一、项目概述
1.1 引言
铁路隧道的开采、施工和使用过程中，隧道围岩变形是围岩应力分布、整体力学形态变化和稳定状态最直接和可靠的反映，围岩净空位移的测量是隧道施工过程中一个重要环节，是判断围岩稳定性和指导施工的重要依据。对隧道围岩变形进行及时的监测和分析预报成为铁路隧道施工中保证施工安全、防止事故发生、合理确定隧道支护的十分重要的工作。
1.2 项目背景/选题动机
传统的隧道围岩位移测量方法主要有两种：一种是在施工过程中布置测量断面，间隔一定的时间由人工使用各种机械式或机械－电子式收敛计测量；另一种是借助隧道断面仪定时定点测量待测断面。两者的不足之处在于：
（1）不能实时监测：即不能随时监测待测断面的变形情况，因而不能及时反映施工过程中隧道围岩的异常变化。
（2）对施工干扰大：由于变形测量中或者需要拉尺，或者需要架设断面仪，所以对施工作业，尤其是运输作业干扰很大。
（3）测量工作危险：在人员不易接近的地方，为了获取测量数据，人员不得不频繁接近危险空间，因而对人员与仪器的安全威胁较大。
（4）测量费用高：因同一断面要多次反复测量，加之测量过程繁琐，用人多，耗时长，导致测量费用较高。
（5）测量数据不可靠：造成测量数据不可靠的原因主要是电子和机械仪表的测量精度不够和处理测量数据时造成的误差。
我们采用AVR32处理器构建新型的铁路施工隧道安全监测系统，具有无接触、自动化、高精度和高可靠性等优势，该系统能用于隧道施工安全、防止事故发生。
二、需求分析
2.1 功能要求
系统需要实施监控铁路隧道施工安全情况，如图1系统架构，我们将半导体激光器架设在稳定地围岩上，作为参考基准点。需要观察的不稳定围岩出架设我们设计的系统，通过CCD感应光斑的位置，从而反映围岩下沉的情况。
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图1 系统架构
2.2 性能要求
系统需要高精度地反映铁路围岩下沉的状况，需要排除外界干扰因素等影响，比如外界温度，湿度都会影响光线传播的路径；外界光线过强，会造成CCD饱和失真等等。我们需要消除这些因素，从而达到高精度、高可靠性等特点 | 
