中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
一、 技術(shù)原理
隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展及在交通領(lǐng)域的進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)應(yīng)用，誕生了新一代交通基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。本技術(shù)主要包括北斗導(dǎo)航定位、InSAR衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星天基通信、無線智能感知和AI大數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，是點(diǎn)面結(jié)合、天地一體、全方位感知的智能監(jiān)測(cè)體系，賦予交通基礎(chǔ)設(shè)施強(qiáng)大的安全監(jiān)管能力。
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圖1 北斗+交通基礎(chǔ)設(shè)施智能安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)示意圖
北斗高精度定位技術(shù)可定點(diǎn)對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施周邊的地災(zāi)點(diǎn)、邊坡，以及橋梁、隧道、鐵路等進(jìn)行全天候、全自動(dòng)的形變位移監(jiān)測(cè)，精度可達(dá)毫米級(jí)（水平優(yōu)于2.5mm+1ppm, 豎向優(yōu)于5mm+1ppm）。本技術(shù)采用新一代低功耗、低成本、易安裝、易維護(hù)無線智能傳感設(shè)備，獲取更精準(zhǔn)、更全面交通基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)信息。通過衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)星座，補(bǔ)充無人區(qū)地面網(wǎng)絡(luò)“盲區(qū)”，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)天基傳送，為交通基礎(chǔ)設(shè)施公共安全突發(fā)事件和自然災(zāi)后通信中斷后搶險(xiǎn)救援提供應(yīng)急通信保障。
本技術(shù)具有基于力學(xué)模型+AI數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的“雙核”引擎，對(duì)北斗衛(wèi)星和地面無線智能感知獲取的空天地多維數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)分析和處理。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將結(jié)構(gòu)狀態(tài)和預(yù)警信息實(shí)時(shí)反饋和推送到交通基礎(chǔ)設(shè)施管理、應(yīng)急管理等部門。解決了交通基礎(chǔ)設(shè)施災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)科學(xué)評(píng)估、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、應(yīng)急決策的難題，實(shí)現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施安全風(fēng)險(xiǎn)隱患早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警、早處置。
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圖2 高速公路天空地安全監(jiān)測(cè)體系架構(gòu)圖
二、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)
1、結(jié)合衛(wèi)星北斗、遙感和地面物聯(lián)監(jiān)測(cè)設(shè)備的應(yīng)用，構(gòu)建了空天地感知網(wǎng)絡(luò)，形成了周期性與實(shí)時(shí)性相結(jié)合、重要交通基礎(chǔ)設(shè)施與路線點(diǎn)面結(jié)合的監(jiān)測(cè)體系。
2、研發(fā)高集成、低功耗、一體化的北斗監(jiān)測(cè)裝備和無線智能傳感監(jiān)測(cè)裝備，提高了復(fù)雜環(huán)境下交通基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)設(shè)備的生存能力和服役性能，降低了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)成本和安全維護(hù)的難度。
3、研發(fā)集群大數(shù)據(jù)融合和AI智能評(píng)估分析的智慧管養(yǎng)平臺(tái)，構(gòu)建交通基礎(chǔ)設(shè)施安全運(yùn)行“監(jiān)測(cè)監(jiān)控—預(yù)警評(píng)估—應(yīng)急處置—管養(yǎng)決策”的高效服務(wù)鏈條，實(shí)現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)管養(yǎng)一體化管控的在線可感、可視、可控、可服務(wù)。
三、應(yīng)用案例
目前已在全國24個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的風(fēng)力發(fā)電、石油管網(wǎng)、礦業(yè)、交通、市政、地質(zhì)災(zāi)害、應(yīng)急等行業(yè)或領(lǐng)域的1149個(gè)結(jié)構(gòu)物上成功應(yīng)用，布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)13017個(gè)，完成了1795次安全預(yù)警，取得了極大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
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圖3 北斗安全監(jiān)測(cè)技術(shù)全國應(yīng)用分布圖
1、湖南省城市橋梁隧道智慧監(jiān)管平臺(tái)項(xiàng)目
湖南省城市橋梁隧道智慧監(jiān)管平臺(tái)已納入湖南省智慧住建體系。平臺(tái)自上線試運(yùn)行以來，系統(tǒng)總體運(yùn)行情況良好，系統(tǒng)穩(wěn)定流暢，未發(fā)生安全事故和其他系統(tǒng)故障，有效地提升了各級(jí)橋隧管養(yǎng)部門的工作效率。平臺(tái)目前管理湖南省城市橋梁1664座，城市隧道2座，主要管理內(nèi)容包括橋隧設(shè)施的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、電子檔案等；湖南省各市州應(yīng)用本平臺(tái)開展巡檢養(yǎng)護(hù)工作6000多次，系統(tǒng)自動(dòng)生成各類巡檢、養(yǎng)護(hù)維修文檔6000多份，各檢測(cè)單位應(yīng)用本平臺(tái)開展城市橋梁隧道定期檢測(cè)工作多次。
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圖4 湖南省城市橋梁隧道智慧監(jiān)管平臺(tái)
2、洞庭湖大橋智慧監(jiān)管平臺(tái)
經(jīng)過20年的通車運(yùn)營，洞庭湖大橋各構(gòu)件的狀況及內(nèi)力存在自然衰減變化，相應(yīng)橋梁的剛度和承載能力也存在變量，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，將橋梁的不安定因素控制在初期階段，更好的掌控大橋的安全使用狀況，避免出現(xiàn)不可控事件的發(fā)生，并能提升大橋管理和養(yǎng)護(hù)水平，建立了洞庭湖大橋智慧監(jiān)管平臺(tái)。
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圖5 洞庭湖大橋指揮監(jiān)管平臺(tái)界面
3、渝黔高速擴(kuò)能重大風(fēng)險(xiǎn)邊坡群監(jiān)測(cè)項(xiàng)目
針對(duì)該施工期邊坡的監(jiān)測(cè)需求，共設(shè)計(jì)布設(shè)4個(gè)地表位移監(jiān)測(cè)站及1套基準(zhǔn)站，在監(jiān)測(cè)服務(wù)期間，平臺(tái)多次發(fā)出預(yù)警，業(yè)主組織專家現(xiàn)場(chǎng)查看并采取了相應(yīng)的處理措施，提前協(xié)調(diào)遷移了邊坡上方的高壓鐵搭，且施工單位及時(shí)轉(zhuǎn)移了施工設(shè)備和人員，避免了安全事故的發(fā)生，挽回經(jīng)濟(jì)損失約1000萬元，項(xiàng)目業(yè)主對(duì)我們北斗安全監(jiān)測(cè)技術(shù)及專業(yè)服務(wù)水平給予了高度認(rèn)可。
圖6 邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖?????????????圖7 邊坡滑坡后現(xiàn)場(chǎng)圖
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圖8 BD03地表點(diǎn)位北斗監(jiān)測(cè)位移曲線圖
4、云南省串絲至佛耳巖段魯家崗隧道及隧道進(jìn)口段不穩(wěn)定斜坡體
串絲至佛耳巖段魯家崗隧道位于雙河村北側(cè)，縣道（XC42）綏江方向左側(cè)。魯家崗隧道為單向雙洞公路隧道單拱短隧道，隧道截面尺寸采用半圓拱型，洞跨10.25m，洞高5.00m。
自2017年隧道施工以來，隧道及周邊陸續(xù)出現(xiàn)變形跡象，施工期間已進(jìn)行處理，隧道通車后于2020年11月再次發(fā)生開裂。
主要監(jiān)測(cè)參數(shù)為隧道結(jié)構(gòu)收斂、邊墻沉降、洞內(nèi)二襯裂縫變化；不穩(wěn)定斜坡體地表位移、深部位移、降雨量。
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圖9 現(xiàn)場(chǎng)整體照片
圖10 隧道結(jié)構(gòu)邊墻沉降監(jiān)測(cè)及收斂變形監(jiān)測(cè)
來源：湖南省交通運(yùn)輸廳
