地质灾害预警队场馆安全守护神

编者按：奋进的中国再度点燃激情与梦想的圣火，世界翘首以待的北京冬奥会将于2022年2月4日开幕。

“水立方”变身“冰立方”、“百米级、分钟级”精准气象预报、国家速滑馆世界跨度最大的单层双向正交马鞍形索网屋面、5G信号覆盖所有场馆、8K比赛画面实时传输……科技冬奥是北京2022年冬奥会和冬残奥会的主要特色，是体现我国综合国力的舞台，更是实现高水平科技自立自强的舞台。

中国科协网开设专题，挖掘冬奥高科技的幕后故事、幕后英雄，展现中国科协所属全国学会及广大科技工作者在“科技冬奥”中的拼搏、奉献、创新、超越，记录科技工作者助力北京冬奥冰雪史诗的感人故事。

早在一年前，中国地理信息产业协会理事单位——北京天下图数据技术有限公司和北京中关村智连安全科学研究院有限公司的联合团队，就整体进入了“冬奥时间”。

北京市延庆区松闫路佛峪口水库大坝段，是通往北京2022年冬奥会和冬残奥会核心区的一条重要通道。这段17.7公里的公路，是除京礼高速外唯一进出延庆赛区的地方道路。

延庆区地质条件整体稳定，但松闫路依山体而建、蜿蜒曲折，道路两侧紧挨山体，如果有山石滚落或土壤松动，就会对车辆通行造成安全隐患。

现在，这种隐患正被消除在萌芽状态。由天下图公司和智连安全科学研究院联合开展的北京市“科技冬奥”专项——“冬奥场馆（地）岩土构筑物灾害早期识别及自动预警应用示范”，为解除这些隐患提供了技术方案。

在松闫路佛峪口水库大坝段，大大小小的圆圈与钢绞线组成的帘式网，犹如巨型幕布结实地扎在边坡上。边坡中上部，一个个半圆柱体的“小蘑菇”外面罩着透明有机玻璃罩，被“种”在路边山体坡边上。

“这些‘小蘑菇’3个一组，作为监测传感器，实时监测佛峪口水库大坝上方边坡的安全稳定性。” 中国岩石力学与工程学会地面岩石工程专委会副主任委员、北京中关村智连安全科学研究院院长谢谟文介绍。

事实上，这些“小蘑菇”叫微芯桩。微芯桩和一杆式采集测站、数据服务平台及手机客户端组成自动化边坡安全监测预警系统，对边坡危险岩石的振动、倾向、倾角、形变等多个安全指标进行实时监测。

微芯桩智能传感终端基于失稳动力学理论设计，采集静态形变和振动特征等30多种参数，通过数据采集传输终端将数据实时传输至物联网平台，基于安全失稳模型综合分析，实现对边坡等岩土体的安全监测及早期失稳预警。

“冬奥场馆的安全保障是非常重要的，当我们接到冬奥服务保障工作任务时，就立即筹备，针对延庆赛区的场馆构筑物，应用了我们最新的装备、技术以及一系列的衍生产品，对赛区进行全天候的安全运行监测服务。” 中国测绘学会常务理事、中国遥感应用协会常务理事、中关村智连安全科学研究院董事长关鸿亮表示。

智连安全研究院办公区的2楼，是微芯桩的“出生地”——研发生产中心。在研发中心内，科研人员正在进行采集模式、安全预警模型、数据传输等的研究和测试工作。据介绍，赋予微芯桩的每一个新功能，都要在这里进行长达3个月以上的反复测试以及6个月以上的户外试点测试，才能投入批量生产。在生产中心，这些小家伙整齐排列等待组装，焊接、灌封、测试……工作人员精益求精，不放过任何一个细节，确保每个微芯桩能够更好地守护一方安全。

北京中关村智连安全科学研究院项目经理马驰介绍，为开展自动化边坡安全监测预警，天下图公司和智连安全院的项目团队，已在冬奥会有关场馆的区域部署了微芯桩。

“先期，我们基于INSAR雷达数据，做了面状的大范围监测，判定哪些地区属于风险区。如果是风险区，我们就去现场部署传感器，做具体的点位实时监测。”北京天下图数据技术有限公司市场发展中心副总经理史雪静介绍。

而部署微芯桩是一项艰苦的工作。项目团队在边坡等危险地带穿行，往往一走就是一天。

“就是要瞄准冬奥赛区的灾害识别和监测。”马驰介绍，“我们通过‘天空地’一体化监测体系，‘天’是雷达卫星，‘空’是无人机，‘地’是一些自主研发的核心产品传感器——微芯桩，以及相关响应平台，最终形成一个天空地感知网，可以做到灾害提前感知和预警。”