地质灾害“侦察卫士”微芯桩，为冬奥保驾护航

2022年北京冬奥会即将拉开序幕，本届冬奥会分为3大赛区，北京赛区、张家口赛区和延庆赛区。高山滑雪、雪车、雪橇等项目位于延庆赛区，这些项目对场地的要求极为严格。

赛道宽度、长度、坡度、弯道设计、起点终点高度差等都有明确的数值要求，想要设计出安全的、符合要求且功能齐全的竞赛场地，需要借助山谷的地形优势，穿插叠落于山谷之中，能够降低成本和设计难度。

高山峡谷地带自然环境复杂，地质灾害多发，如何才能保证场馆在使用过程中的安全性呢？地质安全卫士“微芯桩”，被安装于延庆冬奥场馆以及沿途的各重点位置上，实时进行安全态势感知传感，针对易崩塌区域进行全天候的监测预警，保证赛事顺利进行。

地质灾害的侦察兵

“微芯桩”外观呈圆柱状，类似于汽车车灯，直径约15cm，高约20cm，身材矮小，功能齐全。集数据监测、电量采集、数据分析及上传于一身，能够对场馆周围地质情况进行全天候监测。土地斜坡结构的震动、倾斜、角速度、磁场、气温气压等三十多项数据参数被传回到安全运营维护中心，若监测到塌方，山体滑坡，数据异常等情况，安全运营维护中心内的工作人员就会在第一时间根据回传的现场情况和实时数据判断地质情况，若发现异常的地质活动，则会做出预警，提醒相关人员做好防护。

不仅如此，场馆还以“微芯”系列态势感知智能监测终端为核心布设，形成覆盖赛场的智能感知物联网，结合卫星遥感、航空遥感、5G网络、北斗通讯、物联网等前沿技术，实现地质灾害点的监测预警，对场馆周围地质稳定性进行评估，提升奥运场馆安全等级。

这就是“微芯桩”，图片来源：中国测绘

场馆外，沿途公路、周围的景区、水库都有“微芯桩”的身影。无论是高温还是严寒，都不会影响到它的正常运行，研发人员也会对“微芯桩”进行极限测试，应对高空坠落、高温高压都不在话下。

曲折的研发过程

地质灾害不同于物理、化学这些学科有明确的定量及规律，影响地质灾害发生的因素众多，无法量化说明，正是这种综合性、不确定性和多学科交叉性，让地质灾害的预警显得非常困难。

受制于地质灾害发生的复杂性，“微芯桩”的研发过程曲折，常规研究逻辑在初代研发过程中遇到了很大困难。单从一个方向无法解释从稳定到失去稳定的过程，就相当于失去了地质灾害早期预警的能力。边坡失稳，常见的如山体滑坡，这是由内部和外部因素影响，产生倾斜倒塌进而失去稳定的现象。是一个由静到动的过程，其间由稳定到破裂-激动-形变-位移，最后到失稳破坏的阶段性变化。

简单来说，电脑鼠标从桌子一端移动到另一端都是稳定的，若再向外侧移动一小段距离就有发生跌落的风险。在这个简单的模型内，可以理解为鼠标从一端移动到另一端的过程中，重心是稳定的。若再向外侧移动，重心会发生偏移，结果很有可能造成跌落。由此，联想到自然灾害的发生，重心的偏移，失去稳定可能是阶段性变化，存在临界点。预警系统通过对一系列复杂指标的检测、计算和数据分析，找到易发生滑动的临界点，解决了地质灾害最核心的检测预警问题。

科研团队再对牛顿静力学、动力学、运动力学理论进行融合，构建边坡失稳的预测模型与体系，进而以“微芯云”、“微芯桩”为载体，达到地质灾害提前预警的效果。

图片来源：潇湘晨报

“微芯桩”的未来

我国幅员辽阔，地质环境复杂，资源丰富，同时也是地质灾害多发的国家之一。山体滑坡、地面沉降、泥石流等诸多问题时常威胁人们的生产生活与生命财产安全。

图片来源：中国测绘

早在冬奥场馆修建之前，延庆的白河堡水库及龙庆峡自然风景区乃至全国各地，就已经有了“微芯桩”的身影。一些地区曾通过“微芯桩”发出的预警信号，避免了数额财产的损失及人员伤亡。相信在未来，经过数次实验的积累，理论的完善和充实，“微芯桩”定能在地质灾害预测方面发挥更重要的作用，履行好“守护群众安全”的使命！