地質災害預警隊場館安全守護神

編者按：奮進的中國再度點燃激情與夢想的圣火，世界翹首以待的北京冬奧會將于2022年2月4日開幕。

“水立方”變身“冰立方”、“百米級、分鐘級”精準氣象預報、國家速滑館世界跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網屋面、5G信號覆蓋所有場館、8K比賽畫面實時傳輸……科技冬奧是北京2022年冬奧會和冬殘奧會的主要特色，是體現我國綜合國力的舞臺，更是實現高水平科技自立自強的舞臺。

中國科協網開設專題，挖掘冬奧高科技的幕后故事、幕后英雄，展現中國科協所屬全國學會及廣大科技工作者在“科技冬奧”中的拼搏、奉獻、創新、超越，記錄科技工作者助力北京冬奧冰雪史詩的感人故事。

早在一年前，中國地理信息產業協會理事單位——北京天下圖數據技術有限公司和北京中關村智連安全科學研究院有限公司的聯合團隊，就整體進入了“冬奧時間”。

北京市延慶區松閆路佛峪口水庫大壩段，是通往北京2022年冬奧會和冬殘奧會核心區的一條重要通道。這段17.7公里的公路，是除京禮高速外唯一進出延慶賽區的地方道路。

延慶區地質條件整體穩定，但松閆路依山體而建、蜿蜒曲折，道路兩側緊挨山體，如果有山石滾落或土壤松動，就會對車輛通行造成安全隱患。

現在，這種隱患正被消除在萌芽狀態。由天下圖公司和智連安全科學研究院聯合開展的北京市“科技冬奧”專項——“冬奧場館（地）巖土構筑物災害早期識別及自動預警應用示范”，為解除這些隱患提供了技術方案。

在松閆路佛峪口水庫大壩段，大大小小的圓圈與鋼絞線組成的簾式網，猶如巨型幕布結實地扎在邊坡上。邊坡中上部，一個個半圓柱體的“小蘑菇”外面罩著透明有機玻璃罩，被“種”在路邊山體坡邊上。

“這些‘小蘑菇’3個一組，作為監測傳感器，實時監測佛峪口水庫大壩上方邊坡的安全穩定性。” 中國巖石力學與工程學會地面巖石工程專委會副主任委員、北京中關村智連安全科學研究院院長謝謨文介紹。

事實上，這些“小蘑菇”叫微芯樁。微芯樁和一桿式采集測站、數據服務平臺及手機客戶端組成自動化邊坡安全監測預警系統，對邊坡危險巖石的振動、傾向、傾角、形變等多個安全指標進行實時監測。

微芯樁智能傳感終端基于失穩動力學理論設計，采集靜態形變和振動特征等30多種參數，通過數據采集傳輸終端將數據實時傳輸至物聯網平臺，基于安全失穩模型綜合分析，實現對邊坡等巖土體的安全監測及早期失穩預警。

“冬奧場館的安全保障是非常重要的，當我們接到冬奧服務保障工作任務時，就立即籌備，針對延慶賽區的場館構筑物，應用了我們最新的裝備、技術以及一系列的衍生產品，對賽區進行全天候的安全運行監測服務。” 中國測繪學會常務理事、中國遙感應用協會常務理事、中關村智連安全科學研究院董事長關鴻亮表示。

智連安全研究院辦公區的2樓，是微芯樁的“出生地”——研發生產中心。在研發中心內，科研人員正在進行采集模式、安全預警模型、數據傳輸等的研究和測試工作。據介紹，賦予微芯樁的每一個新功能，都要在這里進行長達3個月以上的反復測試以及6個月以上的戶外試點測試，才能投入批量生產。在生產中心，這些小家伙整齊排列等待組裝，焊接、灌封、測試……工作人員精益求精，不放過任何一個細節，確保每個微芯樁能夠更好地守護一方安全。

北京中關村智連安全科學研究院項目經理馬馳介紹，為開展自動化邊坡安全監測預警，天下圖公司和智連安全院的項目團隊，已在冬奧會有關場館的區域部署了微芯樁。

“先期，我們基于INSAR雷達數據，做了面狀的大范圍監測，判定哪些地區屬于風險區。如果是風險區，我們就去現場部署傳感器，做具體的點位實時監測。”北京天下圖數據技術有限公司市場發展中心副總經理史雪靜介紹。

而部署微芯樁是一項艱苦的工作。項目團隊在邊坡等危險地帶穿行，往往一走就是一天。

“就是要瞄準冬奧賽區的災害識別和監測。”馬馳介紹，“我們通過‘天空地’一體化監測體系，‘天’是雷達衛星，‘空’是無人機，‘地’是一些自主研發的核心產品傳感器——微芯樁，以及相關響應平臺，最終形成一個天空地感知網，可以做到災害提前感知和預警。”