西安交大联合中铁建二十局集团研发隧道围岩变形智能监测与大机自动定位系统通过科技成果鉴定

2026年4月28日，由西安交通大学与中铁二十局集团有限公司联合完成的隧道围岩变形智能监测与大机自动定位系统科技成果，顺利通过陕西省机械工程学会组织的会议评审，鉴定委员会一致认定：成果综合技术达到国际先进水平，其中光谱粗 / 精刻度二维编码位移测量技术达到国际领先水平。

该成果聚焦隧道施工中围岩量测劳动强度高、安全风险大、效率低，大型施工机械定位精度差、依赖人工等行业痛点，构建了大景深远距离高精度光学测量、测台姿态自动补偿和多级粗 / 高精度光电编码技术体系，成功研制具有完全自主知识产权的自动化监测仪器与远程预警系统，并实现一机两用，同步支撑围岩变形智能监测与凿岩台车等大型机械高精度自动定位。鉴定会通过专家现场仪器观摩、项目组研发工作汇报、专家问题咨询研发人员解答、专家汇总鉴定意见等环节圆满完成项目鉴定。

核心技术突破，性能指标国际一流

项目团队攻克多项关键技术，形成四大创新亮点：

1. 高精度测量与低功耗组网：研发高频次、大景深、远距离自动化监测仪器，位移测量精度达 ±0.5mm，最大监测距离大于150m；低功耗物联网靶标待机电流仅0.06mA，续航超180 天，破解无电无网环境部署难题。

2. 原创测量方法与误差补偿模型：提出光谱十进制粗 / 精定位弦丝重锤倾角测量、二维编码位移测量方法，构建平移 - 旋转六自由度误差补偿模型，消除姿态扰动对测量数据的影响。

3. 自主可控核心器件：研制分辨率0.2 角秒、精度0.5 角秒的大量程高精度二维倾角仪与旋转扫描平台，核心部件自主可控，可替代进口。

4. 云边协同智能预警：开发云边协同软件系统与 CNN-LSTM 混合预警模型，支持本地无网独立监测、有网无网无缝切换，预警准确率达 98.5%，实现从 “事后处置” 到 “事前预防” 的转变。

系统可在 -40℃~60℃极端环境稳定工作，全面适配高海拔、高地应力、高瓦斯、岩溶富水等复杂地质条件，性能指标远超传统监测设备。

工程应用显效，经济社会效益显著

该成果已成功应用于川藏铁路、宜涪高铁、康渝高铁、长赣高铁等多项国家重大工程 14 个作业面，累计创造直接经济效益约994.1 万元，单作业面年均节约人工成本 18-28万元，设备投入 1-2 年即可收回成本，减员增效效果突出。

· 安全效益：大幅减少人员在高危区域暴露时间，从源头保障作业人员生命安全。

· 产业效益：替代传统 “全站仪 + 人工” 模式，推动隧道施工向智能化、数字化转型，核心技术可向地铁、水利、矿山、深基坑、高边坡等领域拓展。

· 战略价值：为公路等边防工程提供技术储备，助力西部开发与边疆稳定，践行绿色低碳理念，降低能耗与尾气排放。

产学研深度融合，交大智慧护航大国工程

由央企中铁建二十局集团提出行业痛点、堵点和难点，联合西安交通大学合作研发出精密光学测量模型、倾角仪核心技术发明、高精密二维扫描平台、AI 预警算法、嵌入式及软硬件系统开发、系统联调等关键任务，研究院乐开端院长担任技术总负责人，刘弹教授负责 AI 预警算法与通讯软件开发，多学科交叉创新力量协同攻关，形成4 项发明专利、2 项实用新型专利、2 项软件著作权，彰显学校在智能装备、光学精密测量、工业人工智能领域的雄厚研发实力与服务国家重大战略的担当。

此次成果通过鉴定，是西安交大坚持 “四个面向”、推动产学研深度融合的又一标志性成果。也是遵循习总书记发展新质生产力指示，响应国家的央企应用场景开放号召，由交大发挥技术和平台优势，央企发挥应用场景和行业经验优势，形成了“由央企找痛点堵点，联合高校技术创新，过科研立项、产品研发、内部示范、内部推广、面向全球市场”的全新产学研技术孵化模式。未来，学校将持续深化与行业龙头企业合作，加快核心技术成果转化，为我国交通基础设施建设与高端智能装备自主可控提供更强有力的科技支撑。