一、我國水下隧道發展歷程 

中國工程院院士錢七虎認為：“19世紀是橋的世紀，20世紀是高層建筑的世紀，21世紀為了節約能源、保護環境，人類要大量利用地下空間，因此，21世紀對人類來說是地下空間的世紀。"

放眼世界，1994年建成的英吉利海峽隧道，完成了英法兩國“兩個多世紀的理想"；日本青函隧道修了20多年；俄羅斯人修白令海峽隧道的“百年夢想"至今還沒眉目；而已經擁有跨海大橋的中國，已將海底隧道——渤海海峽跨海通道（煙大海底隧道）納入國家“十四五"規劃。

2004年，武漢長江隧道破土動工，2008年12月28日，武漢長江隧道通車運營，中華民族實現了“隧穿長江"的夢想，在長江57米深處，中國人成功攻克高水壓、強透水、超淺埋等水底盾構掘進難題。

2014年，世界直徑最大的雙層盾構隧道——揚州瘦西湖隧道建成通車，實現了我國雙層盾構隧道修建技術的重大突破。同年，外徑15.0米、世界上已建成的直徑最大的盾構隧道之一—杭州錢江隧道通車運營，這也是在錢江強涌潮作用下修建水下隧道。

遇水架橋是千百年來人類的習慣做法，隨著水下地質勘探技術、施工水平的提高，以及地面交通壓力的不斷增長，水下交通隧道以其少拆遷、不影響航運和水域生態環境，不受天氣、大風、大霧影響，可以全天候運營，而且具有很強的抵抗災難災害和突發事件的能力等*優勢逐漸成為當今跨越江河湖海的新選擇。

從技術上看，眾多水下隧道的開通，也為我國在這一領域提供了很好的技術支持，并開啟了從大江邁向大海的新時代。

2010年廈門翔安海底隧道建成通車，項目形成的“鉆爆法海底隧道修建技術"以“里程碑式"的作用，已推廣應用到多座跨江越海工程；6年后，采用盾構法施工的地鐵海底隧道也在廈門盾構始發，而在相鄰省份的珠海，我國首條于外海建設的沉管隧道——港珠澳大橋沉管隧道，是公路沉管工程。

二、安全監測在水下隧道中的應用

水下隧道(海底隧道)，所處地質條件、內部環境比較復雜，若在施工期、運行期發生災害，均會造成重大的經濟損失與不良的社會影響。國內外調查研究表明，建成的隧道有相當比例存在襯砌裂縫和滲漏水等病害現象，威脅隧道內行車安全、影響交通質量，縮短隧道的維護周期與使用年限。

國外隧道結構安全監測技術研究起步較早，特別是日本、歐洲等公路隧道較為發達的國家。在國內，重要的水下隧道工程也建立了結構安全監測系統 ，比如南京玄武湖隧道、廈門翔安隧道、南京長江隧道、廣州洲頭咀隧道、揚州瘦西湖隧道等等。

通過建立隧道結構安全監測長系統，對工程建設期、運營期的結構、環境性狀作全過程的監測 ，以科學、準確地評估病害對結構承載能力、承載狀態的影響規律和影響程度，可以為工程的維護、保養、安全決策及病害診治提供科學依據。

水下（海底）隧道健康監測系統配置

1.設計原則

監測特征斷面應根據隧道地質條件及環境條件確定；監測的主要控制因素應根據受力特點確定；監測特征點及相應的監測項目可根據結構分析計算結果確定。

2.選型原則

性能穩定、質量可靠、耐用、技術參數符合國際、國內規范要求，包括電纜、護管及其他附屬設施；監測設施設備的使用年限應盡可能與隧道的設計使用年限一致。

3.主要監測特征包括（不限于）

（1）工作條件監測

土壓力、水壓力、覆蓋層厚度、地層變形、腐蝕等。

（2）結構受力監測

混凝土應力、鋼筋應力、錨桿內力、接觸面壓力、路面稱重監測等。

（3）結構變形監測

結構沉降變形、撓度、裂縫、收斂變形、振動變形等。

（4）結構材料監測

表面碳化深度、混凝土強度變化、鋼筋腐蝕程度等。

（5）環境量監測

有毒有害氣體、大氣顆粒物監測、能見度監測、視頻攝像監控。

4.系統配置

隧道健康監測系統由傳感層、傳輸層、數據處理層三部分組成，系統拓撲圖如下圖所示。

基于上述監測的眾多的監測特征量，對應的傳感器類型是多種多樣的，信號傳輸模式也不盡相同，包括模擬量與數字量信號；其要求的采樣率也分為靜態監測與動態監測。

 是否有一種數據采集器能同時滿足上述的測量要求，同時保證性能穩定、數據可靠？答案是肯定的。

三、Campbell Scientific 數據采集與處理系統

Campbell Scientific為適應不同工況下的監測環境與監測要求，研發的數據采集與處理系統。新一代CR6、GRANITE數采系統，多功能萬能端子可直接適配各類傳感器信號；內置靜態/動態數據采集接口與VSPECT分析模塊；24位分辨率；獨立通道，1K數據采樣率；支持RS485，SDM，SDI-12，CPI，Ethernet多種通訊測試接口。包括：WIFI和RF多種可選版本；可實現隧道內的無線遠程傳輸，解決信號電纜、光纜布線等復雜性。

1.測量性能

2.穩定性

3.集成度

（1）集成靜態應變、位移及環境等傳感器信號接入

（2）集成動態信號加速度、動應變等傳感器信號接入

4.環境適應性和供電

（1）太陽能板或電池供電，非常適應異常氣候

5.信息處理與反饋

隧道結構安全預警與綜合評估系統是對在線監測與人工巡測數據進行統一的處理與分析，對隧道結構進行異常診斷、預警及結構安全性態評估。

Campbell數據采集控制平臺Loggernet

多功能數據采集控制平臺，擁有40多年產品研發過程的技術精華與沉淀，兼容Campbell所有數據采集器，*的安全控制技術。

程序運行采用二進制編碼，導入與導出均經軟件二次編譯，確保程序不能為第三方查看或運行；平臺內置安全管理模塊，對用戶進行安全級別管理，確保設備與程序的操控安全。

多軟件平臺支持

6.數據傳輸與安全

（1）通道復用

（2）兼容多類型通信協議

（3）CPI

（4）多重存儲方式

（5）多重加密保護

（6）Security Codes

（7）PakBus/TCP Password

（8）TLS

（9）PakBus Encryption Key

參考資料及引用：

（1）廈門翔安海底隧道的若干結構監測技術

（2）水下隧道結構貨健康監測技術規程

（3）文中部分圖片引用自網絡及中國鐵建