随着我国工程基础建设事业的快速发展和技术水平的不断提高,城市地下综合管廊、山岭隧道、深水海底隧道等不断涌现,特别是在不良地质以及复杂环境条件下的隧道设施日益增多。在长时间运营以及外界因素的影响下,长大管隧的结构可能会发生沉降形变。因此,全天候智能化巡检和沉降状态监测是必不可少的。目前,将传感技术、物联网技术等手段集于一身的挂轨巡检机器人,已经成为行业研究的热点。本文借助此技术设计了长大管隧沉降监测的挂轨巡检机器人系统。该机器人系统利用多传感器辅助分析、里程校核和分布式网络传感器等技术获取现场实时监测数据,以评估管隧的沉降形变状态。首先对惯性测量单元（IMU）和沉降检测误差分析。然后对管隧沉降检测的数据处理方法进行分析,系统采用拉丁超立方抽样和轨道线性拟合方法,并针对姿态角监测数据,提出了一种新的平行延拓极值点方法,来抑制集合经验模态分解（EEMD）数据滤波的端点效应和噪声问题。在挂轨巡检机器人的整体设计方面,采用基于Linux和Free RTOS的RK3399Pro和STM32构成双核处理器控制架构;设计了基于微基站与里程校核的精准定位,实现了IMU姿态角、分布式应变片和各类环境传感器的数据监测;设计了巡检机器人的工作模式,以及相应的软件系统和监测管理平台。最后,以郑州市经开区地下综合管廊为试验测试现场,完成了挂轨巡检机器人系统平台的设计,并对现场采集的数据进行处理与分析。现场实验测试结果表明,该系统可以较为可靠的捕获和处理应变片弯曲角度、挂轨的垂直下凹和侧向倾斜等异常状态数据,系统方案具有可行性,有助于实现对长大管隧结构沉降状态的实时监测。