隧道是地下工程的一种,地下工程因其特殊的地理位置而使得施工时的环境监测以及安全运营问题显得尤为重要。搭建综合性的监控系统是解决此问题的有效手段之一。施工隧道是一种狭长封闭、环境恶劣、且事故多发的空间,其节点布局为链状狭长型拓扑,许多传统的无线网络结构不再适用;其次,瞬时故障是计算机系统中经常出现的故障类型,其持续时间短暂的特性使得传统的故障方法失去效用;另外,对于紧急故障信息的处理要求监控网络具有实时应急重构功能,这些都是监控系统设计时亟待解决的问题。本文对施工隧道监控系统的节点布局进行优化,分析系统中潜在的瞬时故障,以及研究故障情况下的安全控制技术。在设计施工隧道监控系统时,对隧道建立二维网格编码模型,采用基于小生境技术的遗传算法来优化监控节点的布局。在处理系统中的瞬时故障时,采用一种系统理论的分析方法,通过抽象出系统的过程操作模型,分析交互过程中潜在故障危害,然后设置合理的安全约束、确定网络安全监测参数,以分析监控系统中的瞬时故障。面对施工隧道无线监控网络的紧急通信模式的要求,提出一种多层次跨层联动的应急通信方案,保障网络对突发状况能快速重构,在网络层实现一种基于定向扩散原理的紧急路由协议。并通过实验验证以上方法的有效性。通过这些工作,施工隧道监控系统的可靠性、健壮性、实时性显著提高,增强了系统处理故障事件的能力。