邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案

智能監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)預(yù)警

本項(xiàng)目位于某省山區(qū)高速公路K85+200至K86+400段，邊坡最大高度68米，坡度約50°。采用星創(chuàng)易聯(lián)自主研發(fā)的SG500系列工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，構(gòu)建了完整的"感知-傳輸-應(yīng)用"三層監(jiān)測(cè)體系。

一線技術(shù)工程師的項(xiàng)目實(shí)錄

一、項(xiàng)目背景

2023年7月的一個(gè)午后，一通緊急電話打到了我們星創(chuàng)易聯(lián)技術(shù)部。電話那頭是某省高速公路管理局的李工，語(yǔ)氣焦急地描述著他們?cè)贙85+200至K86+400段邊坡出現(xiàn)的異常情況。

"上個(gè)月的持續(xù)強(qiáng)降雨后，我們?cè)谌粘Ｑ矙z中發(fā)現(xiàn)這段邊坡出現(xiàn)了多處裂縫，最寬的有3厘米..."李工的描述讓我們意識(shí)到情況的嚴(yán)重性。這段邊坡位于山區(qū)高速的關(guān)鍵路段，最大高度達(dá)68米，坡度約50°，一旦發(fā)生滑坡，后果不堪設(shè)想。

接到任務(wù)的第二天，我就帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)趕赴現(xiàn)場(chǎng)。站在邊坡下，抬頭仰望陡峭的山體，看著表面縱橫交錯(cuò)的裂縫和多處的滲水點(diǎn)，我明白這將是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目。

二、方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)兩天的現(xiàn)場(chǎng)踏勘和資料分析，我們發(fā)現(xiàn)這處邊坡的地質(zhì)條件異常復(fù)雜。主要為強(qiáng)風(fēng)化板巖，節(jié)理發(fā)育，遇水后極易軟化。更糟糕的是，現(xiàn)場(chǎng)多處滲水點(diǎn)的存在，意味著地下水活動(dòng)頻繁。

在項(xiàng)目部臨時(shí)會(huì)議室里，我和團(tuán)隊(duì)連續(xù)工作了36個(gè)小時(shí)，最終確定了一套完整的監(jiān)測(cè)方案。這套方案的核心是建立一個(gè)全方位的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括位移監(jiān)測(cè)、地下水監(jiān)測(cè)、降雨量監(jiān)測(cè)等多個(gè)子系統(tǒng)。

三、系統(tǒng)部署

3.1 前期準(zhǔn)備

8月初，我們正式進(jìn)場(chǎng)施工。第一個(gè)挑戰(zhàn)就來(lái)自設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。由于邊坡地形陡峭，常規(guī)車輛無(wú)法到達(dá)安裝位置。最終，我們不得不租用了一臺(tái)小型履帶運(yùn)輸車，甚至有些位置需要人工搬運(yùn)設(shè)備上山。

記得有一次，為了安裝一個(gè)GNSS基準(zhǔn)站，我和老王背著設(shè)備徒步爬了將近兩小時(shí)山路。當(dāng)?shù)竭_(dá)山頂時(shí)，我們的工作服已經(jīng)完全被汗水浸透。但看著眼前開闊的視野，我們都明白這里是安裝基準(zhǔn)站的最佳位置。

3.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，我們將整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分為三個(gè)重點(diǎn)區(qū)域。A區(qū)是主滑坡體區(qū)域，這里的裂縫發(fā)育最為明顯；B區(qū)主要是次生裂縫發(fā)育區(qū)；C區(qū)則是滲水影響區(qū)域。

在A區(qū)的部署過(guò)程中，我們遇到了意想不到的困難。原計(jì)劃安裝深部位移計(jì)的位置，鉆機(jī)剛鉆到8米深就遇到了硬質(zhì)巖層。經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，我們調(diào)整了鉆孔位置，最終在15米深處成功安裝了位移計(jì)。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

2023年8月的一個(gè)悶熱午后，我?guī)ьI(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)第一次到達(dá)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)。站在這段山區(qū)高速公路邊，看著陡峭的邊坡和已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，我們深感責(zé)任重大。最棘手的問(wèn)題是如何在這種復(fù)雜地形下構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，我們決定采用星創(chuàng)易聯(lián)自主研發(fā)的SG500系列工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為數(shù)據(jù)傳輸核心。

3.3.1 現(xiàn)場(chǎng)感知層搭建歷程

第一周的部署工作異常艱難。8月的山區(qū)時(shí)常有暴雨，我們必須在雨停的間隙搶時(shí)間施工。記得在安裝第一個(gè)GNSS基準(zhǔn)站時(shí)，為了找到信號(hào)最好的位置，我和老王扛著設(shè)備在山頂足足測(cè)試了一整天。最終選定的位置雖然信號(hào)良好，但沒(méi)有市電供應(yīng)。這迫使我們臨時(shí)調(diào)整方案，加裝了太陽(yáng)能供電系統(tǒng)。

現(xiàn)場(chǎng)的供電問(wèn)題著實(shí)讓我們吃了不少苦頭。原本設(shè)計(jì)的市電接入方案，因?yàn)楫?dāng)?shù)仉娋W(wǎng)不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)電壓波動(dòng)。有一次就因?yàn)檫@個(gè)原因，燒壞了兩個(gè)傾斜傳感器的采集器。痛定思痛，我們緊急從深圳調(diào)來(lái)了一批工業(yè)級(jí)防雷器和UPS，對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行了全面改造。同時(shí)，我們將每個(gè)監(jiān)測(cè)分區(qū)的供電系統(tǒng)都改成了"市電+太陽(yáng)能+UPS"的三重保護(hù)方案。記得調(diào)試那天下著大雨，我和小李穿著雨衣在設(shè)備箱前忙活了整整一天，終于實(shí)現(xiàn)了供電的穩(wěn)定切換。

3.3.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸層的突破

網(wǎng)絡(luò)傳輸問(wèn)題是另一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。剛開始部署SG500網(wǎng)關(guān)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)山區(qū)的4G信號(hào)時(shí)斷時(shí)續(xù)。通過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)測(cè)試和天線角度調(diào)整，我們發(fā)現(xiàn)在海拔較高的A區(qū)，信號(hào)強(qiáng)度和穩(wěn)定性都比較好，而在山谷的B區(qū)則經(jīng)常出現(xiàn)信號(hào)盲區(qū)。

記得有一次凌晨三點(diǎn)，監(jiān)控平臺(tái)突然顯示B區(qū)數(shù)據(jù)中斷。我立即趕到現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)是山體遮擋導(dǎo)致信號(hào)變?nèi)?。?jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，我們最終在B區(qū)架設(shè)了一個(gè)5米高的信號(hào)增強(qiáng)桿，并調(diào)整了天線方向，這才解決了信號(hào)問(wèn)題。為了防止類似情況再次發(fā)生，我們?cè)诿總€(gè)網(wǎng)關(guān)上都配置了雙SIM卡，同時(shí)接入移動(dòng)和聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。

后來(lái)下了一場(chǎng)大暴雨，持續(xù)了整整三天。這場(chǎng)雨也驗(yàn)證了我們網(wǎng)關(guān)的可靠性。當(dāng)時(shí)雖然外網(wǎng)中斷，但SG500的本地存儲(chǔ)完整記錄了72小時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)補(bǔ)傳，一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都沒(méi)有丟失。這次經(jīng)歷讓我們對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性更有信心。

3.3.3 應(yīng)用服務(wù)層的優(yōu)化

邊緣計(jì)算部署也經(jīng)歷了一次重大調(diào)整。最初，我們將邊緣服務(wù)器放在臨時(shí)機(jī)房，但發(fā)現(xiàn)機(jī)房空調(diào)經(jīng)常跳閘，導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱。通過(guò)與項(xiàng)目部協(xié)調(diào)，我們?cè)贏區(qū)監(jiān)測(cè)站旁邊專門建了一個(gè)小型設(shè)備間，配備了工業(yè)空調(diào)和除濕機(jī)，這才解決了環(huán)境問(wèn)題。

系統(tǒng)運(yùn)行一個(gè)月后，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)超預(yù)期。每天產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)就達(dá)到了20GB以上。這迫使我們重新設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案，采用分級(jí)存儲(chǔ)策略：邊緣節(jié)點(diǎn)保留30天原始數(shù)據(jù)，云平臺(tái)則永久存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)。同時(shí)，我們開發(fā)了一個(gè)智能數(shù)據(jù)壓縮算法，將傳輸帶寬需求降低了80%。

記得有一次，地質(zhì)專家反饋說(shuō)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)延遲太大，影響分析判斷。我們立即調(diào)整了邊緣計(jì)算策略，將部分分析功能前移到邊緣節(jié)點(diǎn)。這個(gè)改動(dòng)使得預(yù)警時(shí)間從原來(lái)的5分鐘縮短到了30秒以內(nèi)，得到了專家們的一致好評(píng)。

現(xiàn)在，這套系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行了3個(gè)月。每當(dāng)看到監(jiān)控大屏上源源不斷傳來(lái)的數(shù)據(jù)，想到這些數(shù)據(jù)背后承載著保障道路安全的重任，我都倍感自豪。這不僅是一套數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，更是我們團(tuán)隊(duì)用智慧和汗水鑄就的安全防線。

3.4 監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)搭建

系統(tǒng)平臺(tái)的調(diào)試階段，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)住了整整兩周。每天早上6點(diǎn)開始工作，常常忙到深夜。記得有一次，凌晨2點(diǎn)收到系統(tǒng)報(bào)警，顯示C區(qū)一個(gè)傳感器數(shù)據(jù)異常。我和小李頂著夜色趕到現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)是傳感器接口松動(dòng)導(dǎo)致。這次經(jīng)歷促使我們開發(fā)了設(shè)備自診斷功能，大大提高了系統(tǒng)可靠性。

四、系統(tǒng)運(yùn)行效果

系統(tǒng)上線三個(gè)月來(lái)，成效顯著。10月中旬的一場(chǎng)暴雨中，系統(tǒng)提前72小時(shí)預(yù)警到A區(qū)滑坡體出現(xiàn)異常變形。運(yùn)營(yíng)方及時(shí)采取了臨時(shí)加固措施，成功避免了一次潛在的險(xiǎn)情。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：

GNSS監(jiān)測(cè)精度達(dá)到水平±2mm，垂直±3mm

實(shí)現(xiàn)了毫米級(jí)的形變監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)可用性達(dá)到99.9%

預(yù)警響應(yīng)時(shí)間小于30秒

五、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

這個(gè)項(xiàng)目讓我深刻體會(huì)到，在工程實(shí)踐中，紙上的方案往往需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況不斷調(diào)整。最重要的是要有隨機(jī)應(yīng)變的能力和不怕困難的決心。

現(xiàn)在，每次經(jīng)過(guò)這段高速時(shí)，看著路邊安靜工作的監(jiān)測(cè)設(shè)備，都會(huì)感到由衷的自豪。這不僅是一個(gè)技術(shù)項(xiàng)目，更是一份守護(hù)公共安全的責(zé)任。

六、持續(xù)優(yōu)化

我們?nèi)栽诔掷m(xù)優(yōu)化系統(tǒng)：

正在開發(fā)基于AI的預(yù)警模型

計(jì)劃增加視頻監(jiān)控功能

準(zhǔn)備擴(kuò)展監(jiān)測(cè)范圍

通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目，我們不僅積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也為后續(xù)類似項(xiàng)目打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。正如項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在驗(yàn)收會(huì)上說(shuō)的："這不僅是一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，更是一個(gè)智慧工程的樣板。"