一、方案背景

高速公路是國家交通大動脈，高速公路的安全、穩(wěn)定是人民生命安全的保障。高速公路地基和邊坡在線監(jiān)測系統(tǒng)是交接高速公路運行狀態(tài)的耳目，是保證高速公路穩(wěn)定、安全保障人民生命財產(chǎn)安全、充分發(fā)揮高速公路國家交通大動脈的重要手段。高速邊坡在線監(jiān)測系統(tǒng)的使用，能有效解決人工檢測中路程遠、夜間檢測不便等問題，通過自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)能實時全天候的監(jiān)測，了解測區(qū)高速公路的安全和穩(wěn)定，為保障人民生活出行、人民財產(chǎn)安全提供了強有力的保障。且我國的山地、丘陵、高原占國土面積的69%，地勢高差大，地質(zhì)條件復(fù)雜。當陡峭的山路在大雨的沖刷下，巖土體便會松軟破碎，一旦順坡方向巖層裂縫較多時，各鐵路、公路等沿線的邊坡容易發(fā)生山體滑坡或山體崩塌等，導致不同程度的人員傷亡、財產(chǎn)損失以及交通路段的堵塞。

二、系統(tǒng)組成

高速公路高邊坡監(jiān)測采用無人值守自動化監(jiān)測，以物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、北斗+等技術(shù)為理論基礎(chǔ)，以自主研發(fā)的監(jiān)測平臺及各類傳感器為核心，充分利用各種監(jiān)測手段，建立地表和地下深部的三維立體監(jiān)測網(wǎng)，對高速公路邊坡滑坡進行監(jiān)測。實時監(jiān)測邊坡滑坡不同部位各類型裂縫的發(fā)展過程，巖土體松弛以及局部坍塌、沉降、隆起活動；地下、地面變形動態(tài)（包括滑坡體變形方向、變形速速、變形范圍等）；表面位移、深部位移、滲流量、降雨量、裂縫、支護結(jié)構(gòu)等及地震活動等外部環(huán)境變化等，據(jù)此對邊坡滑坡變形發(fā)展和變形趨勢作出預(yù)測，判斷其穩(wěn)定狀態(tài)給出邊坡失穩(wěn)預(yù)警值，指導施工，反饋設(shè)計和檢驗治理效果，了解工程實施后的變化特征，為設(shè)計施工及災(zāi)害預(yù)警提供科學依據(jù)?？梢园迅咚俟愤吰骂A(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)分為四層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層。

感知層：實時感應(yīng)邊坡監(jiān)測參數(shù)傳感器的狀態(tài)，如表面位移、深部位移、滲流量、降雨量、裂縫、支護結(jié)構(gòu)、地下水位、土壤含水率、土壓力、表面位移監(jiān)測儀和視頻監(jiān)控攝像機等前端感知設(shè)備；

網(wǎng)絡(luò)層：支持數(shù)據(jù)通信，可上、下雙向通訊，支持無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)、短信、北斗、PSTN、超短波、ZigBee等通信方式。感應(yīng)設(shè)備M21F2可通過監(jiān)測預(yù)警平臺的通訊方式，上行發(fā)送至監(jiān)測控制中心平臺。

平臺層：整合各層設(shè)備和系統(tǒng)功能，通過信號的連接，下發(fā)平臺對前端感應(yīng)器的命令，上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲和分析，實時聯(lián)動前端各大監(jiān)控設(shè)備。

應(yīng)用層：開啟信息發(fā)布途徑，實時展示信息數(shù)據(jù)和預(yù)警信息。

三、系統(tǒng)功能

●24小時實時監(jiān)測：通過對邊坡表面沉降、深層沉降、應(yīng)力應(yīng)變、雨量監(jiān)測、地表位移監(jiān)測、視頻監(jiān)控和振動監(jiān)測等實時在線監(jiān)測，實時掌握邊坡的結(jié)構(gòu)變化。

●報表推送：系統(tǒng)自動生成監(jiān)測評估報告，包括監(jiān)測數(shù)據(jù)圖表、變形趨勢變化、預(yù)警信息評估、應(yīng)急處理建議等；支持設(shè)置報告的章節(jié)及內(nèi)容，靈活創(chuàng) 建和修改報告模版；支持在線預(yù)覽和下載Word 版本進行整理完善。監(jiān)測結(jié)果實時顯示發(fā)布，定期將監(jiān)測報表推送給用戶。

●多重分級預(yù)警：建立三級報警機制，當檢測數(shù)據(jù)異常時，第一時間以短信、傳真、廣播、電話與短信報警；報警郵件、微信、QQ等形式通知用戶，實現(xiàn)綜合預(yù)警功能。

●應(yīng)急預(yù)案處理：從專家系統(tǒng)中直接提取相應(yīng)處理方法，及時采取人員介入、封鎖道路等措施，將安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。

●結(jié)構(gòu)趨勢分析：通過對邊坡的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與安全評價，視頻遠程監(jiān)測施工現(xiàn)場情況，實時反饋現(xiàn)場情況，可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性趨勢分析，防患于未然。

●歷史資料存儲：監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲，為今后同類工程設(shè)計、施工提供類比依據(jù)。

四、系統(tǒng)特點：

●系統(tǒng)核心功能：系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集、傳輸、存儲、處理分析及綜合預(yù)警，并具備在各種氣候條件下實現(xiàn)適時監(jiān)測的能力；

●數(shù)據(jù)通信和遠程通信功能：根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，可采用無線數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)場通信暢通，企業(yè)各級安全管理職能部門可以通過網(wǎng)絡(luò)(B/S架構(gòu))實現(xiàn)遠程對各項在線監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的查看；

●數(shù)據(jù)存儲及處理分析功能：系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)存儲功能，具備基礎(chǔ)資料管理存儲、監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲;

●統(tǒng)計和報表功能：監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計管理、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、圖形展示及報表輸出；

●綜合預(yù)警功能：通過軟件對監(jiān)測參數(shù)的實時在線分析，和人工監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比分析，一旦監(jiān)控參數(shù)超限，系統(tǒng)能夠進行綜合預(yù)警，啟動聲光報警短信報警、郵件報警。提醒相關(guān)人員采取措施，預(yù)防事故發(fā)生；

●多傳感器同臺管理分析處理功能：系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)表面變形GNSS監(jiān)測、內(nèi)部位移監(jiān)測、地下水面線高度監(jiān)測、雨量監(jiān)測、地裂縫監(jiān)測、視頻監(jiān)控等在同一平臺界面上展示、分析、處理，綜合把握邊坡穩(wěn)定狀況與趨勢變化規(guī)律；

●權(quán)限管理功能：根據(jù)各級權(quán)限，各級監(jiān)管部門可以不受時間和地點限制，只要登陸網(wǎng)絡(luò)，即可實現(xiàn)對監(jiān)測點的遠程督導和檢查；

●系統(tǒng)應(yīng)具有擴展功能：系統(tǒng)在硬件配置及軟件設(shè)計時應(yīng)保障能夠后續(xù)增加監(jiān)測點后傳感器的接入。

五、方案價值

■自動化程度高：與全站儀等傳統(tǒng)的測量工具相比，利用高精度進行監(jiān)測可實現(xiàn)自動監(jiān)測、自動記錄。監(jiān)測過程不需要人工操作，能夠?qū)崿F(xiàn)一次布置，多年可隨時隨地獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)。

■監(jiān)測效率高：傳統(tǒng)的監(jiān)測方法監(jiān)測效率低，獲取數(shù)據(jù)少，而利用進行監(jiān)測可實現(xiàn)數(shù)分鐘內(nèi)得到一組精確定位數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時監(jiān)測邊坡的變形、位移。

■系統(tǒng)部署對地形要求低，組成簡單、結(jié)構(gòu)清晰、運行穩(wěn)定、顯示直觀、維護方便，可直觀顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)的歷史變化及當前狀態(tài)，能夠快速生成各種報表、曲線、圖形等。