“小卫士”自带天眼 哪座山“不老实”马上知道

盛 利

2018年03月30日08:47  来源:科技日报
 
原标题:“小卫士”自带天眼 哪座山“不老实”马上知道

“春厂坝5号区域可能即将垮塌,请确保受威胁群众完全撤离!”在一个寂静的深夜,四川阿坝州小金县春厂坝滑坡点附近相关人员的电话和微信突然响起,小金县当地政府部门立即组织群众疏散避险。第二天凌晨,春厂坝区域滑坡点滑坡垮塌果然发生,由于系统提前预警,本次垮塌未造成人员和车辆损伤。

此次滑坡灾害的成功预警,得益于“北斗智慧云公共监测平台”的“未卜先知”。在灾害发生前,该平台先后向当地发出橙色预警和红色预警,有效避免灾害发生地人员伤亡,大幅减轻直接经济损失。该平台怎样实现此次精准预警?其运行工作原理是什么?日前科技日报记者进行了采访。

卫星定位技术成功预警滑坡

“北斗智慧云公共监测平台”由中科川信联合中国科学院、成都理工大学研制开发,是产学研协同创新的典型成果。该平台主要通过北斗或GNSS(全球导航卫星系统)高精度卫星定位技术对监测体位移进行毫米级监测,结合一体化气象站、视频监控终端、裂缝测量计、应力应变传感器采集的多元数据,通过云平台大数据智能综合分析,实现全天候全自动在线监测预警。用户可随时随地通过客户端(电脑、平板电脑、手机等)进行监测管理和查询。

“近日,北斗智慧云公共监测平台”四川阿坝州小金县春厂坝滑坡点发出预警,小金县当地政府接收到预警信息后,立即组织滑坡点民众撤离,并对附近国道350线暂时封闭,疏导交通。

“从现场勘察情况看,滑坡体下缘就是国道350线,旁边紧挨小金县客运中心、加油站及10余户居民房,如果没有高科技手段监测,后果难以预计。”推出“北斗智慧云公共监测平台”并成功实现此次预警的中科川信项目总监王鑫磊说。

“北斗智慧云公共监测平台”包含了软硬件在内的六套系统,即监测体管理系统、监测系统、大数据分析预警系统、应急指挥系统、通讯系统、预警科学研究平台。其中的软件部分为数据集成端,硬件部分则为分布于灾害易发区域的一线监测端,具有技术先进、信息丰富、数据精准、稳定可靠、应用领域广泛等特点。

挪动1毫米也“看”得见

由于山体表面位移和滑面位移的不一致性,仅凭借常规仪器难以提前精准捕获信息。此次成功预警小金县春厂坝山体滑坡的“北斗智慧云公共监测平台”系统,借助我国自主研发的29颗北斗卫星天眼,将监测点的山体位移、裂缝、沉降等信息的精准度提升至毫米级。“该系统全天24小时监测,即使山体‘挪动’1毫米,都会被系统监测到。”王鑫磊说。

此次平台如何预测小金县春厂坝山体发生位移?王鑫磊表示,北斗卫星、地面滑坡点基站、监测点均有一个初始定位坐标,三者之间通过卫星信号和无线电波实时相互通信,24小时不间断传递自己的坐标信息以及距离等地理数据。

“这些数据会实时传至平台的云服务器,通过复杂且迅速的计算分析后,便可得出监测点山体是否有位移、于何时发生位移以及位移速率等信息。”王鑫磊说,正是通过这些数据,平台“解读”到了春厂坝滑坡点在发生垮塌前的一系列“预兆”,并最终发出预警。

科技日报记者在平台系统后台的位移曲线图看到,在发生滑坡灾害之前的3个月时间里,小金县春厂坝5号点每天的位移距离以毫米级为主,基本呈平缓直线状;在发生滑坡灾害前两天,曲线出现较为明显上扬,而到了滑坡灾害发生前一日晚11时许,曲线陡然飚升,位移达到1米多。这便是系统监测“捕获”的数据之一。

“在大数据时代下,我们致力于大数据信息的采集和分析。每个项目根据监测体自身特征为主,即地质构造、建筑结构、几何数据等,以及多元监测数据即位移形变、应力应变、气象环境、外界影响等数据,再结合地质、结构、测量、气象、计算机信息等多学科知识,采用大数据理论和方法进行综合分析预警。”王鑫磊说。

可留下灾害后期珍贵数据

在系统后台春厂坝附近的监测点位中,有8个监测点分别闪烁着或绿、或黄、或红的信号,表示其在正常工作,但唯独不见5号监测点发出信息。“滑坡点正好就位于5号监测点。”王鑫磊表示,在滑坡发生过程中,5号监测点仍然坚守职责在向系统发送自己的坐标,直至完全被山体掩埋。

这些一线监测“小卫士”拥有电子位移传感器,它们包括拉线式和拉杆式两种,具有量程大、精度高、性能稳定、防尘防水和功耗低等特点,可用于工业自动控制及水利大坝、建构筑物、地质灾害等变形和裂缝监测等。“在灾害科学研究中,获取后期滑坡位移数据是地质灾害监测的一大技术难题,5号监测点随滑坡体一起埋入山下的过程中,留下珍贵的后期滑坡位移数据。这些数据积累到一定量时,便可为未来后期滑坡位移研究提供参考。”王鑫磊说。

“北斗智慧云公共监测平台”目前已在四川省布设200余个监测点位。该系统除了可以24小时监测地质灾害外,还可运用到桥梁监测、工程勘探设计施工、智慧生态农业等多个领域,并已获取5项软件著作权和多项发明专利。同时,其研发团队还推出了基于平板电脑、手机的客户端,方便用户随时随地进行监测管理和查询。

在谈到平台的技术优势时,王鑫磊说,平台利用了GNSS多星联合定位的技术原理,尤其倚重北斗系统,精度和性能远优于传统的GPS。此外,该监测平台从硬件生产到软件开发全部由企业自主研发,集合了管理、监测、大数据分析预警、应急指挥、通讯、科研等六大系统,利用云平台提供高效便捷的网络数据服务,具有统一的传输接口,产品高度集成化,能实现多种监测方式。

“目前,国内研发同类技术的不超过10家,西南地区仅有中科川信1家。”王鑫磊说,作为产学研协同创新的典型成果,目前该领域前景广阔。

(责编:张歌、王吉全)

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