摘要

廣東省因復雜的地形地貌與亞熱帶季風氣候影響，邊坡失穩與基坑坍塌風險突出。隨著粵港澳大灣區建設加速，傳統監測技術難以應對動態變形、空間限制及惡劣環境挑戰。晨穹公司研發的線纜式全柔性傾角儀，通過高分子復合纖維材料、分布式MEMS傳感網絡及抗干擾算法，實現了毫米級精度與連續場監測能力。工程實踐表明，該技術可提前預警漸進式變形，降低45%運維成本，并支持多參數數據融合分析。結合廣東省“十四五”地質災害防治規劃，柔性傳感技術將推動工程安全監測向“數字孿生”模式演進，為智能建造與城市安全提供核心支撐。

關鍵詞

邊坡監測；基坑工程；全柔性傾角儀；地質災害預警；

隨著我國城市建設和工程建設的快速發展，公路、鐵路、礦山、水利等部門都涉及到大量的邊坡與基坑問題 ，且涉及范圍非常廣泛 。基坑工程在基礎設施建設中仍將占據重要地位 。然而，隨著基坑工程進一步向大深度、大面積、 周邊環境更加復雜的方向發展 ，基坑開挖施工風險高、施工難度大。近年來基坑工程事故不斷，主要表現為圍護結構破壞 ，基坑塌方以及大面積滑坡，基坑四周道路開裂與塌陷，相鄰地下設施變位與破壞，臨近建（構）筑物開裂與倒塌。隨著粵港澳大灣區城市群建設加速，高層建筑、軌道交通、地下管廊等工程密集施工，邊坡與基坑的安全監測已成為工程領域的核心痛點。其地形復雜多樣，山地、臺地、沖積平原交錯分布，加之亞熱帶季風氣候帶來的強降雨頻發，使得邊坡失穩、基坑坍塌等地質災害風險顯著。2021年全省新增地質災害隱患點中，邊坡與基坑問題占比達63%（數據來源：廣東省自然資源廳）。傳統點式監測設備受限于剛性結構與低時空分辨率，難以滿足復雜工程需求。本文以晨穹線纜式全柔性傾角儀為研究對象，探討其技術特性在廣東省城市建設、工程建設應用價值。

一、廣東邊坡/基坑監測的特殊挑戰

1.地質脆弱性 

   珠江三角洲軟土、粵北風化巖層等復雜地層易受降水滲透影響，傳統剛性傳感器難以適應土體微變形導致的安裝結構破壞。  

2.空間限制 

   城市密集區基坑常毗鄰既有建筑，監測設備需具備毫米級精度與微小位移捕捉能力，而常規傾角儀受制于剛性結構易產生監測盲區。

3.動態監測需求 

   臺風季單日降雨量可達300mm以上，要求監測系統具備分鐘級響應能力，傳統人工巡檢存在嚴重滯后風險。

二、晨穹線纜式全柔性傾角儀的技術突破

全柔性傾角儀是一種高精度、高靈敏度的傾斜角度測量設備，采用柔性材料與傳感器技術結合，適用于復雜地形和動態環境下的長期監測。產品核心優勢在于柔性結構設計，工作原理是通過MEMS（微機電系統）或光纖技術，結合加速度計、陀螺儀等元件，實時感知物體相對于重力方向的姿態變化，可適應彎曲、扭轉等形變場景的連續監測，輸出角度數據。安裝更方便，監測更全面，精度更高，還可結合加速度數據實現動態姿態實時分析。

技術突破

1、材料革新

  采用高分子復合纖維纜體，可隨土體變形自主貼合，避免傳統金屬傳感器因形變導致的測量失真。其全柔性基于仿生學原理設計的纜體（彈性模量≤2GPa），可承受200%拉伸形變。

2、多節點感知網絡（高精度和動態測量）

采用溫度補償算法和濾波技術，測量精度達±0.01°，分辨率0.001°， 消除振動、電磁干擾影響，支持多軸傾斜監測。支持多節點組網監測，覆蓋大范圍監測區域。 適用于寬溫、振動等復雜環境（如車輛運動、機械振動）。支持高頻采樣（如100Hz以上），適用于運動狀態下的實時姿態監測，相比點式傳感器監測覆蓋率提升400%。

3、小型化與集成化

 MEMS技術推動傳感器體積縮小（可達硬幣大小），通過電路設計，將所有元器件集成于61mm×14mm×9mm的小型結構內，重量輕，且功耗低，便于嵌入復雜設備或狹小空間，體積較傳統設備縮減70%以上。在空間敏感場景中實現“無感化監測”適合長期無人值守場景。  

三、工程建設實踐中的價值

1、預警前置化，可提前捕捉到漸進式傾斜并出發預警系統，避免經濟損失造成的整體滑移事故，較傳統設備靈敏度提升6～8倍。

2、成本優化，柔性部署特性使單項目傳感器用量減少60%，配合LoRa無線組網技術，綜合運維成本降低45%。

3、數據融合應用，通過對接BIM管理平臺，實現傾斜數據與地下水位、土壓力等多參數耦合分析，為支護結構動態調參提供決策支持。

四、行業發展趨勢

隨著《廣東省地質災害防治"十四五"規劃》的實施，智能監測設備滲透率正以年均27%的速度增長。晨穹研發的線纜式全柔性傾角儀解決了廣東特殊地質條件下的監測難題，其“感知-分析-決策”閉環體系為新型城鎮化建設提供了安全保障范式。該技術的推廣將加速巖土工程領域從經驗驅動向數據驅動的轉型升級。

未來該技術的規模化應用可構建地質災害概率預測系統（精度預期＞85%），不僅降低了工程風險，更加推動工程安全監測進入智能化新階段，其經濟效益與社會安全價值的乘數效應正在顯現。