| 產地類別 | 國產 | 應用領域 | 綜合 |
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一基坑監測的背景
隨著城市建設的發展，基坑深度和規模也在不斷擴大。基坑工程易受到土體性質、鄰近建筑物、地下水位、周邊交通等環境，以及設計合理性和施工工序的影響；可能引發不可預測的安全事故。
然而，傳統的基坑監測方法往往依賴于人工測量和定期巡查的低效手段，普通的自動化監測設備存在精度不夠、施工布線成本高等問題，已經不能滿足現代化高精度、實時性、高效率、低成本的監測需求；因此，變焦視覺位移監測儀應運而生。
二、優勢對比分析
2.1 與人工監測的對比
2.2 與普通自動化設備的對比
三、設計依據
? 《建筑深基坑工程施工安全技術規范》JGJ 311-2013
? 《建筑基坑支護技術規程[附條文說明]》JGJ 120-2012
? 《建筑基坑工程監測技術標準》GB 50497-2019
? 《濕陷性黃土地區建筑基坑工程安全技術規程[附條文說明] 》JGJ 167-2009
? 《復合土釘墻基坑支護技術規范[附條文說明]》GB 50739-2011
四、系統組成與工作原理
變焦視覺位移監測的基坑結構安全微米級監測系統集光學、機械、電子、邊緣計算、AI識別、云平臺軟件等技術為一體的自動化系統。系統由編碼靶標、變焦視覺位移監測儀、安銳云及多終端組成。基于變焦機器視覺原理，采用特殊波段成像識別技術和無源靶標，將監測數據實時傳輸至安銳測控云平臺，實現非接觸式大空間、多斷面、多測點的高精度水平、豎向位移的自動化監測。
五、系統特點和優勢
①非接觸式二維位移監測：無需在每個測點上都安裝儀器設備，只需安裝或貼裝一個靶標即可實現二維位移監測。
②多斷面，多靶標自動掃描測量：基于變焦自動控制鏡頭，遠近的靶標均可清晰成像，實現多個斷面，多個靶標測點的自動化監測。
③無需額外照明補光：新一代夜視技術，采用特殊波段成像，無需外加補光燈及照明設備，簡化了系統的組成。
④微米級高精度測量：采用高分辨率圖像傳感器及亞像素技術，精度可達微米級。
⑤無源靶標，無需供電排線：采用無源靶標，可以是定制的靶標、一塊金屬片、打印的紙張甚至是噴涂的靶標均可清晰成像識別，無需排線供電。
六、監測解決方案
6.1 監測內容
變焦視覺位移監測的基坑結構安全微米級監測本解決方案圍繞變焦視覺位移監測儀在基坑項目的應用進行設計，主要對基坑結構的表面位移進行監測，包括水平位移監測、豎向位移監測和裂縫監測等。同時，系統還可以間接進行地下水位、降雨量、溫濕度等，全面反映基坑表面的變形狀態，為工程安全決策提供科學依據。
6.2 監測點位布置
測點布設需按照設計院的基坑設計文件、地質勘察文件、抗震防護等級、支護樁直徑以及結構受力計算來得到結構性能指標，進而將測點布設在基坑的關鍵位置，同時在基坑高差較大等薄弱部位增加測點數量，以保證結構的安全。
① 監測點的布置應滿足監控要求：監測點應布置在內力及變形關鍵特征點上，確保能夠反映該區域的實際狀態及其變化趨勢。
② 監測點數量與間距的確定：開挖深度不同的基坑，其監測點間距也有所不同。例如，開挖深度不超過7m的三級基坑，監測點間距不大于20m；而開挖深度超過7m的一、二級基坑，監測點間距不大于10m。此外，每一典型坡段應至少設置3個監測點。
③ 特殊位置的監測點布置：對于支撐內力較大或在整個支撐系統中起控制作用的桿件上，應設置監測點。同時，基坑每邊中部、陽角處和地質條件復雜的區段也應布置監測點。
④ 便于監測與減少干擾：監測點的位置應避開障礙物，便于監測。同時，監測點的布置應不妨礙監測對象的正常工作，并應減少對施工作業的不利影響。
⑤ 考慮現場具體情況：監測點的位置，包括間距，以及距基坑邊坡邊緣的距離，應根據現場具體情況而定，可減少支護樁的監測距離，來獲取更完整的基坑形變趨勢。
綜上，正常10米左右就要一個監測點，若使用靜力水準儀或激光傳感器，在兩百米的監測距離下，單個測點就需要安裝一個傳感器，將近安裝20多個傳感器，大大增加了整套設備的成本，變焦視覺位移監測系統每增加1個靶標測點的成本并不高，在視野范圍內靶標測點想裝就裝，無需考慮高額成本。
6.3 監測設備安裝
首先需要對監測儀安裝點進行科學合理的選址和布局，務必確保儀器和所有測點靶標之間能夠通視，全面覆蓋基坑的重要區域和關鍵設施。變焦視覺位移監測儀一般在基坑的四角穩固的位置（安裝位置如圖）各安裝一臺，（若無硬化的路面，需澆筑邊長為600mm立方體混凝土基礎，預埋鋼支架，保證監測儀的墩臺的穩固，因為變焦視覺為高精密儀器，墩臺稍微的熱脹冷縮都將會影響監測精度）。
同時需調整變焦視覺位移監測儀位置，使靶標在視野的正中間，但靶標不能與主機處于同一直線，避免視野中的靶標相互有所遮擋。
①圍護結構水平位移、沉降、傾角監測
（1）根據項目特點，基坑安裝好一定數量的靶標后，接上電源，無需現場進行復雜的靶標框選和調試，即可實現基坑水平位移、沉降、樁身傾斜（傾斜監測方向與監測儀法線方向垂直）的二維位移自動化監測，機器自動識別視野范圍內的靶標，非接觸式測量，無需拉線布線安裝傳感器，節省勞動力、成本，方便快捷，巡回掃描監測。通過編碼靶標對圍護結構變形情況的監測，可以實時了解基坑施工的整體穩定性和安全性。
（2）若基坑的邊寬度較小的長條形深基坑，則只需在一側安裝一臺即可實現兩端圍護結構水平位移、沉降、樁身傾斜的自動化監測，實測測點可達1000個，理論還可增加測點數量，且靶標大小一致，監測長度可達400米，測點只需要安裝靶標即可，無需拉線布線安裝傳感器，方便快捷，巡回掃描監測，測點數量越多，相對的監測頻率會降低。
②基坑地表沉降監測
在可能發生地表沉降的地方安裝測點靶標，將監測儀安裝在遠離沉降區域的穩定地域，且能看見所有地表沉降區域靶標的地方，然后再插上電源，手動框選靶標或監測儀智能識別視野范圍內的靶標，即可實現基坑地表沉降監測，還可實現沉降區域測點的振動頻率高頻采集。通過編碼靶標對基坑地表沉降情況的監測，可以實時了解基坑的整體穩定性和安全性。
③基坑環境輔助監測
變焦視覺位移監測儀可間接完成其他影響基坑的穩定性因素（降雨量、溫濕度、土壤含水率、土體內部測斜、土壓力等），僅需在儀器接口接入環境監測傳感器（或其他監測項的傳感器）即可，無需外加網關采集器、重新拉線，實現環境監測和位移監測數據綜合分析，以不同的角度剖析基坑穩定性，更準確地評估基坑的穩定性，從而采取有效的措施來預防地質災害的發生。
6.4 后期維護
整體安裝完成后，因為變焦視覺位移監測儀屬于微米級高精度測量設備，建議在主機上安裝保護罩，以保護主機不被雨水直接沖刷、強風及粉塵造成的振動及視線遮擋。同時輕微的熱脹冷縮都將會影響監測精度，建議在立柱上繼續澆筑300mm的混凝土加固層，以保證立柱的穩定，同時建議在墩臺、立柱以及保護罩均覆蓋保溫棉，以減少溫度引起的熱脹冷縮對監測精度產生的影響。
后續需要定期的巡檢和維護，包括但不限于鏡頭擦拭、視野阻擋、雜草遮擋靶標灰塵及雨跡擦拭等直接影響監測的問題，及時發現并處理潛在問題。
變焦視覺位移監測儀可將監測數據存儲在安銳云平臺或本地儲存（無網絡也可儲存）中，方便后續查詢和分析。通過基坑實時監測數據，可以實時了解基坑圍護結構的安全狀況，實時顯示基坑位移變化情況。當位移量超過預設閾值時，系統自動觸發預警機制，現場聲光預警、平臺彈窗以及短信預警，及時通知相關人員進行處理，為基坑的安全施工提供保障。
六、實際應用案例分析
湖北某建筑項目是市、區重點建設項目，項目建成發展實施低碳循環經濟的示范工程，帶動湖北資源整合、技術研發、技術集成三個平臺建設。為保證基坑開挖過程中的穩定安全、評價基坑的穩定性能并為后續工程措施提供設計依據，對基坑本體的支護結構頂部位移開展變形監測。
項目共沿基坑的兩條長邊布設兩條地表位移監測軸線，測線上間隔10米布設一個支護結構位移測點，共設置36個靶標測點，每條監測軸線采用1臺變焦視覺位移監測儀對靶標測點的沉降和水平位移進行監測，變焦視覺位移監測儀設置在開挖影響區以外的短邊邊緣，另在每臺變焦視覺位移監測儀需要安裝穩固的混凝土支墩，以保證主機的穩定性。
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