工程原位可视化监测方法及设备（On Site Visualization,OSV）

工程原位可视化监测（On Site Visualization,OSV）是由日本神户大学的Akutagawa教授提出的一种新的工程监测及预警方式。其基本工作原理是在工程原位将传感器与LED警示灯直接相连，通过LED警示灯实时显示工程安全状态。

传统的工程监测手段往往需要通过传感器将位移、应变等信息进行转化并将结果输入计算机，在计算机中进行分析比较，从而判断工程安全性并决策是否需要通报相关工程人员。由于传统的监测技术过程较为繁复，所以险情的通告往往有滞后效应，从而减少了应急时间，事故预警效果欠佳。而工程原位可视化监测提供了一种能够实时、原位的工程监测及预警方式，具有较好的预警效果。

这种监测方法的核心思想是（1）用小型的探测器测量位移、变形、应变、滑动量等数据，（2）将测量数据分级，并用不同颜色的LED灯显示，从而起到警示的作用。

该方法可以在隧道、桥梁、边坡、基坑等工程中应用，其监测和预警功能可以为现场施工人员提供安全保障，在事故、灾害初期就做出及时准确的风险提示，采取撤离躲避或补救抢险措施，从而避免人员伤亡和财产损失。

目前已有的工程原位可视化监测设备包括光发射变形传感器LEDS（Light Emitting Deformation Sensor）、光发射转换器LEC（Light Emitting Converter）和激光指针LP（Laser Pointer）。

光发射变形传感器（LEDS）是基于OSV技术开发出的第一代产品，主要用于位移监测。光发射变形传感器可以用来测量A、B两点间的相对位移。当A、B两点发生相对位移时，变形被颜色定位转换板测量到，并且由一串LED灯显示出来。光发射变形传感器一般默认位移量程为10mm，每2mm的位移对应一种不同的颜色，共计5种颜色，警示级别从低到高依次为：深蓝、浅蓝、绿、黄、红。该设备可以通过与其他辅助设施单元的联合使用可以将量程调整为2~50mm；通过更改转换板设计，可以得到任意对应的颜色和位移组合。

光发射转换器（LEC）是基于OSV技术开发出的第二代产品，光发射转换器是带有LED灯的数据记录器，可以与任意类型的传感器相连。光发射转换器可以结合传感器的信号，通过LED预警灯将工程实时的安全状况显示出来，并可以更改预警值。光发射转换器支持计算机连接，可以将数据记录在计算机硬盘中保存。多个光发射转换器和传感器的组合可以连接在一起（最大支持100组），并且可以将数据集中于计算机中进行集中处理。

激光指针（LP）是基于OSV技术开发出的第二代产品，主要用来测量转角，具有较高的灵敏度。激光指针的基本原理为利用距离将微小转角引起的激光束偏移放大，从而方便监测。激光指针的使用需要一个可以进行精确位置调整的基座，用以确定激光束的发射方向，使得激光束可以投射到指定的投射区域，从而根据激光束的投射位置判断工程的安全等级。

参考文献：

S.Akutagawa, Chandra, Abe. R.Visualization and management of risk and safety conditions at a metro construction site in Bangalore.

S.Akutagawa. ON SITE VISUALIZATION AS A NEW PARADIGM FOR FIELD MEASUREMENT IN ROCK ENGINEERING. International Society for Rock Mechanics[J].