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雷达卡
一、基坑监测的应用背景
随着城市化进程的不断推进，基坑工程在深度与规模上持续扩展。此类工程极易受到多种因素影响，包括土体特性、邻近建筑结构、地下水位变化、周边交通负荷，以及设计方案的合理性与施工流程的规范性等，这些都可能引发难以预估的安全隐患。
传统基坑监测手段多依赖人工测量和定期巡检，效率较低；而一般的自动化监测设备则存在测量精度不足、布线复杂、施工成本高等问题，已难以满足现代工程对高精度、实时响应、高效运行及低成本控制的综合需求。在此背景下，变焦视觉位移监测仪应运而生，成为新一代智能监测技术的重要代表。
二、优势对比分析
2.1 与人工监测方式的比较
| 序号 | 对比项 | 人工监测（如全站仪） | 变焦视觉位移监测仪 |
|---|---|---|---|
| 1 | 精度与误差 | 受限于人眼识别能力，读数过程易产生误差，整体测量精度偏低 | 采用高精度硬件设备与算法处理，机器自动采集数据，反应迅速且无读数偏差 |
| 2 | 实时性 | 受制于人工操作速度，需现场采集并后期处理数据，通常只能周期性巡查，无法实现实时监控 | 可自定义监测频率，按设定周期自动采集数据并上传至安锐云平台，实现对基坑变形状态的实时反馈 |
| 3 | 智能化程度 | 仅能提供基础监测数值，缺乏系统化分析与评估能力 | 具备智能预警机制与数据分析功能，能够全面评估基坑结构健康状况 |
| 4 | 工作效率 | 需要大量人力投入进行现场巡视与测量，工作强度大、效率低 | 实现自动化连续监测与数据处理，支持7×24小时不间断运行，显著提升作业效率 |
2.2 相较于普通自动化设备的优势
| 序号 | 对比项 | 普通自动化设备 | 变焦视觉位移监测仪 |
|---|---|---|---|
| 1 | 精度 | 受测量原理、元器件量程、设备性能及环境温度等因素限制，监测范围与精度有限 | 通过千万像素图像处理推算结构位移，最高可达微米级精度，不受天气与温度变化干扰 |
| 2 | 设备及维护成本 | 每个测点均需安装独立传感器，总体成本较高；故障排查需逐个检查，维修复杂 | 测点仅需设置靶标，支持多断面、多点位共享主机，平均单点成本低；故障时只需排查主机即可 |
| 3 | 安装与布线 | 通常需拉设电缆串联所有传感器，在高危或复杂场景中布线困难 | 采用非接触式测量方式，测点处仅安装靶标，无需供电线路与通信布线，安装简便快捷 |
三、系统设计依据
- 《建筑深基坑工程施工安全技术规范》JGJ 311-2013
- 《建筑基坑支护技术规程[附条文说明]》JGJ 120-2012
- 《建筑基坑工程监测技术标准》GB 50497-2019
- 《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程[附条文说明]》JGJ 167-2009
- 《复合土钉墙基坑支护技术规范[附条文说明]》GB 50739-2011
四、系统构成与运行原理
变焦视觉位移监测系统是一套融合光学成像、机械控制、电子传感、边缘计算、AI图像识别与云端软件平台于一体的综合性自动化监测体系。该系统主要由编码靶标、变焦视觉位移监测仪、安锐云平台及多种终端设备组成。
基于变焦机器视觉技术，系统利用特殊波段成像识别方法与无源靶标配合，将采集到的位移数据实时传输至安锐测控云平台，从而实现对大空间范围内多个断面、多个测点的非接触式、高精度水平与竖向位移监测。
五、系统核心特点与优势
- 非接触式二维位移监测：无需在每一个监测点安装复杂仪器，仅需布置靶标即可完成水平与竖向位移的同步监测。
- 多断面、多靶标自动扫描：通过变焦镜头自动调节焦距，远近靶标均可清晰成像，实现多个剖面、多个目标点的全自动轮询测量。
- 无需额外照明补光：搭载新一代夜视成像技术，使用特定波段进行图像捕捉，无需外接补光灯或照明装置，简化系统结构。
- 最高达微米级测量精度：配备高分辨率图像传感器与亚像素识别算法，测量精度可达微米级别，确保数据可靠性。
- 无源靶标设计，免布线供电：靶标可为定制标识、金属片、打印纸张或喷涂标记等形式，无需电源连接与线路铺设，部署灵活便捷。
六、基坑监测解决方案
6.1 监测内容
本方案围绕变焦视觉位移监测仪在基坑项目中的实际应用展开，重点针对基坑结构表面位移情况进行监测，涵盖水平位移、竖向位移及裂缝发展等关键指标。同时，系统还可间接获取地下水位、降雨量、温湿度等相关环境参数，全面反映基坑表面的形变趋势，为工程安全管理提供科学决策支持。
6.2 测点布置原则
监测点的布设应依据设计院提供的基坑设计文件、地质勘察报告、抗震设防等级、支护桩直径及结构受力分析结果，确定关键结构性能参数，并将测点设置于基坑的关键受力部位。对于高差较大或结构薄弱区域，应适当加密布点，以保障整体结构安全。
测点应布设在内力集中、变形显著的关键特征位置，确保能真实反映该区域的实际状态及其动态变化趋势。
监测点数量与间距要求：
- 开挖深度 ≤ 7m 的三级基坑：监测点间距不大于 20m；
- 开挖深度 > 7m 的一级或二级基坑：监测点间距不大于 10m；
- 每种典型坡段至少设置 3 个监测点。
特殊位置的测点布设：
在支撑结构中内力较大或起控制作用的构件上应设置监测点。此外，基坑各边中部、阳角区域以及地质条件复杂的区段也必须布设监测点，确保全面覆盖风险区域。
为确保监测工作的高效性与准确性，监测点的布设应避开各类障碍物，保障通视条件良好，便于开展持续观测。同时，监测系统的安装不应干扰施工正常进行，尽可能降低对现场作业的不利影响。
在实际布设过程中，监测点的具体位置、间距以及其与基坑边坡边缘的距离，需结合施工现场的实际地质、地形和施工组织情况进行灵活调整。例如，在支护桩区域可适当缩短监测距离，以更全面地捕捉基坑变形的发展趋势。
通常情况下，每10米左右设置一个监测点较为合理。若采用静力水准仪或激光传感器方案，在200米的监测范围内，每个测点均需独立安装传感器，预计需部署超过20个设备，导致整体系统成本显著上升。相比之下，变焦视觉位移监测系统具有明显优势：每新增一个靶标测点所需成本较低，只要处于设备视野覆盖范围内即可自由增设，无需额外布线或增加复杂硬件，极大地降低了扩展成本。
6.3 监测设备安装
变焦视觉位移监测仪的安装选址必须科学合理，确保仪器主机与所有靶标测点之间保持通视状态，并能完整覆盖基坑的关键区域及重要设施。一般建议在基坑四角选择稳固位置各安装一台监测仪（安装示意图见下文）。若现场无硬化路面，则需浇筑边长为600mm的立方体混凝土基础，并预埋钢支架，以确保监测墩台的稳定性。由于该设备属于高精密光学仪器，即使是微小的热胀冷缩也可能影响测量精度，因此基础结构必须牢固可靠。
调整监测仪时，应尽量将靶标置于视野中心区域，但避免靶标与主机完全共线排列，以防多个靶标在视野中相互遮挡，影响识别效果。
① 围护结构水平位移、沉降与倾角监测
根据项目实际情况，在基坑围护结构上安装相应数量的编码靶标后，接通电源即可自动运行。系统无需现场手动框选靶标或进行繁琐调试，便可实现对基坑围护结构的水平位移、垂直沉降及桩身倾斜（监测方向垂直于监测仪法线方向）等二维位移参数的自动化连续监测。设备通过智能识别视野内的靶标，实现非接触式测量，无需拉线或敷设电缆，节省人力与材料成本，操作简便，支持巡回扫描模式。
借助编码靶标对围护结构变形的实时监测，能够动态掌握基坑施工过程中的整体稳定状态与安全性能。
② 基坑地表沉降监测
针对可能发生地表沉降的区域，应在相应位置布置测点靶标。监测仪应安装在远离沉降影响区且地基稳定的地点，同时确保其视野能够涵盖全部地表沉降监测靶标。通电后，可通过手动框选或由系统自动识别靶标，启动地表沉降监测功能。此外，系统还具备高频采集沉降区域测点振动频率的能力。
通过对地表沉降情况的持续监控，结合编码靶标数据，可及时掌握基坑整体的稳定性变化，为安全管理提供依据。
③ 基坑环境辅助监测
变焦视觉位移监测系统还可集成多种环境参数监测功能，间接评估影响基坑稳定性的外部因素，如降雨量、温湿度、土壤含水率、土体内部测斜数据及土压力等。只需将相关环境传感器接入监测仪接口，无需额外配置网关或重新布线，即可实现位移数据与环境数据的融合分析。
多维度的数据综合有助于从不同角度深入分析基坑稳定性，提升风险预警的准确性和科学性，从而有效预防潜在地质灾害的发生。
（2）特殊基坑形态下的监测策略
对于宽度较小的长条形深基坑，可在一侧布设单台监测仪，即可完成对两端围护结构的水平位移、沉降及桩身倾斜的自动化监测。实测可达1000个测点，理论上仍可进一步扩展。靶标尺寸统一，最大监测长度可达400米。新增测点仅需安装靶标，无需布设线路或安装传统传感器，安装便捷，支持巡回扫描监测。需要注意的是，随着测点数量增加，单次扫描周期相应延长，监测频率会略有下降。
6.4 后期维护
系统安装完成后，鉴于变焦视觉位移监测仪为微米级高精度测量设备，建议为其加装保护罩，防止雨水直接冲刷、强风震动以及粉尘堆积造成镜头模糊或视线受阻。
考虑到温度变化引起的轻微热胀冷缩可能影响测量精度，建议在立柱基础上再浇筑300mm厚的混凝土加固层，增强结构稳定性。同时，推荐在墩台、立柱及保护罩外表面包裹保温棉，以减小温度波动带来的形变干扰。
后期需定期开展巡检与维护工作，重点检查内容包括：镜头清洁度、视野是否被遮挡、靶标是否被杂草覆盖、表面是否有灰尘或雨渍附着等直接影响监测质量的问题，做到早发现、早处理。
监测数据可存储于安锐云平台或本地存储设备中，即使在网络中断的情况下也能保证数据不丢失，便于后续调取与分析。基于实时采集的基坑监测数据，管理人员可随时掌握围护结构的安全状态，直观查看位移变化趋势。一旦监测值超过预设阈值，系统将自动触发预警机制，通过现场声光报警、平台弹窗提示及短信通知等多种方式，第一时间提醒相关人员采取应对措施，切实保障基坑施工安全。
实际应用案例分析
湖北某重点建筑项目作为市、区级重点项目，致力于打造高新技术发展与低碳循环经济示范工程，推动湖北地区资源整合、技术研发与技术集成三大平台建设。为确保基坑开挖期间的结构稳定与施工安全，同时为后续工程决策提供可靠数据支撑，项目方对基坑本体的支护结构顶部实施了变形监测。
该项目沿基坑两条长边分别布设了一条地表位移监测轴线，每条轴线上每隔10米设置一个支护结构位移测点，共计布设36个靶标测点。每条监测轴线配备一台变焦视觉位移监测仪，用于实时监测各靶标的沉降与水平位移情况。监测仪布设于开挖影响范围之外的短边边缘位置，并为每台设备建造了稳固的混凝土支墩，确保主机运行稳定。
京公网安备 11010802022788号
