Page 142 - 捷運技術 第32期

132 人駱漢鼎 周忠仁 蘇鼎鈞 大地工程之自動化安全監測系統介紹
1. 由傳統到自動

1.1 傳統安全監測系統

傳統安全監測系統在大地工程領域裡，係做為觀察土壤與標的物變化的儀器設備，常被
設置於基礎工程、山坡地工程、捷運系統工程與隧道工程中，為施工中重要的監控機制。一
般常見的感應監測儀器種類大致有以下幾項：
(1) 傾斜儀(Inclinometer)－為量測擋土壁(樁)及土層水平位移量的儀器，必須事先設置欲
量測長度傾度管於擋土壁或地層中，量測時將傾斜儀置入傾度管內，以每50cm擷取一
組數據，依序量測。於工程期間，藉由傾度管的位移量測出傾度管的變化量。目前常
見之規格有振弦式(Vibration Wire Transducer)、電阻式(Resistenance Strain Gage
Transducer)、伺服加速度式(Force Balance Accelerometer)三種，最常見的人工量測方式

為採用伺服加速度式傾斜儀。
(2) 水準儀(Automatic Level)－為量測標的物沉陷變化之儀器，一般為測量地表與結構體
的沉陷行為。
(3) 鋼筋計(Reinforcing-bar Meter)－為量測鋼筋應力變化的感應儀器，一般配合安裝於主
筋上。於混凝土澆置後的工程期間，可量測得擋土壁於開挖期間受土壤側向壓力變化
的情形，通常採用電阻式產品。
(4) 支撐應變計(Strain Gauge)－?量測開挖過程中隨著開挖深度加深，而使鋼支撐軸力隨

之變化的感應器，常見為振弦式產品。
(5) 傾度儀(Tiltmeter)－常做為量測如房屋等結構體傾斜的儀器，常見種類為伺服加速度
式，不過亦有振弦式與電阻式兩種規格。
(6) 土壓計(Soil Pressure Gauge)－常做為瞭解擋土壁於開挖期間，壁體內側、外側土壓力

變化的感應儀器，一般為電阻式或振弦式構造。
(7) 水壓計(Pore Pressure Transducer)－分為開口式水壓計(Open standpipe Piezometer)、電
子式水壓計(Electrionic Piezometer)與氣壓式水壓計(Pneumatic Piezometer)，常安裝於開
挖區內、外區域，做為瞭解水壓計埋設位置之水壓力，一般人工量測以開口式與氣壓
式為主，而電子式水壓計則可另由資料擷取器(Data logger)來收集紀錄。
(8) 伸張儀(Extensometer)－採用玻璃纖維為量測管材質，外覆PE材質之外管，錨碇端為
爪式或螺旋式構造，可增強錨碇的效果。其所需裝設長度必須事先提供，方能裁切製
作。一般做為量測隧道內岩層或土層相對於錨碇端的變位情形，其材質可抗腐蝕，可
做為長期監測的儀器。
以上的監測儀器一般常以人工方式操作，於現場紀錄感應器(Sensor)的量測讀數，其中電
子式的感應器量測所得讀數值，常為電壓值（mV）或為振動頻率（Hz）的結果，並不具有
可分析的意義。必須配合感應器出廠時所附之儀器校正值，再經換算後才能得知量測結果，
由於不能即時計算，對於監測數據分析的時效上，便無法提供立即可分析的監測資訊。

1.2 自動化監測的需求

在事事講求效率的現代化與資訊化社會，任何型式產品，除了市場需求與價格的因素外，
迅速的獲得訊息，已成為關鍵的因素之一。安全監測也不例外，尤其是在電子產業發達的今
日，人工成本越來越昂貴，使得自動化監測模式相繼發展出來，並且在各個領域，如：氣象