项目背景与行业痛点

深基坑、边坡、滑坡体、土石坝、堤防、路基、隧道以及矿山工程的变形，很多时候并不是首先从表面开始显现，而是先在土体、围护墙、桩体或结构内部某一深度形成侧向变形集中区。仅观察地表裂缝、表面沉降或单点倾斜，往往难以回答“变形发生在哪个深度、哪一段变化最大、变形是否正在向上下扩展”等关键问题。

传统活动式测斜通常需要人工携带测斜仪到现场，将探头逐段放入测斜管并人工读取。该方式适合周期性复测，但在高频连续监测项目中存在明显局限：作业人员需要重复进场，测量时间和人工操作条件难以完全一致，夜间、暴雨、施工封闭或偏远区域容易形成数据空档，而且很难及时捕捉短时间内发生的深层变形加速。

另一方面，深部位移监测不是简单读取一个倾角值。多个测斜单元沿深度方向串联后，需要建立准确的测段长度、安装方向、初始基线和坐标关系，再通过测段积分重构整条深度—位移曲线。如果基准、测段编号或安装方向管理不清，即使传感器本身精度较高，也可能造成后期工程位移解释困难。

在线式深部位移测斜系统通过固定埋设、多节连续测量、边缘计算和远程通信，将传统“人工逐孔复测”升级为“固定测段自动感知”。系统能够持续获得不同深度的三轴倾角、分段位移、累计位移及可选振动数据，更适合需要掌握深层变形过程和变形集中区位置的长期监测任务。

建设目标与监测目标

本项目建设在线式深部位移测斜系统，对围护结构、边坡岩土体、坝体、堤身、路基或其他目标结构内部不同深度的侧向变形进行自动化、连续化监测。

系统通过多节三轴测斜单元沿测斜管或指定结构方向布设，形成纵向感知链。各测段按照统一时钟连续采集X、Y、Z方向倾角，并结合测段长度计算分段水平位移和累计位移，最终形成完整深部变形断面。

监测目标包括不同深度三轴倾角、分段位移、累计位移、位移变化速率、深度—位移曲线、时间—位移曲线以及可选振动信息，同时记录供电、通信、设备质量状态和基线变更信息。

通过连续数据判断变形主要集中在哪一深度范围、变形是否持续发展、不同时间断面的位移曲线是否发生明显弯折，并为现场复核、工程施工调整和风险研判提供数据依据。

需求分析

在线式深部位移测斜首先要求监测链与被测对象形成长期稳定关系。测斜管、安装结构、测段方向和底部或参考端稳定性直接影响累计位移结果，因此系统设计必须从测点布置、安装结构和基准体系开始，而不能只关注传感器精度。

第二，需要较高角度分辨能力。深部侧向位移通常由多个小角度测段累计形成，单节角度测量误差会沿测段积分传播，因此高分辨率、稳定零点、温度特性和测段长度管理对于整条位移断面的准确重构非常重要。

第三，需要处理长期自动化监测中的数据可信性问题。施工振动、线缆异常、通信中断、供电不足、温度变化和个别单元异常均可能造成数据跳变。在线系统需要同时保存原始值、工程值、质量标记和设备状态，而不是只输出最终累计位移。

第四，深部测斜系统通常安装在基坑、边坡、矿区或野外环境，现场供电和固定网络条件有限。因此系统需要具备太阳能或储能供电、4G远程通信、本地缓存以及网络恢复后的自动补传能力。

总体解决方案

本方案采用S-IINC在线式深部位移测斜系统，由多节在线测斜感知链、边缘数据采集主机、安装与现场防护组件、太阳能或市电供电单元、4G通信单元以及SIYB智能监测平台组成。

在需要监测的围护墙、边坡、滑坡体、坝体或路基内部设置测斜管或配套安装结构，多节测斜单元按照设计测段长度依次布设，形成从稳定端到变形区域的纵向监测链。

各测斜单元通过RS485总线连接边缘采集主机。主机按照统一时间进行轮询采集，对各节角度数据进行标定系数换算、温度与零点补偿、质量判断，并根据测段长度计算分段位移和累计位移。

现场主机通过4G网络将数据上传SIYB智能监测平台。网络暂时中断时，现场继续采集和缓存；通信恢复后，再按照时间顺序补传数据，减少远程监测过程中的数据断点。

平台最终形成单测段趋势、整孔位移断面、多时刻变形曲线、变化速率、报警信息和运维记录，使技术人员能够从“角度变化”进一步看到“结构内部哪里正在发生位移”。

系统架构设计

在线深部位移测斜系统按照“纵向感知链—边缘计算节点—远程通信链路—数据平台”进行组织。

纵向感知链由多节三轴测斜单元组成，每一节对应一个确定的安装深度或测段位置。系统通过设备编号、测段编号、里程或深度信息建立传感器与工程位置之间的对应关系。

边缘计算节点负责统一采集、坐标方向管理、补偿换算、测段积分、累计变化、变化速率和异常状态判断，并保留本地数据副本。

远程链路以4G通信为主要配置，同时系统可根据项目条件配置以太网、蜂窝或其他通信方式。偏远区域可采用太阳能板和蓄电池组成独立供电系统。

SIYB智能监测平台负责多项目、多监测孔、多测段数据管理，并将原始角度、工程位移、质量状态、报警和运维事件统一到同一时间轴中。

监测内容与监测方法

系统以深度为主线组织监测数据。每一节测斜单元都有明确的安装深度、测段长度和坐标方向，实时输出X、Y、Z方向倾角。

X、Y方向通常用于计算两个正交方向的侧向变形，具体哪个方向代表基坑内外方向、边坡主滑方向或结构横向，应在安装阶段根据工程坐标统一定义。

单节倾角经测段长度换算后形成该段的水平位移增量。由稳定参考端开始，将各测段位移按照深度顺序累计，可得到不同深度位置的累计位移。

平台以深度为纵轴、水平位移为横轴绘制深部位移断面。不同日期或不同施工阶段的断面可以叠加显示，通过曲线弯折位置识别变形集中深度。

系统同时计算各测段位移随时间的变化速率。某一测段即使累计位移不大，但如果近期变化速率明显增加，也可以被单独列为重点关注位置。

对于配置振动功能的项目，可同步记录振动数据，用于辅助判断施工冲击、机械作业与测斜数据短时波动之间的关系。

技术原理与算法模型

在线式深部位移测斜的核心并不是直接测量整孔水平位移，而是先测量不同深度测段的倾斜角度，再通过几何关系逐段计算位移。

设第i个测段有效长度为Li，测得某一方向倾角为θi，则该测段在相应方向的水平位移分量可根据几何关系计算。工程中可依据具体坐标定义和算法采用ΔXi=Li×sinθxi、ΔYi=Li×sinθyi等形式进行换算；小角度条件下也可采用相应近似模型。

从稳定参考端向另一端逐段累加后，第n个深度位置的累计水平位移可表示为Xn=ΣΔXi、Yn=ΣΔYi。由所有测段累计结果即可重构完整深部位移断面。

实际系统计算不能仅依赖角度公式，还需要考虑初始基线。安装稳定后，各测段初始角度被记录为基准，后续位移计算以相对于初始状态的角度变化为基础，以降低安装初始姿态本身对工程位移结果的影响。

多个测段积分会产生误差传播，因此系统需要同时保存每节原始倾角、测段长度、基线、温度状态和工程位移。出现异常时，可以从累计位移逐级追溯到具体测段，而不是只看到最终断面结果。

对于长期在线运行，边缘端还可进行温度补偿、零点补偿、异常跳变识别和变化速率计算。任何基线、测段长度、坐标方向或传感器替换都应记录版本，防止不同配置阶段的数据被直接连续积分。

系统功能设计

系统提供多节同步采集、深度位置管理、三轴角度显示、测段位移计算、累计位移重构、变形断面展示、趋势分析、质量诊断、报警管理和远程运维等功能。

测段管理功能能够保存每节传感器编号、安装深度、测段长度、坐标方向和初始值，使现场安装信息与平台数据保持一致。

断面重构功能将各测段工程位移自动组合为完整深度—位移曲线，并支持多个时间点曲线叠加，便于观察变形位置是否发生变化。

趋势查询功能可以选择任意深度测段，查看该位置角度、分段位移、累计位移或变化速率随时间的变化。

质量诊断功能用于识别越量程、数据跳变、漂移、设备断线、供电不足和通信异常，并将这些状态与正常工程位移数据区分显示。

报警功能支持单测段位移、累计位移、变化速率、持续时间以及组合条件判断，并可在异常阶段提高上报频率。

硬件组成与配置方案

系统硬件主要包括多节三轴在线测斜单元、连接组件、测斜管或配套安装结构、边缘数据采集主机、RS485通信线缆、现场防护箱、4G通信模块、天线、太阳能板、蓄电池、防雷接地及安装附件。

单节测斜单元资料长度约1000毫米，可根据实际监测深度配置不同节数。需要监测20米深度时，可按照设计测段和安装结构配置相应数量；并非所有项目都必须采用固定相同节距，应结合工程要求和产品配置确定。

多个测斜单元通过RS485串联组网，与边缘采集主机连接。每个测段设置独立设备地址，由主机统一轮询读取，减少多节系统中大量独立通信终端的配置。

野外或无市电场景可采用太阳能板加蓄电池供电；施工现场或固定结构项目也可根据条件采用稳定市电和后备电源。

通信采用4G远程上传，监测数据直接进入SIYB平台。设备数量较多或现场分区明显时，可按照监测孔或区域设置多个边缘采集节点。

核心设备参数

S-IINC在线式深部位移测斜系统采用X、Y、Z三轴测量。X/Y角度范围资料为0～360°，Z方向为0～±90°，具体以项目坐标定义和算法配置为准。

角度分辨率为0.0001°，绝对精度资料标称±0.001°。需要特别说明的是，单节角度精度并不等于最终深部位移系统精度，累计位移结果还受到测段长度、安装质量、测斜管、基准及积分误差等因素影响。

长期稳定性资料标称0.05°/月，温度零漂资料标称在-40～+85℃范围内为±0.0007°/℃。

抗冲击能力资料标称2000g，启动时间0.5秒，适合需要快速启动和存在一定机械冲击的工业现场。

单节采用RS485输出，供电DC 12V，单节工作电流资料标称40mA，绝缘电阻不低于100MΩ。

单节结构长度约1000毫米，采用耐磨、防水、防油、宽温双屏蔽线缆，环境工作温度范围为-45～+85℃，资料标称防护等级IP67。

系统通信配置支持4G；供电可采用太阳能加12V 12Ah蓄电池，太阳能板资料标称30W。数据上报周期可在1分钟至24小时范围内设置，并支持异常情况下加密上报。

上述参数用于系统设计和设备选型。最终设备节数、坐标方向、供电、通信、精度、线缆及附件配置应以项目配置表、出厂检验记录和合同技术协议为准。

软件平台与数据展示

SIYB智能监测平台针对深部测斜数据采用“项目—监测孔—深度测段”的管理方式。用户进入某一监测孔后，可以直接查看整孔各深度测段的状态，而不是在大量独立传感器数据中逐个查找。

实时页面可显示各测段X/Y/Z倾角、分段位移、累计位移、可选振动或温度以及节点供电和通信状态。

深部位移断面是平台的重点展示方式。系统根据各测段安装深度绘制当前变形曲线，并可选择多个历史时间点进行断面对比，直观看出位移峰值和曲线拐点所在深度。

平台还提供单测段时间趋势，可查看某一固定深度在施工前、开挖阶段、降雨过程或长期运营期间的位移演化。

基线与质量管理模块统一保存初始值、零点、温度补偿、校准、异常标记、人工复核和测段更换记录，避免长期运行后丢失数据解释背景。

平台支持报表、权限管理、远程参数、断网补传、设备诊断、标准协议及项目数据接口，便于客户自行查看，也可按项目要求接入已有监测系统。

数据分析与智能应用

深部位移数据最有价值的部分不是单一最大值，而是“深度、时间和位移”三者之间的关系。平台可对不同日期的变形断面进行叠加，从而判断变形是否始终集中在同一深度。

如果某一深度长期形成稳定弯折，并且该位置上下测段位移差持续扩大，可以将该区域作为重点剪切或结构变形区进行工程分析。

对于基坑围护结构，可分析开挖不同阶段墙体或桩体位移曲线的变化，观察最大水平位移位置是否随开挖深度发生迁移。

对于边坡和滑坡体，可结合主滑方向，将X/Y两个方向转换为顺坡和横坡方向，分析潜在滑带附近变形量及发展速度。

对于土石坝和堤防，可长期比较不同高程测段的内部侧向变化，判断坝体内部变形是否表现为整体缓慢位移或局部集中变形。

当系统接入雨量、温度、荷载、施工阶段或视频数据后，可将深部位移曲线与外部工况统一到同一时间轴。例如比较强降雨后某一深度位移速率是否明显增加，或分析基坑某次开挖工序后特定测段是否开始持续变形。

预警机制与决策支撑

在线深部测斜预警应同时关注“位移量”和“位移位置”。同样大小的位移，如果发生在不同深度或不同施工阶段，其工程意义可能完全不同，因此平台支持按监测孔和测段分别设置规则。

单测段预警用于识别某一深度分段位移异常；累计位移预警用于判断某一深度相对于稳定端的整体变化；变化速率预警用于发现近期变形加快；持续时间条件用于降低施工振动或短时波动造成的误报警。

系统可以设置正常、关注、预警和报警等不同状态。当某一深度尚未达到最终控制值，但位移连续多个周期增长且变化速率同步上升时，可提前进入关注状态。

多个相邻测段同时出现同方向变化时，可视为更大范围的结构或土体变形特征；若只有单个测段突然大幅跳变且伴随设备质量异常，则应优先检查传感器、线缆和安装状态。

报警阈值不能由传感器厂家根据产品精度直接给出，应由建设、设计、监测和管理责任方结合风险评估、设计文件、初始基线和现行规范确定。系统负责按确认后的规则自动执行。

项目实施方案

在线测斜项目的前期工作重点是确定需要回答的工程问题，例如监测围护墙最大水平位移位置、识别边坡潜在滑带，还是观察坝体内部长期侧向变形。不同风险模式决定测孔位置、深度和测段配置。

现场勘察阶段应调查结构与地质条件、预计变形方向、稳定参考区域、测斜管安装条件、施工影响、雷电、供电、4G信号及后期维护空间。

测斜管或安装结构完成后，应按照设计方向固定坐标轴和正方向。多节传感器按顺序安装，每一节必须记录设备编号、深度、测段长度和通信地址。

系统完成连接后，对整个RS485监测链进行通信检查，并配置边缘主机采集周期、温度补偿、4G上报周期和平台测段映射。

在结构相对稳定阶段建立初始角度和初始位移断面，并采用人工测斜或项目认可的基准测量方式进行必要比对。初始断面一旦投入正式计算，不应无记录随意修改。

试运行阶段需要验证数据完整率、重复性、断面合理性、4G通信、断网缓存、补传和报警逻辑。确认测段方向和累计位移计算正确后，再进入正式在线运行。

运维服务保障

系统运维采用“孔—测段—设备”三级档案管理，保存每个监测孔位置、孔深、坐标方向、测斜管信息、传感器编号、测段长度、安装日期和初始基线。

运行期间平台持续检查各测段通信和供电状态。当单节设备离线时，可以快速定位到具体深度，而不需要对整条监测链逐一排查。

边缘采集主机在通信异常时继续缓存数据，4G恢复后按照原时间顺序补传，并进行数据完整性校验。

现场应定期检查测斜管、孔口保护、线缆、防水连接、太阳能板、蓄电池、采集箱和防雷接地状态。重大施工、爆破、强降雨或其他异常工况后，可根据项目要求进行专项复核。

如果某一测斜单元需要更换，应记录原单元终止时间、新单元起始时间以及重新建立基准的过程，不能直接将不同设备的零点数据无缝拼接。

测段长度、坐标方向、基线、算法参数和报警阈值发生变更时均应保留历史版本，使任何一个时间点的累计位移结果都能够追溯到当时使用的计算条件。

项目优势与方案价值

在线式测斜与人工活动式测斜最大的区别在于，多节传感器长期固定在指定深度，系统能够自动获得连续时间序列，不需要每次重新下放探头，从而减少人为操作差异和监测空窗。

三轴测量使系统不仅能够观察一个方向的侧向变形，还可以根据工程坐标分析两个正交方向甚至空间姿态变化，更适合复杂结构和实际变形方向不完全确定的项目。

0.0001°角度分辨率和资料标称±0.001°绝对精度为小角度测量提供基础，同时平台明确区分“单节角度精度”和“累计位移系统精度”，避免将传感器参数直接等同于整孔工程位移精度。

系统在现场完成测段积分、累计位移、变化速率和质量判断，将大量传感器原始数据直接转化为工程人员更容易理解的深度—位移曲线。

4G通信、太阳能供电、本地缓存和异常密报功能，使系统适合深基坑、山区边坡、矿山及其他缺少固定网络和人员长期值守的项目。

SIYB平台同时保留原始值、工程值、基线、质量状态、工况事件、报警和处置过程，形成完整监测证据链，而不是只提供一张实时曲线。

应用场景

本方案适用于深基坑围护结构监测，可沿地下连续墙、支护桩或测斜管连续获取不同深度水平位移，分析最大变形位置及开挖过程中变形断面的演化。

适用于边坡和滑坡体深部变形监测，可识别潜在滑带附近的变形集中深度，并与地表位移、雨量和地下水数据联合分析。

适用于土石坝、堤防及水利水电工程，可监测坝体或堤身内部不同高程位置的侧向变形。

适用于公路、铁路路基及高边坡，可观察施工或运营期间土体深层位移发展。

适用于隧道及地下工程，可监测施工扰动影响区域或结构周围深部侧向变形。

适用于露天矿山边坡、排土场及大型岩土工程，可与GNSS、裂缝、雨量等监测设备组成多参数风险监测系统。

效益分析

监测连续性方面，固定式在线测斜能够按分钟、小时或项目规定周期自动采集，减少人工活动式测斜不同测次之间的大量时间空档。

风险识别方面，深度—位移断面不仅说明“发生了多少位移”，还能够说明“位移主要发生在哪里”，有助于技术人员更快定位变形集中区。

施工管理方面，基坑开挖、边坡治理、坝体施工等过程可以与深部位移曲线同步对照，为施工阶段调整和加密监测提供数据支持。

运维方面，太阳能、4G、本地缓存和远程平台减少频繁现场读取数据的需求，特别适合高边坡、矿区和偏远地质灾害点。

资料管理方面，系统自动积累原始角度、分段位移、累计位移、报警、工况和设备状态，为阶段监测报告、治理前后对比及长期安全管理提供连续资料。

标准规范与政策依据

深基坑围护结构在线测斜项目可结合GB 50497-2019《建筑基坑工程监测技术标准》确定监测内容、控制要求和报警管理方式。

变形测量及基准设计可参考GB 50026-2020《工程测量标准》。

用于混凝土结构的监测项目，可根据实际适用范围参考GB/T 51416-2020《混凝土结构监测技术标准》；建筑与桥梁项目可结合GB 50982-2014《建筑与桥梁结构监测技术规范》。

房屋建筑相关变形监测可参考JGJ 8-2016《建筑变形测量规范》。

露天煤矿边坡项目可结合GB/T 37697-2019《露天煤矿边坡变形监测技术规范》。

具有外壳防护要求的设备可参考GB/T 4208-2017《外壳防护等级（IP代码）》；采用MODBUS通信协议时，可参考MODBUS Application Protocol Specification。

不同项目适用标准存在差异，具体监测孔布置、测段长度、预警控制值、验收指标和数据应用方式应根据项目风险等级、设计文件和实施时有效的标准规范最终确定。

成功案例

成功案例应以实际已实施且取得公开授权的项目为准。典型深基坑围护结构在线测斜项目可在围护墙或支护桩内部设置测斜管，并沿深度方向布置多节三轴在线测斜单元，组成连续深部位移感知链。

基坑开挖前建立初始位移断面。随着土方分层开挖，系统持续获取各测段角度并自动计算分段位移和累计位移，在平台中形成不同施工阶段的深度—水平位移曲线。

当某一深度附近的曲线弯折持续增加，或该区域位移变化速率明显高于其他测段时，系统按照项目设定规则产生关注或预警信息。技术人员可结合支撑施工、开挖深度和人工监测结果进行现场复核。

项目全过程可形成初始基线、原始角度、分段位移、累计位移、深度断面、报警处置和运维记录。以上内容属于基于S-IINC系统能力编制的典型实施场景，不作为欣仰邦既有客户业绩或量化监测成果声明。

参考文献

[1] GB 50497-2019，《建筑基坑工程监测技术标准》。

[2] GB 50026-2020，《工程测量标准》。

[3] GB/T 51416-2020，《混凝土结构监测技术标准》。

[4] GB 50982-2014，《建筑与桥梁结构监测技术规范》。

[5] JGJ 8-2016，《建筑变形测量规范》。

[6] GB/T 37697-2019，《露天煤矿边坡变形监测技术规范》。

[7] GB/T 4208-2017，《外壳防护等级（IP代码）》。

[8] MODBUS Application Protocol Specification。

[9] 在线测斜、三轴倾角测量、测段积分及深部位移断面重构相关技术资料。

[10] SIYB产品配置表、出厂检验记录、测点表及项目技术协议。