邊坡監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

智能監(jiān)測實時預(yù)警

本項目位于某省山區(qū)高速公路K85+200至K86+400段，邊坡最大高度68米，坡度約50°。采用星創(chuàng)易聯(lián)自主研發(fā)的SG500系列工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，構(gòu)建了完整的"感知-傳輸-應(yīng)用"三層監(jiān)測體系。

一線技術(shù)工程師的項目實錄

一、項目背景

2023年7月的一個午后，一通緊急電話打到了我們星創(chuàng)易聯(lián)技術(shù)部。電話那頭是某省高速公路管理局的李工，語氣焦急地描述著他們在K85+200至K86+400段邊坡出現(xiàn)的異常情況。

"上個月的持續(xù)強降雨后，我們在日常巡檢中發(fā)現(xiàn)這段邊坡出現(xiàn)了多處裂縫，最寬的有3厘米..."李工的描述讓我們意識到情況的嚴(yán)重性。這段邊坡位于山區(qū)高速的關(guān)鍵路段，最大高度達68米，坡度約50°，一旦發(fā)生滑坡，后果不堪設(shè)想。

接到任務(wù)的第二天，我就帶領(lǐng)技術(shù)團隊趕赴現(xiàn)場。站在邊坡下，抬頭仰望陡峭的山體，看著表面縱橫交錯的裂縫和多處的滲水點，我明白這將是一個極具挑戰(zhàn)性的項目。

二、方案設(shè)計

經(jīng)過兩天的現(xiàn)場踏勘和資料分析，我們發(fā)現(xiàn)這處邊坡的地質(zhì)條件異常復(fù)雜。主要為強風(fēng)化板巖，節(jié)理發(fā)育，遇水后極易軟化。更糟糕的是，現(xiàn)場多處滲水點的存在，意味著地下水活動頻繁。

在項目部臨時會議室里，我和團隊連續(xù)工作了36個小時，最終確定了一套完整的監(jiān)測方案。這套方案的核心是建立一個全方位的智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括位移監(jiān)測、地下水監(jiān)測、降雨量監(jiān)測等多個子系統(tǒng)。

三、系統(tǒng)部署

3.1 前期準(zhǔn)備

8月初，我們正式進場施工。第一個挑戰(zhàn)就來自設(shè)備進場。由于邊坡地形陡峭，常規(guī)車輛無法到達安裝位置。最終，我們不得不租用了一臺小型履帶運輸車，甚至有些位置需要人工搬運設(shè)備上山。

記得有一次，為了安裝一個GNSS基準(zhǔn)站，我和老王背著設(shè)備徒步爬了將近兩小時山路。當(dāng)?shù)竭_山頂時，我們的工作服已經(jīng)完全被汗水浸透。但看著眼前開闊的視野，我們都明白這里是安裝基準(zhǔn)站的最佳位置。

3.2 監(jiān)測點位布設(shè)

根據(jù)現(xiàn)場情況，我們將整個監(jiān)測區(qū)域劃分為三個重點區(qū)域。A區(qū)是主滑坡體區(qū)域，這里的裂縫發(fā)育最為明顯；B區(qū)主要是次生裂縫發(fā)育區(qū)；C區(qū)則是滲水影響區(qū)域。

在A區(qū)的部署過程中，我們遇到了意想不到的困難。原計劃安裝深部位移計的位置，鉆機剛鉆到8米深就遇到了硬質(zhì)巖層。經(jīng)過反復(fù)論證，我們調(diào)整了鉆孔位置，最終在15米深處成功安裝了位移計。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

2023年8月的一個悶熱午后，我?guī)ьI(lǐng)技術(shù)團隊第一次到達項目現(xiàn)場。站在這段山區(qū)高速公路邊，看著陡峭的邊坡和已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，我們深感責(zé)任重大。最棘手的問題是如何在這種復(fù)雜地形下構(gòu)建一個穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過反復(fù)論證，我們決定采用星創(chuàng)易聯(lián)自主研發(fā)的SG500系列工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為數(shù)據(jù)傳輸核心。

3.3.1 現(xiàn)場感知層搭建歷程

第一周的部署工作異常艱難。8月的山區(qū)時常有暴雨，我們必須在雨停的間隙搶時間施工。記得在安裝第一個GNSS基準(zhǔn)站時，為了找到信號最好的位置，我和老王扛著設(shè)備在山頂足足測試了一整天。最終選定的位置雖然信號良好，但沒有市電供應(yīng)。這迫使我們臨時調(diào)整方案，加裝了太陽能供電系統(tǒng)。

現(xiàn)場的供電問題著實讓我們吃了不少苦頭。原本設(shè)計的市電接入方案，因為當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)電壓波動。有一次就因為這個原因，燒壞了兩個傾斜傳感器的采集器。痛定思痛，我們緊急從深圳調(diào)來了一批工業(yè)級防雷器和UPS，對供電系統(tǒng)進行了全面改造。同時，我們將每個監(jiān)測分區(qū)的供電系統(tǒng)都改成了"市電+太陽能+UPS"的三重保護方案。記得調(diào)試那天下著大雨，我和小李穿著雨衣在設(shè)備箱前忙活了整整一天，終于實現(xiàn)了供電的穩(wěn)定切換。

3.3.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸層的突破

網(wǎng)絡(luò)傳輸問題是另一個巨大的挑戰(zhàn)。剛開始部署SG500網(wǎng)關(guān)時，我們發(fā)現(xiàn)山區(qū)的4G信號時斷時續(xù)。通過多次現(xiàn)場信號測試和天線角度調(diào)整，我們發(fā)現(xiàn)在海拔較高的A區(qū)，信號強度和穩(wěn)定性都比較好，而在山谷的B區(qū)則經(jīng)常出現(xiàn)信號盲區(qū)。

記得有一次凌晨三點，監(jiān)控平臺突然顯示B區(qū)數(shù)據(jù)中斷。我立即趕到現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)是山體遮擋導(dǎo)致信號變?nèi)酢＝?jīng)過反復(fù)測試，我們最終在B區(qū)架設(shè)了一個5米高的信號增強桿，并調(diào)整了天線方向，這才解決了信號問題。為了防止類似情況再次發(fā)生，我們在每個網(wǎng)關(guān)上都配置了雙SIM卡，同時接入移動和聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)自動切換。

后來下了一場大暴雨，持續(xù)了整整三天。這場雨也驗證了我們網(wǎng)關(guān)的可靠性。當(dāng)時雖然外網(wǎng)中斷，但SG500的本地存儲完整記錄了72小時的監(jiān)測數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，歷史數(shù)據(jù)自動補傳，一個數(shù)據(jù)點都沒有丟失。這次經(jīng)歷讓我們對設(shè)備的穩(wěn)定性更有信心。

3.3.3 應(yīng)用服務(wù)層的優(yōu)化

邊緣計算部署也經(jīng)歷了一次重大調(diào)整。最初，我們將邊緣服務(wù)器放在臨時機房，但發(fā)現(xiàn)機房空調(diào)經(jīng)常跳閘，導(dǎo)致設(shè)備過熱。通過與項目部協(xié)調(diào)，我們在A區(qū)監(jiān)測站旁邊專門建了一個小型設(shè)備間，配備了工業(yè)空調(diào)和除濕機，這才解決了環(huán)境問題。

系統(tǒng)運行一個月后，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)超預(yù)期。每天產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)就達到了20GB以上。這迫使我們重新設(shè)計了數(shù)據(jù)存儲方案，采用分級存儲策略：邊緣節(jié)點保留30天原始數(shù)據(jù)，云平臺則永久存儲處理后的數(shù)據(jù)。同時，我們開發(fā)了一個智能數(shù)據(jù)壓縮算法，將傳輸帶寬需求降低了80%。

記得有一次，地質(zhì)專家反饋說監(jiān)測數(shù)據(jù)延遲太大，影響分析判斷。我們立即調(diào)整了邊緣計算策略，將部分分析功能前移到邊緣節(jié)點。這個改動使得預(yù)警時間從原來的5分鐘縮短到了30秒以內(nèi)，得到了專家們的一致好評。

現(xiàn)在，這套系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運行了3個月。每當(dāng)看到監(jiān)控大屏上源源不斷傳來的數(shù)據(jù)，想到這些數(shù)據(jù)背后承載著保障道路安全的重任，我都倍感自豪。這不僅是一套數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，更是我們團隊用智慧和汗水鑄就的安全防線。

3.4 監(jiān)測預(yù)警平臺搭建

系統(tǒng)平臺的調(diào)試階段，我們在現(xiàn)場住了整整兩周。每天早上6點開始工作，常常忙到深夜。記得有一次，凌晨2點收到系統(tǒng)報警，顯示C區(qū)一個傳感器數(shù)據(jù)異常。我和小李頂著夜色趕到現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)是傳感器接口松動導(dǎo)致。這次經(jīng)歷促使我們開發(fā)了設(shè)備自診斷功能，大大提高了系統(tǒng)可靠性。

四、系統(tǒng)運行效果

系統(tǒng)上線三個月來，成效顯著。10月中旬的一場暴雨中，系統(tǒng)提前72小時預(yù)警到A區(qū)滑坡體出現(xiàn)異常變形。運營方及時采取了臨時加固措施，成功避免了一次潛在的險情。

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：

GNSS監(jiān)測精度達到水平±2mm，垂直±3mm

實現(xiàn)了毫米級的形變監(jiān)測

系統(tǒng)可用性達到99.9%

預(yù)警響應(yīng)時間小于30秒

五、經(jīng)驗總結(jié)

這個項目讓我深刻體會到，在工程實踐中，紙上的方案往往需要根據(jù)現(xiàn)場情況不斷調(diào)整。最重要的是要有隨機應(yīng)變的能力和不怕困難的決心。

現(xiàn)在，每次經(jīng)過這段高速時，看著路邊安靜工作的監(jiān)測設(shè)備，都會感到由衷的自豪。這不僅是一個技術(shù)項目，更是一份守護公共安全的責(zé)任。

六、持續(xù)優(yōu)化

我們?nèi)栽诔掷m(xù)優(yōu)化系統(tǒng)：

正在開發(fā)基于AI的預(yù)警模型

計劃增加視頻監(jiān)控功能

準(zhǔn)備擴展監(jiān)測范圍

通過這個項目，我們不僅積累了寶貴的經(jīng)驗，也為后續(xù)類似項目打下了堅實的基礎(chǔ)。正如項目負(fù)責(zé)人在驗收會上說的："這不僅是一個監(jiān)測系統(tǒng)，更是一個智慧工程的樣板。"