工程监测管理如何实现科学化与智能化？
在现代工程建设中，工程监测管理已成为保障项目安全、提升施工质量与效率的关键环节。无论是桥梁、隧道、高层建筑还是水利设施，一旦出现结构变形、沉降异常或材料老化等问题，都可能引发严重安全事故甚至灾难性后果。因此，建立一套科学、高效、智能的工程监测管理体系，不仅关乎工程本身的安全运行，也直接影响投资效益和社会公共安全。
一、什么是工程监测管理？
工程监测管理是指在工程项目全生命周期内，通过部署传感器、数据采集系统和信息化平台，对关键部位的位移、应力、应变、温度、湿度、振动等参数进行实时监控，并结合数据分析与预警机制，及时发现潜在风险并采取应对措施的综合管理过程。它贯穿于设计、施工、运营维护等各个阶段，是确保工程质量和安全的重要技术支撑。
二、为什么要重视工程监测管理？
1. 预防重大安全事故
近年来，国内外因监测缺失导致的工程事故屡见不鲜。例如：某地铁隧道施工过程中因未及时发现围岩变形，最终造成塌方；某高层建筑地基沉降超限而未被察觉，导致结构裂缝扩大。这些案例说明，缺乏有效监测意味着将风险置于“未知状态”，极易酿成不可逆损失。
2. 提升施工效率与成本控制
科学的监测数据可以指导施工方案优化，避免盲目开挖或过度加固。比如，在基坑支护中，若能精准掌握土压力分布和墙体变形趋势，就能合理调整支撑间距与顺序，既保证安全又节省钢材和工期，实现“安全+经济”的双赢。
3. 满足法规与验收要求
我国《建设工程质量管理条例》《建筑基坑支护技术规程》等文件明确规定，重大工程必须实施监测。同时，许多政府投资项目在竣工验收时需提供完整监测报告作为依据。这不仅是法律责任，也是工程质量可追溯性的体现。
三、工程监测管理的核心内容
1. 监测对象识别与布点规划
不同类型的工程有不同的监测重点。例如：
- 深基坑工程：关注支护结构位移、地下水位变化、周边建筑物沉降。
- 大跨度桥梁：测量索力、主梁挠度、温度梯度影响。
- 高坝大库：监测渗流、扬压力、坝体变形。
布点应遵循“关键部位优先、覆盖全面、兼顾经济性”原则，避免盲区，也要防止重复冗余。
2. 监测手段与设备选型
当前主流监测技术包括：
- 传统人工测量：如水准仪测沉降、经纬仪测位移，适用于小规模或临时性工程。
- 自动化监测系统：集成GNSS、激光扫描、光纤光栅、倾角仪、应变计等多种传感器，实现全天候自动采集。
- 物联网与边缘计算融合：利用无线传输（LoRa/NB-IoT）和本地AI处理能力，提高响应速度和抗干扰能力。
建议根据项目特点选择组合式方案，例如：核心区域用高精度自动化设备，辅助区域采用低成本人工巡检，形成多层次防护体系。
3. 数据采集与传输机制
稳定可靠的数据链路是监测系统的生命线。常见做法有：
- 有线通信（RS485/以太网）适合固定场所，抗干扰强但布线复杂。
- 无线通信（Wi-Fi/4G/5G）便于灵活部署，但受信号强度影响。
- 边缘节点预处理 + 云端集中分析：降低带宽占用，提升实时性。
推荐使用MQTT协议进行消息订阅发布，支持多终端接入与异构设备兼容。
4. 数据分析与预警机制
监测数据的价值在于解读。单纯记录数值无意义，必须转化为决策信息：
- 阈值报警：设定安全红线（如沉降速率＞3mm/d），触发短信/APP推送。
- 趋势预测：基于时间序列模型（ARIMA、LSTM）预测未来变化趋势。
- 多源融合诊断：结合气象、地质、施工日志等外部数据，判断异常成因。
典型应用案例：某高速公路边坡监测系统通过AI算法识别出降雨后土壤含水率上升与裂缝扩展的相关性，提前72小时发出滑坡预警，成功规避险情。
四、工程监测管理的挑战与对策
1. 数据孤岛问题
许多单位仍存在“重硬件轻软件”倾向，监测设备各自为政，数据无法互通，形成“信息烟囱”。解决办法是统一标准接口（如IEC 61850）、建设统一数据中台，打通从感知层到管理层的全流程。
2. 专业人才短缺
既懂工程又懂数据的复合型人才稀缺。可通过校企合作培养、内部培训认证等方式缓解。鼓励工程师参与BIM+IoT+GIS融合项目，提升跨领域协同能力。
3. 成本压力与价值认知偏差
部分业主认为监测费用过高，不愿投入。事实上，每万元投入可避免数十万甚至百万级损失。应加强宣传典型案例，推动“预防为主”理念深入人心。
4. 法规滞后与执行不到位
虽然国家已有相关规范，但在地方层面落实仍有差距。建议推动省级以上主管部门出台实施细则，将监测纳入项目审批前置条件，并引入第三方评估机制强化监督。
五、未来发展趋势：向智能化迈进
1. 数字孪生赋能监测决策
构建物理工程与数字模型同步运行的“孪生体”，实现虚实联动。例如：将监测数据注入BIM模型，动态可视化展示结构健康状态，辅助管理人员快速定位问题区域。
2. AI驱动的智能预警系统
利用深度学习训练异常模式识别模型，相比传统阈值法更灵敏准确。如某地铁站监测系统已实现95%以上的误报率下降，极大减轻运维负担。
3. 区块链保障数据可信性
未来可探索将监测数据上链存储，确保原始数据不可篡改，增强政府监管、公众信任与保险理赔依据。
4. 绿色低碳监测技术兴起
低功耗传感器、太阳能供电模块、节能算法逐渐普及，减少碳足迹的同时延长设备寿命，契合双碳目标。
六、结语：让监测成为工程智慧化的起点
工程监测管理不是简单的“看数据”，而是构建以数据为核心驱动力的闭环管理体系。它既是工程安全保障的“眼睛”，也是精细化管理的“大脑”。随着新基建浪潮推进和数字化转型加速，工程监测正从被动响应走向主动预防，从单一指标走向多元融合，从人工经验走向智能决策。只有把监测真正融入工程全过程，才能实现从“建得好”到“管得好”的跨越，为中国基建高质量发展提供坚实支撑。
