在冬奥会延庆赛区周边的陡峭山体上，分布着很多晶莹剔透的“小蘑菇”——塑料外壳的“蘑菇头”里，是一套复杂的感应结构，下方一根立柱深深扎入岩体。这是北京中关村智连安全科学研究院设计研发的微芯桩智能传感器，配合人工智能平台，24小时监测周边山体的安全情况。
冰雪小镇边坡安全监测仪——微芯桩智能传感器。
“小海陀山沟壑纵横，南坡的情况更复杂。”北京中关村智连安全科学研究院院长、北京科技大学教授谢谟文回忆起在冬奥赛区实地踏勘时的情况。延庆小海陀山南麓是国家高山滑雪中心所在地，附近山体地质条件复杂，很多施工点位紧邻山体，大型机械的施工会扰动地质结构，有可能会导致落石、滑坡等。为了对山体边坡的安全进行实时监测预警，谢谟文团队建立起边坡失稳早期预警理论体系及预警模型。总重量不到1公斤、形如蘑菇的微芯桩在前方，感知场地结构振动、倾角、倾向、加速度等关键安全指标的变化；人工智能感知平台在后方，通过云计算、大数据等技术，对20余个相关指标进行综合分析，并作出自动预警。
用手指轻点微芯桩的外壳，它就会因振动而发出信号。不过，并不是每一个指标异常都会成为终端预警信息。谢谟文说，如果传感器只是简单测算振动、位移等参数，预警次数一天可能会多达几十次，但大多数属于“噪声”，这种“预警”是没有意义的。“就像高血压是一种症状，但血压到底为什么高，需要医生来进行专业、综合判断。”谢谟文解释道，真实山体的内部条件很复杂，人工智能感知平台就像是医生，对边坡状态各项指标进行综合分析。
综合冬奥赛区周边地质灾害点的分布情况及施工单位的意见，谢谟文团队在高山滑雪场、雪车雪橇中心、冰雪小镇、冬奥综合管廊及松闫路周边布设了近200个微芯桩。去年，北京迎来了一次“超长汛期”，全市平均降雨量明显偏多，这给山区的施工工地带来了不小的挑战。2021年7月2日，延庆地区出现雷雨、冰雹天气，出于安全考虑，施工单位让工人暂时撤离工地，这处工地正是谢谟文团队前期走访时监测的重要点位之一，这里岩石风化松散程度大，受到山谷强风或降雨影响容易发生崩落。当晚雷雨交加，微芯桩发出红色预警——出现异常振动。第二天，施工人员返回现场后发现，山体果然滑下了大大小小数十块落石。石块崩落的位置，就在施工作业基坑的正上方。
“石头一旦崩落下来，即使没有造成人员财产损失，也会对工期造成影响。”谢谟文说，微芯桩要完成的任务，就是以每秒上千次的采样频率，监测指定区域内每一块石头的“一举一动”，并提前预警，提醒施工单位改变施工方法或及时采取安全防护措施，保障场馆建设顺利进行。
“两年多的时间里，我们只发出过三次险情预报，事后验证，每次都是精准预测。”谢谟文说，从延庆赛区建设之初，微芯桩就在重要点位上发挥着重要作用，特别是在一些人员难以到达的位置，也能够持续开展全天候监测。冬奥赛事期间，微芯桩仍会履行好“侦察卫士”的职责，守护冬奥赛场环境的安全。
来源 冬奥会刊|记者 刘苏雅
编辑 耿寅昕
流程编辑 刘伟利