[发明专利]一种高速公路灾害监测预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及高速公路灾害监测预警技术，具体的涉及一种高速公路灾害监测预警系统。

背景技术

自上个世纪八十年代开始，我省交通基础设施实现了跨越式的发展，取得了令人瞩目的成就。其突出标志就是高速公路建设的突飞猛进，截至2015年底，我省高速公里总里程已经突破5000公里，连通全省97个县(市、区)，省际高速公路出口达到21个。同时在“十三五”期间，将安排28个高速建设项目，建设总里程1896公里，全省高速公路总里程将达到6500公里，届时3条高速大通道连通陕北，6条高速大通道横贯东西，5条高速大通道穿越秦岭连通陕南，14条高速大通道通江达海，11条高速公路以西安为中心向外快速辐射，25个省际接口便捷连通，基本实现县县通高速。高速公路在我省的交通运输体系中将进一步发挥着重要的脊梁作用，为我省国民经济和社会的发展作出突出的贡献。交通问题将由过去的瓶颈制约变成新的竞争优势。

但是在我省高速公路迅猛发展的同时，也面临很多无法回避的问题。由于我省地域狭长、地形起伏变化较大、地理环境复杂，陕北黄土高原沟壑纵横、土质松散线性侵蚀伴随滑塌、泻滞众多；关中平原河流众多，泾河、渭河、洛河蜿蜒其上，河流阶地、黄土台塬相互交错，地势不对称性严重；陕南秦巴山区崇山峻岭、形势陡峭，地下水丰富，落水洞、溶洞、地下暗河丛生。同时由于沿用传统的侧重于高速公路的功能因素(安全、迅速等)，而以填方为主节约工程造价的设计思想，导致从高速公路建设到运维中存在众多隐患，在极端条件下更是屡屡引发严重灾害，造成惨重人员财产损失，例如：2014年3月，泾阳县高速公路在建工地路基发生塌方事故造成3人被埋死亡；2014年9月，由于连续阴雨，西康高速安沟隧道处发生滑坡，罗羌湾大桥左幅30米断裂垮塌；2014年10月，黄延高速扩能工程甘泉境内发生山体滑坡，造成八间宿舍被冲垮，21人被埋；2015年3月，西安咸阳国际机场附近一施工路段发生坍塌，导致3人死亡，1人受伤；2016年9月，由于连续暴雨，镇平县高速公路连续多出发生山体滑坡，所幸无人员伤亡；2017年6月紫阳县公路发生山体岩石坍塌，导致2人死亡，一人失踪。综合历年事故进行分析发现，造成高速公路灾害频发的原因主要集中在以下几个方面：

1、传统的深挖高填的高速建设理论思想导致数量众多的高边坡和高路基路段。高边坡使山体被严重切割且处于不稳定状态，高地基高填后发生沉降使道路发生形变，埋下隐患；

2、长期注重高速公路的功能因素(安全、迅速等)导致对自然环境的破坏越来越严重，尤其是重大工程造成的植被破坏和水土流失，改变岩溶地下水的动力条件、，引起地面下沉开裂、地面塌陷等；

3、施工过程中由于违规施工，乱挖、乱弃土石方，导致堵塞河道、形成堰塞湖等隐患；

4、道路建成运行中，由于人为活动(如矿区开采、石料开采、地下水开采等)，导致周边环境变化和地面的沉降，对道路造成隐患；

5、由于连续暴雨、洪水、地震等极端自然条件引发的山体垮塌、山洪、路基塌陷等灾害；

面对以上问题，高速公路建设和管理相关部门也做了大量的监测和尝试，例如：

1、通过采用大地测量方法，使用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常规测量仪器组网测定点的变形值，来整体监测构建物的形变和位移；

2、采用全球定位技术(GPS、北斗等)通过布设监测网，从数据采集、传输、管理的自动化，达到对整体形变和位移的远程实时监控；

3、采用近景摄影测量技术，对隧道、桥梁、大坝、滑坡、结构工程及高层建筑变形及缺陷进行监测；

4、通过光纤光栅传感技术，采用光纤将前端部署的多种传感器(位移计、测力计、沉降仪、形变计等)连成网络，实时获取物体内部的变化数据；

传统的测量和感知方法对高速公路的监测提供了巨大的帮助，但是随着对监测内容和监测精度要求的不断提高，传统的监测方法也渐渐暴露出它的不足之处：外业工作量大，受地形条件影响，无法实现大空间尺度的连续监测。

所以高速公路迫切需要一套综合性的监测感知系统，实现：空间上航天、航空、地面监测数据融合；区域上全局、区域、定点监测数据相结合；时间上定时监测与连续监测互为补充的联合感知预警机制。同时以地理信息技术为基础，整合原有信息化系统，以大数据分析、专家决策模型为依托完善监测体系，增强预警能力。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种高速公路灾害监测预警系统。

其采用的技术方案如下：

一种高速公路灾害监测预警系统，其特征在于，该系统包括