棱镜自动寻找，开展自动瞄准并进行锁定，实时监测，监测效率得到了大幅提升。

1.2 自动化实时监测系统软件

在变形实时监测系统过程当中SMOS自动化系统软件，在有线和无线控制仪器基础上，通式监测点和仪器前，对设置在自然物体上的监测点以及目标设施开展动态化的三维坐标监测，并通过近距离差分后，使其精度达到亚毫米级，不仅自动化程度高，而且具有很高的精度，同时非常便捷与自动，还能自动化实时化的处理数据。

1.3 结构安全评价

此项工作是通过结构安全评价系统实现，主要包括对数据的分析监测，历史数据的定期监测，对标准数据进行设定，分析监测结构，如分析建筑物的稳定性以及安全性，对全部的结果进行显示、存档以及储存，在此基础上生成安全检测报告以及评估报告。

2 基于物联网技术的地铁施工安全预警体系设计思路

2.1 感知层

利用物联网技术，将视频监控、智能测斜管、光电式双位移计、压力传感器、超声波水位计、空隙水压力计、应力计、轴力计、超声波测距仪等信息采集设备按监测设计要求安装于施工现场监测点，用于收集施工现场的各类信息。

2.2 数据传输层

位于工地前端的信息采集设备通过互联网、有线通信和无线通信等，将底层采集到的信息与上层服务器进行连接和交换。

2.3 数据处理层

从底层感知层采集到的原始数据不仅数量大，而且含有大量重复且对用户无用的，所以需要数据处理层对原始数据进行滤波降噪、整合处理，并能生产原始数据汇总、分析的报表、图表等，可以供用户查询、使用。

2.4 数据应用层

要实现对工程施工安全的预警功能，需要对采集到数据做特殊处理。例如对于地铁施工地表沉降问题，可以用人工神经网络、卡尔曼滤波、ARIMI等模型，构建地表沉降预测模型，使用户提早掌握沉降的未来走势，并根据设置的阈值实现预警功能。

2.5 服务层

利用终端设备，为用户提供可视化操作平台，实现预警信息的实时响应。基于物联网技术的地铁施工安全预警架构如图1所示。

图1 基于物联网技术的地铁施工安全预警架构

3 基于物联网技术的施工安全预警功能模块

3.1 地铁工程本体施工安全风险预警

地铁工程本体施工安全预警指标主要包括支护桩（墙）顶部水平（竖向）位移、支撑轴力、锚杆拉力、地表沉降、地下水位、管片结构竖向位移、管片结构净空收敛、初期支护结构拱顶沉降和初期支护结构净空收敛等。通过位移、应力等传感器来获取监测数据，并将数据传输给系统中心处理，得出即时变化值及变化速率和预测的变化值及变化速率，根据事先设置好的阈值，进行及时预警。

3.2 地铁工程施工设备监测预警

文章来源：《物联网技术》 网址: http://www.wlwjszz.cn/qikandaodu/2021/0722/2073.html