近期,交通運輸部公路局組織專業(yè)技術(shù)力量下沉一線,開展公路監(jiān)測預警能力專項提升技術(shù)幫扶,進一步防范化解公路安全運行風險,并歸納總結(jié)出多個公路自然災害監(jiān)測預警技術(shù)裝置優(yōu)秀案例。
河北:“定量+定性”雙重感知邊坡穩(wěn)定性
為進一步提升突發(fā)情況早發(fā)現(xiàn)、早處置能力,動態(tài)掌握公路基礎設施運行狀況,全面提高公路防災抗災能力和安全保障水平,河北省交通運輸廳在役公路試點邊坡監(jiān)測項目引入了雷視融合多點位移邊坡監(jiān)測雷達系統(tǒng),對邊坡滑坡、崩塌等地質(zhì)災害實現(xiàn)有效防范和監(jiān)測。
該系統(tǒng)采用微波雷達與視覺AI傳感器深度融合的創(chuàng)新設計,實現(xiàn)了定量監(jiān)測與定性驗證的雙重感知能力。一方面,微波雷達支持多點、面狀的動態(tài)監(jiān)測,能以亞毫米級精度監(jiān)測地質(zhì)體的位移、形變等關(guān)鍵數(shù)據(jù);另一方面,管理人員通過同步拍攝的視頻影像能夠便捷地進行異常點位的人工驗證,有效降低了誤報率。此外,該系統(tǒng)采用的邊緣計算技術(shù),可實時處理和分析數(shù)據(jù),進行智能預警。
2024年12月以來,該系統(tǒng)已在河北省10處公路邊坡監(jiān)測中布設使用,并取得了顯著成效。
2025年7月30日,受汛期連續(xù)降雨影響,國道335線承德市灤平段承塔線K25+350至K25+480路塹邊坡出現(xiàn)滑坡趨勢,該系統(tǒng)及時捕捉到異常位移數(shù)據(jù),實時回傳高清影像。經(jīng)現(xiàn)場核查確認存在滑坡風險后,應急處置組立即采取封閉車道、疏散附近居民等措施,后續(xù)還通過設備的面狀掃描及數(shù)據(jù)分析功能,判斷出滑坡面范圍,不僅為邊坡治理提供了有效的數(shù)據(jù)支撐,更顯著提升了公路邊坡的監(jiān)控及治理能力。
浙江:單機雙向全流程智能管控預警
2024年6月至7月,浙江長(興)宜(興)高速公路煤山北互通C匝道CK0+075至CK0+280段右側(cè)土路肩出現(xiàn)開裂情況,其中CK0+160至CK0+245段裂縫開裂較寬且呈加劇趨勢,對路面通行安全產(chǎn)生極大影響。為有效管控該路段邊坡安全風險,長宜高速公路管理部門立即啟動應急響應機制,引進機器視覺智能測量系統(tǒng),通過實時監(jiān)測邊坡表面位移、深部位移、結(jié)構(gòu)傾斜度、地下水位等數(shù)據(jù),動態(tài)掌握邊坡變形趨勢。
為進一步提升預警處置效率,長宜高速公路管理部門積極應用新設備新技術(shù),在煤山北C匝道口設置了一臺水平旋轉(zhuǎn)欄桿機。該欄桿機集機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、智能遠程管控、精準信息提示三大核心優(yōu)勢于一體,構(gòu)建起全流程智能化的雙向管控體系。相較于傳統(tǒng)欄桿機的單向攔截,水平旋轉(zhuǎn)欄桿機通過水平正負90度旋轉(zhuǎn)攔截臂,實現(xiàn)“一臺設備管控兩個方向”,較以往“雙機并行”方案節(jié)省了安裝空間。
在管控工作中,欄桿機與測量系統(tǒng)深度對接,當測量系統(tǒng)監(jiān)測到匝道邊坡有塌方等事故發(fā)生時,可自動觸發(fā)阻攔指令,無需人工到場操作,欄桿機立即阻攔車道,響應延遲最多1秒,實現(xiàn)有效的安全阻擋作用,且欄桿機具備聲光預警模塊,通過 “視覺+聽覺”實時向司乘人員推送前方事故信息,最大限度預防二次事故的發(fā)生。
該欄桿機與測量系統(tǒng)的應用,形成了“環(huán)境感知—機械動作—主動預警”的閉環(huán)響應機制,實現(xiàn)智能管控預警再升級、匝道通行安全再加碼,有效保障了公眾生命財產(chǎn)安全。
吉林:光纖傳感器捕捉潛在隱患
隨著交通運輸基礎設施不斷完善,傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測方法已無法滿足高速率動態(tài)采集、災害實時預警等智能化需求。
“光纖探針&北斗邊坡看護系統(tǒng)”運用光纖振動傾角一體化傳感器,憑借其多參數(shù)、多參量的監(jiān)測功能,實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)物理量變化的全面監(jiān)測,及時捕捉潛在隱患,極大提升了高速公路邊坡和橋梁等結(jié)構(gòu)物的災害預警能力。
光纖振動傾角一體化傳感器具有輕量化、低成本、免維護等特點,在極端環(huán)境下仍然可以保持穩(wěn)定性。該傳感器不僅集成了振動監(jiān)測與傾角測量功能,還能同步監(jiān)測多個基礎參數(shù),實時獲取結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化,極大提高工程監(jiān)測效率;創(chuàng)新采用光纖陀螺儀技術(shù),通過自有算法進行數(shù)據(jù)融合,有效提高了測量精度。此外,支持多種傳輸方式,確保數(shù)據(jù)能實時傳輸至監(jiān)控中心,為工程監(jiān)測提供全方位的技術(shù)保障。
該傳感器已經(jīng)應用于吉林省蘭旗松花江特大橋、集(安)雙(遼)高速公路部分邊坡等工程的結(jié)構(gòu)監(jiān)測,通過高速率動態(tài)采樣頻率及高精度物理量采集,精準捕捉路基邊坡、橋梁在重載汽車、高鐵列車載荷作用下的動態(tài)變化,結(jié)合三維數(shù)據(jù)平臺,提供實時的傾角與振動加速度數(shù)據(jù)變化曲線。
江西:多維監(jiān)測嚴防地質(zhì)隱患
江西省的地形以山地、丘陵為主,盆地、谷地廣布,容易發(fā)生山體滑坡、泥石流等自然災害。MEMS(微機電系統(tǒng))傳感技術(shù)與“AI視頻+微光靶標”位移監(jiān)測技術(shù)的結(jié)合,實現(xiàn)了對自然災害風險路段的多維感知與精準監(jiān)測。目前,該項技術(shù)已經(jīng)在江西省17處高速公路災害風險點推廣應用,累計布設AI攝像機20余套、標靶100余套、一體化振動位移監(jiān)測裝置90余套,應用成效顯著。
該項技術(shù)投入使用以來,因汛期暴雨、施工處置等原因共觸發(fā)黃色預警10余次。其中,宜(春)遂(川)高速公路K320+980路塹邊坡分別于2024年5月5日、5月27日、5月28日發(fā)出預警。隨后,工作人員通過視頻復核與現(xiàn)場復勘,確認系強降雨導致坡頂土面局部失穩(wěn),及時開展了相應處置工作,預防風險隱患蔓延。
MEMS傳感技術(shù)與“AI視頻+微光靶標”位移監(jiān)測技術(shù)的融合應用,實現(xiàn)“事前預防+事后處置”的全過程監(jiān)測,解決了傳統(tǒng)監(jiān)測覆蓋面窄、造價高、推廣難的問題,推動監(jiān)測模式從單點單指標向面狀多指標發(fā)展,提升了監(jiān)測的精準度與可靠性。
此外,憑借江西省氣象局提供的氣象數(shù)據(jù),江西省實現(xiàn)500余處風險路段降雨災害的監(jiān)測預警,雷電、暴雨、大霧、大風等14種惡劣天氣實時預警,打造出高速公路監(jiān)測預警“一張圖”,構(gòu)建起“多維監(jiān)測感知、高效告警阻攔”的風險防控體系。
湖南:“無形柵欄”阻攔風險
橋梁與隧道因其結(jié)構(gòu)特殊、環(huán)境復雜等特點,長期面臨對突發(fā)事件的快速阻攔與風險預警難題。為此,湖南省創(chuàng)新應用柔性激光柵欄阻攔技術(shù),建立起安全高效的風險管控技術(shù)屏障。
2024年,衡(陽)邵(陽)高速公路朱紫山大橋0號橋臺和臺背填土出現(xiàn)位移,擋土墻出現(xiàn)外傾現(xiàn)象,湖南省在完成該路段加固維修工作后,為防止突發(fā)性自然災害導致橋梁塌落風險,在該處橋梁上游端增設了一套柔性激光柵欄阻攔系統(tǒng),一旦橋梁發(fā)生垮塌等突發(fā)事件,監(jiān)控中心能夠在20秒之內(nèi)開啟對橋梁外車輛的事故信息提示。
大橋堅持“主動防控、提前預警、綜合利用”原則,當橋梁的監(jiān)測部位遭遇垮塌、偏位、落梁、撞擊等突發(fā)事件時,設備自動感知結(jié)構(gòu)異常變化,同步攝像機觸發(fā)抓拍,并立即通過系統(tǒng)平臺、短信、App、郵件等多途徑向管養(yǎng)人員推送報警信息與現(xiàn)場影像,結(jié)合塌落識別、變形監(jiān)測等視覺分析能力準確告警風險事件,現(xiàn)場聯(lián)動可變情報板、高音喇叭、爆閃燈、激光虛擬路障等多種警示裝置進行主動介入。該系統(tǒng)通過智能網(wǎng)關(guān)多元融合分析可實現(xiàn)重大災毀“零誤報、快響應、降損失”,大幅提升高速公路突發(fā)災害響應的及時性、有效性,真正做到“功能匹配、成本最優(yōu)、風險可控”。
此外,湖南正在積極探索光煙幕進行交通阻攔的應用場景,利用丁達爾效應釋放遠距離晝夜可視的光煙幕,形成立體無硬物介質(zhì)光煙幕層,并結(jié)合傳統(tǒng)聲光報警器、情報板等設備,從而起到快速安全的車輛阻攔管控效果。
陜西:前端AI全天候精準識別
無線AI攝像機視頻監(jiān)控與分析系統(tǒng)(視頻監(jiān)測與分析系統(tǒng)方向)采用前端高清AI識別技術(shù),通過攝像機內(nèi)置AI芯片對未經(jīng)傳輸壓縮的監(jiān)控視頻進行實時識別,有效保證畫面中物體關(guān)鍵特征不丟失,極大提高了識別精度。
多算法協(xié)同,保障全場景清晰成像。系統(tǒng)整合先進的圖像增強技術(shù)和深度學習算法,在光線不足的情況下也可保證畫面清晰度,實現(xiàn)白天、夜間、雨雪天的監(jiān)控視頻清晰可見,為圖像識別奠定基礎。
AI實時分析,精準識別結(jié)構(gòu)風險。通過前端AI識別技術(shù)、邊緣檢測等算法,系統(tǒng)可以實時分析監(jiān)控視頻中的細微變化,及時發(fā)現(xiàn)潛在的道路裂縫、橋梁形變、滑坡隱患等結(jié)構(gòu)性風險,還支持對行人、車輛、路面、標志牌、塌方等目標的檢測,主動發(fā)現(xiàn)潛在風險并預警,實現(xiàn)從被動監(jiān)測到主動防護的轉(zhuǎn)變。此外,可準確識別和分析交通事件,確保全天候的監(jiān)控效果。
據(jù)悉,AI視頻識別監(jiān)測技術(shù)已在陜西省105處風險工點進行應用,且達到了全天候可看清、可有效識別異常坍塌事件的預期效果。
與傳統(tǒng)監(jiān)測方法相比,AI視頻監(jiān)測在輕量化施工部署、高質(zhì)量圖像監(jiān)測、AI前端識別等方面具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。其實時性與準確性保障了對結(jié)構(gòu)隱患的及時監(jiān)測,自動化與智能化大幅提升了監(jiān)測預警效率,有助于提高公路防災抗災快速預警和快速處置的水平,降低災害導致的二次事故損失。
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編輯:程子研
校對:閆可欣
審核:余大鵬 苗挺節(jié)
來源:交通運輸部
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