一、 技術原理
隨著衛（wèi）星技術的發展（zhǎn）及在（zài）交（jiāo）通領域的進行安全監測應用，誕生了新一代交通基礎設施安全（quán）監測預警係統。本技術主（zhǔ）要（yào）包括（kuò）北鬥導航定位、InSAR衛（wèi）星遙感、衛（wèi）星天基通（tōng）信、無線智能感知（zhī）和AI大數據處理等技術，是（shì）點麵結合、天地一體、全方位感知的智能（néng）監測體係，賦予交通基礎設施強大（dà）的安全監管（guǎn）能力。
圖1 北鬥+交通基礎設施智能安全監測預警（jǐng）係統示意圖
北鬥高精度定位（wèi）技術可定點對交通基礎設施周邊的地（dì）災點、邊坡，以及橋梁（liáng）、隧道、鐵路等進行全（quán）天（tiān）候、全自動的形（xíng）變位移監測，精度可達毫（háo）米級（水平（píng）優於（yú）2.5mm+1ppm, 豎向優於（yú）5mm+1ppm）。本技術采（cǎi）用新一代低功耗（hào）、低（dī）成本、易安裝、易維護無線智能傳感設備，獲取更精準、更全麵交通基礎設施狀態信息。通過衛星物聯網星座，補充無人區（qū）地麵網絡“盲區（qū）”，實現監測數據天基傳送，為交通基礎設施公共安（ān）全突發事件和自然災後通信中斷後搶險救援提供應急通信保障。
本技術具有基於力學模型（xíng）+AI數（shù）據驅動的“雙核”引擎，對（duì）北鬥衛星和地麵無線智能感知獲取的空天（tiān）地多維數據進行專業分析和處（chù）理。監測係統將結構狀態和預警信息實時反饋和（hé）推送到交通基（jī）礎設施管理、應（yīng）急管理等部門。解決了交通（tōng）基礎（chǔ）設施災害風險科學評估、精準預測、應急決（jué）策的難題，實現交通基礎設施安全風險（xiǎn）隱患（huàn）早發現、早預警、早處置。
圖2 高速公路天空地安全監測體係架構圖
二、技術創新點
1、結合衛星北鬥、遙感和地麵物聯監測（cè）設備的應用，構建了空天地感知網絡，形成了周期性與實時性相結合、重要（yào）交通基礎設（shè）施（shī）與路線點麵結合的監測體係。
2、研發高集成、低功耗、一（yī）體化的北鬥監測裝備和無線智能傳感監測裝（zhuāng）備，提高了複雜環境下交通基礎設施監（jiān）測設備的生存能力和服役性能，降低了監測係統的建設成本和（hé）安全維護的難（nán）度。
3、研發集群大數據融合和AI智能評估分析的智慧管養平台，構建（jiàn）交通（tōng）基礎設施安（ān）全運行“監測監控—預警（jǐng）評（píng）估—應急處置—管（guǎn）養決策”的高效服務鏈條，實現交通基礎設施監管養一體（tǐ）化管控（kòng）的在線可感、可（kě）視、可控、可服務。
三、應用案例
目前已在全國24個省（shěng）（自治區、直轄市）的風（fēng）力發電、石（shí）油（yóu）管網、礦業、交通、市政、地質災害、應急等行業或領域的1149個結構物上成（chéng）功應用，布（bù）設監測（cè）點（diǎn）13017個，完成了（le）1795次安全預警，取得了極大的社會和經濟效益。
圖3 北鬥安（ān）全監測技術全（quán）國應用（yòng）分布圖
1、湖南省城市橋梁隧道智慧監管（guǎn）平台項目
湖南省城（chéng）市橋梁隧道智（zhì）慧監管平台已納入湖南省智慧住建體係。平台自上線試運（yùn）行以來，係統總體運（yùn）行情況良好，係統（tǒng）穩定流暢，未發生安全事故和其他係統故障，有效地提升了各級（jí）橋隧管（guǎn）養（yǎng）部門的工作效率。平台（tái）目前管（guǎn）理湖南省城市橋梁1664座，城（chéng）市隧（suì）道2座，主要管理（lǐ）內容包括橋隧設施的基礎數據、電（diàn）子檔案等；湖南省各市州應用本平台開展巡檢養護工作6000多次，係統自動（dòng）生成各類巡檢、養護維修文檔6000多份，各檢（jiǎn）測單位應用（yòng）本平台開展城市橋梁隧道定期檢測工作多次。
圖4 湖南省城市（shì）橋梁隧道智慧監管平台（tái）
2、洞庭湖大橋智慧監管平台
經過20年的通車運營，洞庭湖大橋各構件的狀況及內力存在自（zì）然衰（shuāi）減變化，相（xiàng）應（yīng）橋梁的剛度和承載能（néng）力也存在變量（liàng），為及時發（fā）現問題，將橋梁的（de）不安定（dìng）因素控製在初期階段，更好的掌控大橋（qiáo）的安全使用狀況，避免出現不可控事件的（de）發生，並能提（tí）升大橋管理（lǐ）和（hé）養護水平，建立了（le）洞庭湖大橋智（zhì）慧監管平台。
圖5 洞庭湖大橋指揮監管平台（tái）界麵
3、渝黔高速擴能重大（dà）風險邊坡群監測項目
針對該施（shī）工期邊坡的監測需求，共設計布設4個地表位移監測站及1套（tào）基準站，在監（jiān）測服務期（qī）間，平台多次發出預警（jǐng），業主組織（zhī）專家現場查（chá）看並采取了相應的處理措施，提前協調遷移了邊坡上方的高壓（yā）鐵搭，且施工單位及（jí）時轉移了施工設備和人員，避免了安全事故的發生，挽回經濟損失約1000萬元，項目業主對我（wǒ）們北鬥安全監測技術及專業（yè）服務水平給予了高度（dù）認可。
圖6 邊坡監（jiān）測點布置圖 圖7 邊坡滑坡後現場圖
圖8 BD03地表點位北鬥監測位移曲線圖
4、雲南省（shěng）串絲至佛耳岩段魯家崗隧道及（jí）隧道進（jìn）口段不穩定（dìng）斜坡體
串絲至佛耳岩段魯家崗隧道位於雙河村北側，縣道（XC42）綏江方向左側。魯家崗隧（suì）道為（wéi）單向（xiàng）雙洞公路隧道單（dān）拱短隧道，隧道截麵尺（chǐ）寸采用半圓拱型，洞跨10.25m，洞高5.00m。
自2017年隧道施（shī）工以來（lái），隧（suì）道及（jí）周邊陸續出現變形跡象，施工期間已進行處理，隧道通車（chē）後於2020年11月再次（cì）發生開裂。
主要監測參數為隧道結構收斂、邊牆沉降、洞內二襯裂縫變化（huà）；不穩定斜坡體地表位移、深部位移、降雨量。
圖9 現場整體照片
圖10 隧道結構邊牆沉降監測及收斂變形監（jiān）測
來源：湖南省交通運輸廳
