行業(yè)聚焦！邊坡監(jiān)測行業(yè)競爭白熱化，誰將成為高速公路安全 “守護者”？
在高速公路網(wǎng)絡(luò)不斷延伸拓展的當(dāng)下，邊坡安全已成為保障道路暢通與公眾出行安全的關(guān)鍵一環(huán)。據(jù)相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，過去數(shù)年，因邊坡失穩(wěn)引發(fā)的高速公路事故時有發(fā)生，造成了嚴重的人員傷亡與經(jīng)濟損失。而傳統(tǒng)邊坡監(jiān)測手段，難以滿足如今復(fù)雜多變的高速公路環(huán)境需求。在此嚴峻形勢下，邊坡監(jiān)測行業(yè)迎來了前所未有的挑戰(zhàn)與機遇，競爭愈發(fā)白熱化。
而明年 6 月，備受矚目的第六屆大灣區(qū)邊坡基坑監(jiān)測展將在廣州保利世貿(mào)博覽館盛大開幕。作為行業(yè)年度盛會，此次展會吸引了全球眾多頂尖企業(yè)、科研機構(gòu)與專家學(xué)者參與。屆時，一系列前沿技術(shù)與創(chuàng)新產(chǎn)品將集中亮相，涵蓋高精度傳感監(jiān)測設(shè)備、智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、無人機巡檢技術(shù)等，有望為高速公路邊坡安全監(jiān)測提供全方位、智能化的解決方案。究竟哪家企業(yè)的技術(shù)與產(chǎn)品能在激烈競爭中脫穎而出，成為高速公路安全的可靠 “守護者”？這場展會或?qū)⒔o出答案，讓我們共同期待行業(yè)新變革的到來 。
2024年廣東梅州至大埔高速公路東延線K11+900～K11+950（營運樁號）路段發(fā)生塌方災(zāi)害，導(dǎo)致多人傷亡。該事件引發(fā)全社會關(guān)注，是對“重建設(shè)輕管養(yǎng)”的高速公路營運單位當(dāng)頭棒喝。
建立健全智能監(jiān)測預(yù)警手段，加強高速公路全生命周期管理，已經(jīng)成為高速公路管理運營單位首要解決的問題之一。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，全國公路里程543.68萬公里，據(jù)估計公路邊坡有870余萬座。當(dāng)前公路邊坡大多依賴人工檢測，缺乏主動預(yù)防和有效的智能化監(jiān)測手段，災(zāi)害隱蔽性強，對公路基礎(chǔ)設(shè)施和過往人車安全威脅大。與此同時，自然災(zāi)害的頻發(fā)也對高速公路的運營維護、監(jiān)測預(yù)警和應(yīng)急處理提出了更多要求。
公路邊坡安全監(jiān)測智能化水平亟待提升
去年，國家相關(guān)部門先后印發(fā)相關(guān)政策文件，要求加強應(yīng)用突發(fā)事件的應(yīng)急響應(yīng)相率。如自然資源部印發(fā)《2024年全國地質(zhì)災(zāi)害防治工作要點》，要求優(yōu)化完善地質(zhì)災(zāi)害隱患綜合遙感識別工作，逐步實現(xiàn)從發(fā)現(xiàn)隱患到重要區(qū)域和重大隱患動態(tài)監(jiān)測的轉(zhuǎn)變；財政部、交通運輸部發(fā)布《關(guān)于支持引導(dǎo)公路水路交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的通知》，明確指出要對通道基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)測、運行管控和應(yīng)急指揮調(diào)度體系進行數(shù)字化改造。
北京、山東、江蘇等地的智慧高速公路建設(shè)指南中，也都對公路邊坡監(jiān)測建設(shè)提出了技術(shù)要求。
市場表現(xiàn)方面，日前舉辦的高速公路信息化大會中，高速公路邊坡監(jiān)測預(yù)警的有關(guān)話題討論明顯增多，相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)方案也成為各家廠商主要展出內(nèi)容。
當(dāng)前邊坡監(jiān)測產(chǎn)品和解決方案的技術(shù)方向與趨勢變化可以概括為以下內(nèi)容：
一是“3S”技術(shù)廣泛應(yīng)用于高邊坡監(jiān)測工作，該技術(shù)主要包括GPS技術(shù)、RS技術(shù)及GIS技術(shù)，該技術(shù)的自動化水平較高，且監(jiān)測精度、效率方面有很大的提升；
二是時域反射技術(shù)（TDR技術(shù)），該技術(shù)應(yīng)用期間，可以將電信號轉(zhuǎn)換成位移信號，進而可以實時掌握邊坡內(nèi)部的位移量；
三是地面激光掃描技術(shù)（TLS技術(shù)），該技術(shù)在數(shù)據(jù)獲取方面有著明顯的優(yōu)勢，且自動化水平高，廣泛應(yīng)用于邊坡表面變形監(jiān)測等工作中；
四是合成孔徑雷達（SAR）技術(shù)，該技術(shù)主要借助干涉測量方法，進行地表位移監(jiān)測；
五是數(shù)字攝影技術(shù)，通過應(yīng)用相機等測量設(shè)備，并與初始數(shù)據(jù)做出對比，可以實現(xiàn)邊坡變形測量與監(jiān)測；
六是測斜儀+側(cè)斜管技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用可以在時間、空間方面，實現(xiàn)對不同深度土體變形情況的監(jiān)測。
就具體的產(chǎn)品和解決方案表現(xiàn)，根據(jù)系統(tǒng)搭建的難易程度以及實際應(yīng)用場景要求，探索和應(yīng)用主要集中在人工智能、視頻、雷達、無人機、北斗系統(tǒng)賦能等方向。
方案一：視頻監(jiān)測（升級）+AI+大模型
視頻監(jiān)測作為傳統(tǒng)基礎(chǔ)監(jiān)測手段之一，在高速公路運維管理環(huán)節(jié)中占比較重，是管理部門首要考慮的檢測設(shè)備。
傳統(tǒng)視頻監(jiān)測，需要管理人員對采集的大量視頻信息進行人工查驗和復(fù)檢，問題被發(fā)現(xiàn)、確認之后才能進行后續(xù)應(yīng)急通知處理工作，效率低下的同時如果事故處理不及時，容易致使事故態(tài)勢的進一步擴大。
針對上述痛點，部分廠商在對視頻信息采集配置升級的同時，通過集成AI、大模型等技術(shù)，主動識別異常事故。在前端視頻監(jiān)測到異常發(fā)生時，AI迅速識別事件類別并立刻上傳，快速提醒監(jiān)控人員處理，并聯(lián)動現(xiàn)場示警設(shè)備，通過開啟紅藍閃爍燈、高亮LED屏及語音播報等多模態(tài)預(yù)警手段，主動引導(dǎo)后續(xù)車輛，提示前方道路異常，從而降低道路安全事故發(fā)生概率。
2024年內(nèi)蒙古自治區(qū)交通運輸廳組織對其區(qū)域內(nèi)7863公里高速公路開展設(shè)計回溯和自然災(zāi)害風(fēng)險普查工作，確定19處較大災(zāi)害風(fēng)險路段，并在這些路段新設(shè)“電子眼”監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。內(nèi)蒙古自治區(qū)交通運輸廳公路處相關(guān)負責(zé)人介紹，“電子眼”的布設(shè)可有效提高邊坡的實時監(jiān)測、提前預(yù)防、即時預(yù)警能力，實現(xiàn)位移、傾角、土壤含水量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標精準監(jiān)測。
廣西的輕量化邊坡監(jiān)測系統(tǒng)同樣配置了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用光學(xué)圖像結(jié)合技術(shù)，通過高精度的亞像素算法，實時計算和監(jiān)測邊坡靶標的圖像位移，進而將這些圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為物理空間的真實位移情況展現(xiàn)出來，并通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供持續(xù)、可靠的監(jiān)控視頻畫面。
方案二：毫米波雷達
毫米波雷達在交通行業(yè)中作為新興監(jiān)測設(shè)備，近年來被越來越多的管理部門接受。
有地方交投公司針對存在邊坡災(zāi)害風(fēng)險隱患的點位，在坡面設(shè)置若干標靶（金屬觀測標），在正對坡面設(shè)置使用1-2部毫米波雷達對標靶進行掃描監(jiān)測，形成對整個坡面地表的點線面實時位移觀測，了解邊坡的變形趨勢，分析邊坡的危險性，為邊坡防治工程及長期監(jiān)測提供支撐。
也有部分廠商推出基于成像雷達構(gòu)建對表層裸露邊坡的非接觸式監(jiān)測方案，通過成像雷達掃描獲取坡面的精準形變數(shù)據(jù)，提升對邊坡的精準感知監(jiān)測能力。
四川相關(guān)運營單位研發(fā)了基于毫米波雷達搭建起基于“前期觀測”與“長期監(jiān)測”的高速公路邊坡災(zāi)害地表變形監(jiān)測技術(shù)。該技術(shù)基于毫米波雷達邊坡監(jiān)測設(shè)備精度高（3~5毫米）、采樣頻率高（每秒10次）、監(jiān)測距離達1公里、成本低的優(yōu)點，與GNSS等監(jiān)測設(shè)備相結(jié)合可彌補監(jiān)測設(shè)備成本較高的缺點，建立了邊坡災(zāi)害普查的“前期觀測”方案與重點邊坡“長期監(jiān)測”方案，實現(xiàn)了低成本、由點到面的高速公路邊坡災(zāi)害的全天候?qū)崟r監(jiān)測。相關(guān)成果已在雅西、峨漢、九綿、瀘石等多條高速公路推廣應(yīng)用。
方案三：無人機+AI
部分高速公路沿線地形復(fù)雜、結(jié)構(gòu)物多，部署相關(guān)監(jiān)測設(shè)備難度大、成本高，使得地方高速公路營運單位更多依靠人工巡檢，而人工巡檢存在效率慢、監(jiān)測難度高、危險系數(shù)高等問題。
無人機為解決上述問題提供了新的監(jiān)測手段，管理部門可以利用無人機設(shè)備對徒步不易到達的高填深挖高邊坡路段、易發(fā)生山體滑坡和落石路段、橋梁隧道等重點部位進行巡查，也可以在無人機中集成AI自動巡檢系統(tǒng)，可以實現(xiàn)邊坡隱患的智能化、精準化排查。
廣東清運高速搭建了AI+無人機邊坡隱患智能巡檢系統(tǒng)。清云高速養(yǎng)護工程部經(jīng)理朱玉軍介紹，清云高速公路沿線地形復(fù)雜，路線長，結(jié)構(gòu)物多，沿線排水系統(tǒng)總長度近800公里，隱患排查任務(wù)非常艱巨，為進一步提升邊坡隱患監(jiān)測效率，清云高速創(chuàng)新引入AI自動巡檢系統(tǒng)，結(jié)合無人機技術(shù)。該系統(tǒng)可重點監(jiān)測裂縫、地形變化、擋墻錯位、邊坡堵塞等問題，并根據(jù)隱患嚴重程度將預(yù)警信息分為四個等級。這一分級預(yù)警機制為養(yǎng)護人員提供了科學(xué)決策依據(jù)，極大提升了隱患處置的及時性和精準性。
方案四：北斗系統(tǒng)
北斗技術(shù)已經(jīng)深度融入交通行業(yè)建設(shè)發(fā)展中，基于北斗系統(tǒng)我國建成了世界上最大的車聯(lián)網(wǎng)平臺，截至2021年底，已有超過790萬輛道路營運車輛安裝使用北斗系統(tǒng)。
針對人工巡檢難以查看，信息傳輸差的山區(qū)、林區(qū)等場景，通過設(shè)置布設(shè)相關(guān)感知設(shè)備，利用北斗技術(shù)可以完成對山體滑坡險情監(jiān)測、公路沿線邊坡監(jiān)測等災(zāi)害風(fēng)險隱患點位進行全覆蓋。
北京高速養(yǎng)運公司利用北斗對邊坡隱患進行排查，針對山體滑坡險情，京藏、京承高速路重點山區(qū)位置已實現(xiàn)山體防護全覆蓋，并完善信息化監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，通過北斗基準邊坡觀測設(shè)備，隨時監(jiān)測高邊坡穩(wěn)定性，山體如有變化，第一時間發(fā)出預(yù)警。
吉林的邊坡健康監(jiān)測解決方案同樣采用了北斗技術(shù)。方案結(jié)合光纖傳感技術(shù)和北斗技術(shù)，構(gòu)建了完善的邊坡安全監(jiān)測體系。通過布設(shè)光纖傳感器，實現(xiàn)全方位、多層次監(jiān)測，實時感知邊坡形變并發(fā)出預(yù)警，同時結(jié)合北斗技術(shù)提供高精度定位，并與路面攝像頭聯(lián)動，實時查看事件區(qū)域路面情況，提高邊坡監(jiān)測精度和效率，降低人工巡查成本，助力提升公路邊坡災(zāi)害的預(yù)警能力和管理效率。目前，該方案已在G12琿烏高速公路部分邊坡開展健康監(jiān)測示范應(yīng)用。
河北交通規(guī)劃設(shè)計院旗下某公司研發(fā)的基于北斗的公路基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測預(yù)警技術(shù)，將北斗與遙感、無人機、衛(wèi)星通訊的多源數(shù)據(jù)融合創(chuàng)新研發(fā)，形成了公路基礎(chǔ)設(shè)施“空天地”一體化監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)：利用遙感技術(shù)對高速沿線進行定期大范圍風(fēng)險點篩查，利用無人機對邊坡風(fēng)險點進行傾斜攝影建模，對于高風(fēng)險點邊坡采用北斗位移檢測、深部測斜技術(shù)開展形變監(jiān)測；對于易發(fā)山洪區(qū)域橋梁，應(yīng)用傾角加速度計監(jiān)測橋梁敦梁變形，對于跨越鐵路橋梁，應(yīng)用毫米波雷達監(jiān)測橋梁豎向位移，實現(xiàn)快速便捷安裝、降低施工成本；應(yīng)用AI智能視頻識別邊坡滑塌、橋梁垮塌、隧道洞口崩塌落石事件，多場景監(jiān)測技術(shù)與聲光報警設(shè)備形成聯(lián)動，實現(xiàn)現(xiàn)場報警與平臺報警同步發(fā)送。
隨著國內(nèi)高速公路里程和密度的不斷增加，經(jīng)濟發(fā)展對高速公路的需求逐漸從大規(guī)模擴張向提質(zhì)增效轉(zhuǎn)變，社會出行需求的關(guān)注點也逐漸從“哪都通”向出行安全舒適轉(zhuǎn)變，以邊坡預(yù)警監(jiān)測為代表的應(yīng)急處置建設(shè)，將會是為未來高速公路管理運維的重中之重。
在全面提升路基本質(zhì)安全水平、加強高速公路全生命周期管理、提升高速公路風(fēng)險監(jiān)測管控能力等相關(guān)建設(shè)跟進的同時，高速公路運營單位的管理思路也應(yīng)該進行轉(zhuǎn)變，增強應(yīng)用極端天氣的極限思維，減少事故中的人為因素，并通過多種途徑向社會宣傳面對突發(fā)災(zāi)害的應(yīng)急措施和辦法，提高全社會風(fēng)險防范意識和自救互救能力。
從傳統(tǒng)監(jiān)測的局限突破，到智能技術(shù)的全面迭代，邊坡監(jiān)測行業(yè)的每一次進步，都與高速公路的安全命脈緊密相連。明年 6 月的第六屆大灣區(qū)邊坡基坑監(jiān)測展，不僅是一場企業(yè)競技的 “競技場”，更是一次行業(yè)資源整合、技術(shù)共創(chuàng)的 “賦能平臺”—— 在這里，每一項創(chuàng)新成果的亮相，都可能成為破解高速公路邊坡安全難題的關(guān)鍵；每一次政企、產(chǎn)學(xué)研的對話，都將為行業(yè)發(fā)展注入新的思路。
