云眼：破解山区公路灾情“新密码”
时间：2022年10月31日
我国公路建设三十多年来得到跨越式的发展，截止2021年底，全国公路总里程已超过500万公里，居世界第一位。然而，随之而来的管理、监控和维护工作的难题，摆在了科技工作者的面前。
破解灾情“密码” “科幻”成为现实
随着我国公路建设向工程地质条件复杂的山区延伸，在公路建设过程中不可避免出现大量的高边坡和高填方路基，造成原有的地质力学平衡条件被破坏，在各种自然和工程因素的扰动下，时常引起公路路基岩土体的变形甚至破坏，给路基的施工和安全维护带来了诸多技术挑战。由于干线公路在建设过程中受资金、工期等多方面的限制，灾害防护工作技术储备不足，特别是西南山区干线公路受灾害影响数量多、路段长、隐患大。 西南山区地质条件复杂，公路路基灾害频发，不仅会大幅度地增加公路养护和维修费用，而且影响交通运输的正常运行，从而给国家的经济建设造成巨大损失，同时产生不良的社会后果，已经成为山区公路建设和运营养护工作中的一个突出问题。怎么才能让有灾害隐情的路基、边坡提前发出预警，做到有针对性地防控减灾，这成为国家及交通运输主管部门需要解决的技术难题。道路工程智能管养科研团队就是在承担这一系列科技攻关中做出了突出的成绩。
一条山区高速公路，要穿越的高边坡、特殊地质结构区，往往有几十上百处，全国的高速公路网加起来，少说也有数万个存在可能突变的灾害爆发点。岩土受到震动、挤压、搅动、暴雨的侵袭，大面积垮塌、移动，就会严重危害公路和人车的安全。对待这个线长、点多、数量巨大、情况复杂的防灾减灾问题，被动的“防”显然不行，最关键的是要事前得到岩土渐变和突变前的预报。中心道路工程智能管养科研团队把重点放在边坡智能监测、试验与检测装备研发上，成功开发了全天候“云眼”可视化边坡智能监控路联网系统，通过智能监测仪器，随时能够远程接收到来自受控岩土的“预警”，成功迈出了战胜高速公路岩土灾害的关键一步。
“云眼”这个词听起来有点像“科幻”，中心组织的科研团队正是凭借大数据、云平台，开发了一系列“云眼”智能监控设备，让“科幻”成为现实。
2013年11月中旬重庆市南岸区弹广路一处边坡突然发生变异。监测项目组通过云眼系统，对该边坡地表变形、上部危岩变形和挡墙倾斜状态进行了全天候监测。监测数据及时为业主制定应急抢险方案提供了数据支撑，并为工后运营期的交通安全提供了保障，让业主心悦诚服，高度肯定。
2015年国庆节，人们欢天喜地，出游的车队络绎不绝。贵州省毕都高速公路法窝互通处突发滑坡垮塌。但是由于提前安装了云眼，通过云眼的全天候实时监测，在滑坡发生前三天系统已发出预警，交通部门提前组织疏散车流，及时避免了人员、财产损失。中心科研团队又立了一大功，得到了业主单位的书面表扬。
为了从施工阶段就对岩土的活动情况进行监控，中心科研团队与施工单位业主合作，深入施工现场进行高边坡变形观察。在广州增城沙庄至花都北兴公路二期工程，云眼对全线共9处高边坡同时进行安全监控，成功对其中2处边坡的变形垮塌进行了提前预报。为现场施工人员提供安全保障，为施工单位工期调整提供依据，不仅保障了施工期的边坡安全，也为设计单位进行动态设计提供了数据支撑。还比如西藏国道318线松多隧道地形复杂，开挖难度较大，出入口边坡稳定性较差，自项目开工初期就安装了云眼监控系统，直至隧道开挖完成，系统为施工期间隧道出入口边坡安全提供了全程的保障服务。
“云眼”成为防灾减灾的得力助手
“路基工程与防灾减灾研发团队”针对山区干线公路路基边坡灾害面广、线长、点多，缺乏适宜的灾害监测装备、预警方法和监控平台等工程技术难题，依托十二五国家科技支撑计划，历经4年时间的联合攻关，突破了山区公路路基边坡安全监测与预警的关键技术瓶颈，取得了“云眼”开发的一系列成果。
在国家和行业的大力支持下，先后承担了国家科技支撑计划课题：西南山区干线公路路基灾变过程控制与动态调控技术、西南山区干线公路路基灾变远程监控装备、预警系统研发及工程示范；国家重点研发项目课题：红层地区典型地质灾害多维多场探测监测装备及预警技术、红层地质灾害监测预警和防治的可视化物联网平台；重庆市技术创新与应用示范项目（应用发展重点专项）：基于物联网的干线公路边坡灾害风险智能评估、监测预警与养护决策云平台、全数字智能工程物探装备研发及应用、基于北斗高精定位的公路高边坡安全监测技术研究与应用。
这些科研项目结出了丰硕的研究成果，构建了以表面非接触式远程监测技术、远距离RFID技术为核心，以灾变体表面位移、内部位移、结构应力监测为核心的公路路基灾变体多维多场监测体系，开发了具有成本低、耐久、可靠、易维护等优势的山区公路路基灾变监测、预警系列装备；提出了山区公路路基灾变全过程监测网络优化布设方法，建立了山区干线公路典型路基灾变非冗余监测网络体系；构建了以位移监测为核心的多场多维参数有机融合的公路路基边坡灾变预警模型；开发了山区干线公路路基全天候安全监测与预警平台，监控预警云平台，并且开发了手机APP、微信公众号等路基边坡灾变信息监控管理和灾害风险信息多样化数据分发终端。这一系列的科研成果让公路建设的环境结构全部纳入“云眼”的监控和预警之下。比如，该团队自主研发的“北斗卫星边坡宏观变形监测装备”，对路基边坡三维变形的宏观监测中，获取的位移数据精度达到水平2.5㎜+1ppm,垂直5㎜+1ppm,为国内最高监测精度。
在这些科技成果的实际推广应用中，研发团队先后完成了400多处公路路基边坡的勘察设计、灾害监测预警、灾害处治和应急抢险项目，为山区公路的防灾减灾提供了有力支持，研发团队也因此成为国内这个研究领域的佼佼者。
荣誉属于高素质的科研团队
“路基工程与防灾减灾研发团队”是一支甘愿寂寞、默默奉献的高素质的科技团队，这个团队先后承担了国家级、省部级、企业自主创新项目等重大科研项目100余项，研究方向涵盖路基与岩土工程的防灾减灾、特殊路基处治、边坡智能监测、试验与检测装备研发等等。以阎宗岭博士、黄河博士为领导的科研团队中有“两江学者”、有“全国劳模”、有“重庆市创新争先奖先进个人”，还有众多专于探索的研发骨干和精于专业的技术人员。到目前为止，这个团队先后承担了包括重庆、西藏、新疆、云南、贵州、四川等省区市的高速公路及国省道改扩公路特殊路基处治的地质灾害治理设计、咨询审查、自动化安全监控、滑坡应急抢险及市政道路滑坡应急抢险等大量的工程项目，不仅取得了巨大的经济效益和社会效益，而且在多次成功预警了大型路基边坡灾害的过程中，显著提高了山区干线公路路基边坡防灾减灾能力和运营安全水平。
在谈及自身科技团队建设时，“云眼”研发负责人黄河博士说：“我们不同于其他自动监控设备零售商或技术服务商，我们更专注于路基边（滑）坡灾害防治与预警技术及其纵向的产业链，大部分硬件设备及全部的软件系统是我们自主研发的，‘云眼’已具备在野外长期可靠工作的稳定性，能够实现全产业链技术服务、灾害快速预警，做专、求精是我们的一贯追求。”
通过实际工程的直接参与，“路基工程与防灾减灾研发团队”掌握了大量的第一手资料。受交通部、国土资源部和行业委托，这个团队先后编制标准规范11项，出版专著6部，获专利授权40余项，获国家级及省部级以上科技进步奖20余项，公开发表论文100余篇。成为我国高速公路地质灾害防控治理的一支重要的不可或缺的先导力量。
“云眼”科研团队
（撰稿人：关书敏、刘中帅）