當前我國大部分地區(qū)迎來持續(xù)強降雨天氣，進入主汛期，導致地質災害頻發(fā)。面對嚴峻形勢，自然資源部在全國9個省、（市、區(qū)）推廣的地質災害監(jiān)測預警新裝備——地災普適型監(jiān)測預警設備將會面臨什么樣的嚴苛考驗？

監(jiān)測“動力學”+“形變”等指標，綜合各項監(jiān)測數據變化情況，實現自動化、全天候、全方位、智能化高精度預警

3月31日入汛以來，受連續(xù)降雨影響，廣東省梅州市興寧市先聲村一處削坡建房地質災害隱患點出現垮塌跡象，受到了工作人員密切關注。4月24日起，一處監(jiān)測設備捕捉到多次監(jiān)測數據變化，當天早晨檢測到監(jiān)測數值超過報警閾值，隨后監(jiān)測預警平臺發(fā)出紅色警示信息，并通過APP通知到值班人員，值班人員第一時間安排技術人員赴現場查勘并指揮撤離。由于監(jiān)測設備在崩塌發(fā)生前2小時及時預警報警，人員及財產及時撤離，沒有造成任何傷亡和損失。

工作人員為村民講解微芯樁群測群防監(jiān)測預警系統(tǒng)

能提前2小時及時發(fā)出有效預警信息的設備是什么來頭呢？據當地工作人員介紹，本次項目中運用到的監(jiān)測設備叫“微芯樁”。該監(jiān)測預警設備是中關村智連災害感知科學研究院自主研發(fā)，具有傳感、采集、傳輸、分析、推送一體化1秒響應的監(jiān)測預警智能傳感，由于監(jiān)測靈敏，預測準確，才得以在崩塌發(fā)生之前及時發(fā)出警示信息。

其實，微芯樁正是自然資源部地災普適型監(jiān)測預警設備之一。此前，微芯樁已在湖北省宜昌市進行了普適型監(jiān)測設備的示范點建設。受宜昌市自然資源和規(guī)劃局以及湖北省地質環(huán)境總站的委托，研究院已在秭歸縣譚家灣滑坡處共安裝有8套微芯樁、3套微芯鏈、6套土壤濕度計和3套水位計，通過高頻監(jiān)測滑坡體的傾角與振動加速度等各項指標，捕捉崩塌體稍縱即逝的變化，在危險來臨之前及時發(fā)出預警信息。

安全失穩(wěn)預警理論模型+主動態(tài)勢感知傳感技術，微芯衛(wèi)士傳感系列產品已達到國際領先水平，并在多項應用中成功預警

成功入選自然資源部地災普適型監(jiān)測預警設備，并且成功預警滑坡，微芯衛(wèi)士背后到底有怎樣的秘密。為了解開微芯衛(wèi)士神秘的面紗，記者親自走訪了中關村智連災害感知科學研究院一探究竟，并采訪到了研究院院長謝謨文教授。

原來，微芯樁作為智能傳感終端，是通過多種集成MEMS傳感技術采集監(jiān)測對象的動力學和運動學指標，進而綜合計算被監(jiān)測對象的固有動力學控制指標和運動姿態(tài)控制指標。微芯樁背后是更強大的云計算平臺——安全態(tài)勢感知平臺，該平臺基于強大的人工智能、大數據、云計算等新技術，完美融合邊坡失穩(wěn)動力學模型，融合多維度微芯衛(wèi)士監(jiān)測數據，以AI技術為基礎，基于災害預警預測模型快速分析地質災害安全風險等級、預測災害發(fā)生、分析成災范圍。微芯樁傳感和安全態(tài)勢感知云平臺共同筑起強大的安全監(jiān)測分析預警能力，將各類安全參數升級為智慧決策，提供多維度的安全事件監(jiān)測防控、智能分析、預測預警、統(tǒng)一指揮、應急處置和評估，讓安全保障管理者擁有更強的決策力、洞察力和優(yōu)化力，為民眾提供自動化、全天候、全方位、智能化高精度的預警，最大程度保障人民生命和財產安全。

微芯樁群測群防監(jiān)測預警設備

微芯樁只是該院自主研發(fā)的“微芯傳感”系列產品之一。除此之外，該院還擁有其他覆蓋不同行業(yè)以及不同場景需求的安全監(jiān)測預警產品，涵蓋微芯方、微芯串、微芯鏈、微芯球、微芯墑，深度覆蓋自然災害防災、城市公共安全、行業(yè)產業(yè)安全等多個領域。

據悉，微芯衛(wèi)士產品在多項應用案例中成功預警。僅去年的200個監(jiān)測項目中，微芯衛(wèi)士系統(tǒng)已成功預警20起險情災情，無一漏報，成功率100%，避免了重大安全事故及經濟損失。在四川省甘孜州猴子巖水庫安全預警工作中，微芯樁產品成功預警避險8次，達到100%預警成功率，確保了丹巴70萬人交通要道通暢；深圳市鹿丹村基坑共安裝的17個微芯樁提前46小時成功預警基坑地面塌陷和基坑突水，使周邊多棟高層住宅破壞險情得以避免；持續(xù)監(jiān)測西藏昌都縣金沙江滑坡形成的堰塞湖，為政府決策制定提供有力數據支持。

“微芯衛(wèi)士它們本身就是醫(yī)生，可以迅速為地質災害等安全作出診斷，能夠進行態(tài)勢判斷，而不是只會‘量體溫’、‘做檢查’‘給數值’?！敝嘘P村智連災害感知科學研究院院長謝謨文教授說。

建立全面覆蓋+快速排查的技術體系，以及廣泛分布且低成本的地網感知系統(tǒng)，著力解決災害 “在哪里”“何時發(fā)生”

微芯衛(wèi)士顯著成效的背后，是強大理論體系的支撐。微芯樁的內涵，是基于邊坡失穩(wěn)動力學理論構建的安全度模型。該模型是謝教授團隊基于20多年的理論研究沉淀，于國際上首次提出的、能更貼切的描述邊坡動態(tài)失穩(wěn)過程的模型。目前，謝教授這套理論書籍將由科學出版社出版發(fā)行，讀者可以更深刻的研習該理論。

謝謨文介紹，基于靜力學的極限平衡理論和以位移-環(huán)境量為主的監(jiān)測方法在實際應用中難以描述邊坡失穩(wěn)的動態(tài)變化過程，且無法實現早期預警。謝謨文團隊首次融合牛頓力學中的靜力學、動力學和運動學理論，構建了邊坡失穩(wěn)早期預警理論體系及預警模型，很好地解決了無法對邊坡災害進行早期預警的技術難題。正是基于該理論，配套“微芯云”物聯網平臺這一應用載體，“微芯樁”智能微動態(tài)勢感知傳感產品才得以實現主動采集、邊緣計算、無線傳輸和實時響應這一預警過程，實現了地質災害早期預警的目的。

在謝謨文看來，地災防治需要通過專業(yè)化的技術手段來使地質災害監(jiān)測預警“傻瓜化”。而有了傻瓜式的技術就可以實現社會化管理，即與群測群防相結合，從而增加老百姓的“眼睛”和“觸手”。謝謨文建議，未來地災防治應該建立兩大核心體系：一是建立全面覆蓋+快速排查的檢測技術手段，解決地災隱患“在哪里”的問題；二是依賴地面微動感知技術，建立廣泛分布且低成本的地網感知系統(tǒng)，解決“何時發(fā)生”的問題。

據悉，研究院的“微芯”系列監(jiān)測預警設備已全方位應用在北京冬季奧運會安全保障工作中。從賽事中心的工程安全監(jiān)測到賽場周邊天空地地質災害安全保障，從冬奧重要交通聯絡線安全預警到賽場配套設置全程監(jiān)測，研究院以“微芯”系列態(tài)勢感知智能監(jiān)測終端為核心布設形成覆蓋賽場的智能物聯網。結合衛(wèi)星遙感、航空遙感、5G網絡、物聯網等前沿技術，實現地質災害點的全方位、無死角監(jiān)測預警，構建科技冬奧、智慧冬奧、安全冬奧。

工作人員在安裝檢查設備

與此同時，謝教授團隊正在推進研發(fā)低成本的地表感知體系，未來他們將從專業(yè)模型、數據采集到分析技術出發(fā)實現產品的芯片化。在此基礎之上，地災監(jiān)測預警設備將朝著小型化、自動化、智能化、經濟性邁進，從而實現監(jiān)測范圍的廣泛分布，最終建成一個無疏漏的安全態(tài)勢感知網，讓民眾隨時隨地隨心都能感知安全。

“我們的理論體系總結來講就是六個字——靜為安、動則疑，當物體沒有受到外力作用而保持靜止或者勻速時候，物體處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以認為是安全的，這就是‘靜為安’；當物體受到突然的沖擊力而運動時，其運動形式可以分為振動、形變、位移等。但是已經運動的物體真正會發(fā)生災害的可能性有多高？這是我們疑惑的地方，需要進一步判斷，這就是‘動則疑’?！敝x謨文介紹說。

自然資源部地災普適型監(jiān)測預警設備的標準，就是圍繞突發(fā)性地災“防”的核心需求，走“規(guī)?；钡缆罚ㄟ^發(fā)展集成化、模塊化、芯片化的途徑提高性價比，降低研發(fā)成本，力爭突破監(jiān)測預警設備推廣的瓶頸。微芯系列監(jiān)測預警設備的理論研究與實踐應用，正是契合了這一趨勢。

未來，中關村智連災害感知科學研究院將持續(xù)以“災害點在哪里”以及“災害什么時候發(fā)生”這兩個方向作為攻關目標，投入更多科研力量，加速“微芯”產品的革新與成果轉化，實現防災減災工作向災前預警預報延伸，為我國防災減災工作研發(fā)新產品、搭建新體系、開辟新思路！