一、课题来源与背景：本项目起源于2000年国家自然科学基金，编号59905020，该项目立项研发是基于国内大坝、大型楼宇、高速公路隧道等大型建筑对安全监测的需求。

2012年8月哈尔滨阳明滩大桥垮塌、2013年2月乌鲁木齐市米东水库溃坝等安全事故，为大坝安全监测敲响了警钟。

高速隧道中照明分为基础照明和加强照明，但因目前车辆检测技术存在漏检瓶颈，亮度检测技术受到灰尘影响存在误检技术瓶颈，导致隧道照明处于常开常亮的状态，一方面浪费电能，另一方面给夜间行车的驾驶员带来“白洞”效应，存在较大安全隐患。

大型楼宇由于用电情况复杂，由于用电导致的火灾事故频频发生，是本项目立项背景。

二、研究目的和意义：本项目为了解决大重力坝建基面建基廊道变形监测、拱坝坝体全面变形监测技术难题；解决隧道内车辆通行情况监测和环境光照度监测存在误检误控的难题；解决大型楼宇由于大功率电器诱发火灾的监测控制难题而进行技术攻关，为大坝可能出现的位移变形、高速隧道面临的灰尘导致监测设备灵敏度降低、大型楼宇存在因用电器引发的火灾事故等情况提供监测手段，为大型建筑的安全保驾护航。

三、主要论点和论据：大型水坝、桥梁、隧道、高楼等巨型建筑基础变形是影响其安全性的重要因素。

基础的三维变形规律及异常变化能否及时采集、分析及预警备受各方关注。

由于大型建筑(如拱坝)基础呈空间曲面分布，且变形量的监测要求是小量程高精度,目前的国内外的监测仪器无法完成这一监测任务。

GNSS、三维激光扫描、全站仪一般只对大坝外围实施监测，难以实现大坝廊道内部的变形监测，GNSS 在垂直位移监测上精度较低。

针对拱坝内部常见的监测方法如人工精密边角导线测量法和弦矢导线法将拱坝分割成若干个坝段，逐级递推求解变形量， 存在一定的误差累积， 并且缺少一定的误差补偿方法，整体精度较低。

本项目通过已知基点绝对位移（X、Y、Z的平移和绕X、Y、Z 轴转动α 、β 、γ），测量点对点相对位移，建立激光逐级传递测量模型，推导下一未知点绝对位移；建立点对点相对位移测量系统，建立逐级传递测量模型。

本项目建立多技术融合测量系统，通过视频图像处理技术、红外照明检测技术和污染自适应处理技术，实现对车辆和隧道内光照的准确监测，实现精确控制灯光、降低隧道照度与环境光之间的对比度，提供安全保障，实现节能。

本项目研发人与电器链接测量系统，建立智慧楼宇物联网安全节能系统。

四、创见与创新：（一）针对大型拱坝变形监测重大需求，发明了分段直线替代拱坝弧线、激光正逆向逐节传递及对称闭合补偿方法，通过对称闭合分布误差补偿技术、已知点校核技术降低系统传递误差和亚像素拟合算法显著提高单测点测量精度，首次实现拱坝激光三维变形自动化监测，解决了巨大型建筑空间任意分布点变形监测技术难题。

（二）提出液面图像处理的光电式水管沉降测量方法，研制了大量程光电水管式沉降仪，克服了多个压力传感器测量结构复杂、精度低、成本高等缺点。

（三）针对现有车辆检测技术（微波、雷达等）存在的误检漏检问题，采用主动照明和反射式照明的高精度车辆图像检测技术，发明了物联网光电车辆检测系统，实现了通过车辆检测的隧道智能灯光控制。

发明洞外物联网自学习光照度检测调控系统，解决了灰尘等污染对加强段照明误控技术问题。

（四）发明了物联网人体感应传感器，突破了静止人体感应误判瓶颈，实现人与电器万物互联，为防火、防盗、节能提供了技术手段，同时还可以对电能消耗进行远程管控，在实现楼宇用电安全的同时达到节约用电、降低能耗的作用。

五、社会经济效益及存在的问题：本项目技术产品主要应用领域包括大坝、高速公路隧道服务区、楼宇等大型建筑安全监测领域。

大坝方面既可以对拱坝进行全面变形监测，同时对重力坝的基础廊道和渐基面进行监测，另外还可以应用于大型建筑任意空间分布点的变形监测。

目前正在进行的三峡集团乌东德水电站项目，是本技术在大坝领域应用的一个典型案例；高速公路隧道服务区方面可以推广应用在国内高速公路隧道服务区项目中。

本技术目前已建设实施的项目有陕西省楼子沟隧道、彦麦沟隧道、凤县服务区等；楼宇方面，本技术为楼宇用电安全提供技术保障，以主动节能减排为目标，以能耗数据为基础，以先进技术手段为支撑的全面、多方位的办公建筑和公共建筑能耗管控体系，最终解决各类办公大楼用电安全监测与节能减排问题，助力环境保护工作。

六、历年获奖情况：2008年11月，获得由科学技术部、环境保护部、商务部、国家质量监督检验、检疫总局授予的国家重点新产品证书。

七、成果简介：本项目获得授权发明专利30项，实用新型专利14项，发表文章5篇。