北斗+交通基础设施智能安全监测预警技术

更新时间：2024-03-20 08:24

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一、技术原理

随着卫星技术的发展及在交通领域的进行安全监测应用，诞生了新一代交通基础设施安全监测预警系统。本技术主要包括北斗导航定位、InSAR卫星遥感、卫星天基通信、无线智能感知和AI大数据处理等技术，是点面结合、天地一体、全方位感知的智能监测体系，赋予交通基础设施强大的安全监管能力。

图1 北斗+交通基础设施智能安全监测预警系统示意图

北斗高精度定位技术可定点对交通基础设施周边的地灾点、边坡，以及桥梁、隧道、铁路等进行全天候、全自动的形变位移监测，精度可达毫米级（水平优于2.5mm+1ppm, 竖向优于5mm+1ppm）。本技术采用新一代低功耗、低成本、易安装、易维护无线智能传感设备，获取更精准、更全面交通基础设施状态信息。通过卫星物联网星座，补充无人区地面网络“盲区”，实现监测数据天基传送，为交通基础设施公共安全突发事件和自然灾后通信中断后抢险救援提供应急通信保障。

本技术具有基于力学模型+AI数据驱动的“双核”引擎，对北斗卫星和地面无线智能感知获取的空天地多维数据进行专业分析和处理。监测系统将结构状态和预警信息实时反馈和推送到交通基础设施管理、应急管理等部门。解决了交通基础设施灾害风险科学评估、精准预测、应急决策的难题，实现交通基础设施安全风险隐患早发现、早预警、早处置。

图2 高速公路天空地安全监测体系架构图

二、技术创新点

1、结合卫星北斗、遥感和地面物联监测设备的应用，构建了空天地感知网络，形成了周期性与实时性相结合、重要交通基础设施与路线点面结合的监测体系。

2、研发高集成、低功耗、一体化的北斗监测装备和无线智能传感监测装备，提高了复杂环境下交通基础设施监测设备的生存能力和服役性能，降低了监测系统的建设成本和安全维护的难度。

3、研发集群大数据融合和AI智能评估分析的智慧管养平台，构建交通基础设施安全运行“监测监控—预警评估—应急处置—管养决策”的高效服务链条，实现交通基础设施监管养一体化管控的在线可感、可视、可控、可服务。

三、应用案例

目前已在全国24个省（自治区、直辖市）的风力发电、石油管网、矿业、交通、市政、地质灾害、应急等行业或领域的1149个结构物上成功应用，布设监测点13017个，完成了1795次安全预警，取得了极大的社会和经济效益。

图3 北斗安全监测技术全国应用分布图

1、湖南省城市桥梁隧道智慧监管平台项目

湖南省城市桥梁隧道智慧监管平台已纳入湖南省智慧住建体系。平台自上线试运行以来，系统总体运行情况良好，系统稳定流畅，未发生安全事故和其他系统故障，有效地提升了各级桥隧管养部门的工作效率。平台目前管理湖南省城市桥梁1664座，城市隧道2座，主要管理内容包括桥隧设施的基础数据、电子档案等；湖南省各市州应用本平台开展巡检养护工作6000多次，系统自动生成各类巡检、养护维修文档6000多份，各检测单位应用本平台开展城市桥梁隧道定期检测工作多次。

图4 湖南省城市桥梁隧道智慧监管平台

2、洞庭湖大桥智慧监管平台

经过20年的通车运营，洞庭湖大桥各构件的状况及内力存在自然衰减变化，相应桥梁的刚度和承载能力也存在变量，为及时发现问题，将桥梁的不安定因素控制在初期阶段，更好的掌控大桥的安全使用状况，避免出现不可控事件的发生，并能提升大桥管理和养护水平，建立了洞庭湖大桥智慧监管平台。

图5 洞庭湖大桥指挥监管平台界面

3、渝黔高速扩能重大风险边坡群监测项目

针对该施工期边坡的监测需求，共设计布设4个地表位移监测站及1套基准站，在监测服务期间，平台多次发出预警，业主组织专家现场查看并采取了相应的处理措施，提前协调迁移了边坡上方的高压铁搭，且施工单位及时转移了施工设备和人员，避免了安全事故的发生，挽回经济损失约1000万元，项目业主对我们北斗安全监测技术及专业服务水平给予了高度认可。