一、邊坡監測的概述

1.1 邊坡監測的背景

隨著中國經濟的快速發展，公路、鐵路、水利、電力、礦山等基礎設施建設越來越多，而邊坡作為基礎設施的重要組成部分，其安全性和穩定性直接關系到整個工程的安全和效益。近年來由于高速公路邊坡滑坡災害引發的事故頻繁發生，高速公路滑坡災害造成的后果是不容小覷的，輕則阻斷交通，重則造成重大的經濟損失和人員傷亡。因此，邊坡監測成為預防災害、保障生命財產安全的重要手段。

1.2 當前邊坡監測的不足

傳統的邊坡監測主要依靠人工巡查配合全站儀、水準儀等簡易設備，這些設備在實際應用中存在人工成本高、測量精度低、實時性差等較多不足，同時，由于施工現場環境復雜，存在一定的安全隱患。

①高風險：人工監測需要現場進行測量和觀察，特別是在一些高風險的邊坡區域，人員安全難以得到保障。

②高成本：人工監測需要耗費大量的人力和時間，成本較高。同時，在一些偏遠地區或地形復雜的地區，人工監測的難度和成本也會增加。

③誤差較大：人工監測容易受到人為因素和環境因素的影響，如天氣、地形等，導致測量誤差較大，數據精度較低。

④難以持續監測：人工監測難以實現持續監測和實時預警，需要人員定期進行測量和觀察，無法及時發現和預警邊坡失穩等問題。

⑤數據管理和分析難度大：人工監測獲取的數據難以實現有效地管理和分析，難以對邊坡的狀態和趨勢進行全面的評估和預測。

隨著物聯網技術、傳感器技術、機器視覺技術和大數據分析技術的快速發展，邊坡監測手段從傳統的地面測量轉變為現代智能化、自動化監測系統，能夠實時、連續、準確地獲取邊坡變形信息。采用變焦視覺位移監測儀，加強數據處理和分析能力，完善預警系統。

1. 基于變焦視覺位移技術的邊坡健康監測系統

2.1 設計依據

1. 《建筑邊坡工程技術規范[附條文說明]》GB 50330-2013

2. 《建筑邊坡工程鑒定與加固技術規范[附條文說明] 》GB 50843-2013

3. 《建筑結構檢測技術標準》GB/T 50344-2019

4. 《滑坡防治設計規范》GB/T 38509-2020

2.2 主要監測內容設計

邊坡主要監測內容設計包括以下幾個方面：

①表面位移監測：通過變焦視覺位移監測儀監測邊坡表面的水平位移和垂直位移，通過定期測量各點的位置變化，計算出邊坡表面的位移量，從而了解邊坡的變形情況，判斷其是否穩定。

②裂縫監測：裂縫是邊坡破壞的主要形式之一，通過變焦視覺位移監測儀在裂縫兩端安裝測點靶標即可監測裂縫的位置、長度、寬度等，可以了解邊坡的裂縫發展情況。

③環境因素監測：降雨量、溫濕度、土壤含水率等也會影響邊坡的穩定性，通過變焦視覺位移監測儀接入環境監測傳感器即可監測降雨量、溫濕度、土壤含水率的變化，無需網關、重新拉線，了解其對邊坡穩定性的影響。

④視頻監測：當數據超出閾值時還可遠程查看現場實時視頻畫面、下載歷史視頻，避免現場測點誤觸，導致上限預警。

綜上所述，可通過變焦視覺位移監測儀直接或間接對邊坡完成監測。通過對邊坡進行全面地監測和分析，獲取邊坡的各項參數和變化情況，判斷其穩定性和安全性，為災害預警和治理提供科學依據。

1. 系統結構

系統主要由變焦視覺位移監測儀、編碼靶標、安銳云及多設備終端組成。靶標自帶編碼信息，無需用戶標定設置及調試，變焦視覺位移監測儀智能識別靶標編號和對應的位移數據，通過自帶的無線網絡上傳到云平臺，即可在終端獲取位移信息，實現結構位移的非接觸式測量。

4.1 邊坡表面位移（水平位移、沉降）監測

1. 監測儀安裝在邊坡臺階上，這是監測邊坡滑動或坍塌理想的方向，但由于現場條件有限，一般臺階均為滑動面，無可靠穩定的區域安裝儀器，所以現場應用中，該安裝方式也應用較少。在邊坡遠離相對滑動面的一端穩固的地方（若沒有混凝土地面，需先制作邊長為600mm立方體混凝土基礎）安裝變焦視覺位移監測儀，在邊坡測點處安裝好靶標，監測儀需要看到所有測點，靶標應盡量正對監測儀且靶標相互無遮擋，將變焦視覺位移計上電后即可智能識別視野范圍內的靶標，即可實現邊坡整排臺階的水平位移、沉降的自動化監測。監測儀為非接觸式測量，測點只需要安裝靶標即可，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。若需對某測點高頻采集，則其他測點巡回掃描會暫時停止。通過編碼靶標對邊坡的表面位移監測，可以了解邊坡的穩定性和安全性。

1. 監測儀安裝在邊坡前方，該安裝方式對于邊坡較小、測點較為集中，或者邊坡臺階無穩定區域的情況，運用也較為廣泛，可以選擇在邊坡正前方（對面）穩固且視野開闊的地方安裝變焦視覺位移監測儀（無穩定地面需澆筑砼基礎），無需現場人工調試，插電即可實現邊坡表面位移自動化監測，機器自動可識別變焦視野范圍內的所有靶標。

2. 這種安裝方式也可以監測邊坡的水平位移、豎向位移，但其水平位移不是邊坡正前方最不利的水平位移，而是左右側的位移（監測方向如圖所示），一般參考意義不大，但豎向位移也可直接反映出邊坡的實際位移，這種安裝方式一般選擇定焦版單斷面的即可實現自動化監測，無需選擇高配版的變焦監測功能，節省成本。

4.2 邊坡裂縫監測

裂縫監測時，監測儀的安裝監測方向建議與裂縫的發展方向一致，這樣監測的測點數量是最多的，且相對的監測精度是的。若裂縫是水平時，一般監測儀安裝在邊坡臺階穩固且視野開闊的地方（無穩定地面需澆筑砼基礎），若裂縫是垂直時，一般監測儀安裝在邊坡正前方或對面穩固的地方，盡量能看到裂縫所有測點，然后在裂縫兩側安裝靶標，靶標應盡量正對監測儀且靶標相互無遮擋，無需現場人工調試，插電即可實現邊坡裂縫自動化監測，還可設置高頻采集，獲取相應的振動頻率。

4.3 邊坡環境監測

變焦視覺位移監測儀可間接完成其他影響邊坡的穩定性因素（降雨量、溫濕度、土壤含水率、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，不同的角度剖析邊坡穩定性，更準確地評估邊坡的穩定性，從而采取有效的措施來預防地質災害的發生。