公路路面落石及滑坡智能监测技术系统

随着我国山区高速公路的快速发展,落石和滑坡等地质灾害对公路安全运营构成了严重威胁。传统的监测方法存在效率低下、准确性差等问题,难以满足实际需求。因此,本文提出了一种基于视频智能监测的落石和滑坡监测技术,该技术利用视频图像分析算法,实现对落石和滑坡的实时监测和预警。本文详细介绍了该技术的原理、系统组成、监测流程和实验结果,并对该技术的优缺点进行了分析和讨论。结果表明,该技术具有效率高、准确性好、实时性强等优点,能够有效提高公路安全运营水平,具有广阔的应用前景。

本文提出了一种基于视频智能监测的落石和滑坡监测技术,采用图像识别技术,通过落石及滑坡影响范围及涉及车道数的计算,预警相应分类(此处写流程),实现对落石和滑坡的实时监测和预警。实验表明,该技术具有响应快、准确性高等优点,能够满足公路边坡落石及滑坡精测预警的应用前景。

以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻党的二十大精神,坚持以人民为中心的发展思想,坚持“两个坚持、三个转变”防灾减灾救灾重要理念,树立底线思维:极限思维,结合各地经济社会发展水平、公路边坡工程水文地质条件、灾变模式及其演化特征,系统开展全国公路边坡专业监测,动态掌握公路边坡稳定状况,防范公路边坡重大灾害风险,健全监测预警防控体系,提升公路防灾抗灾能力和安全保障水平。
-----《全国公路风险边坡专业监测工作实施方案》

边坡监测预警技术是保障公路交通安全的重要手段,当前主要分为两大类:
空天一体化监测技术和基于各类传感器及视觉识别的地面监测技术。
这两类技术都侧重于预警,以期在灾害发生前采取预防措施。

公路边坡是地质边坡的子集,公路边坡与地质边坡的区别:

共同点:

公路边坡与地质边坡共同点在于都涉及到斜坡稳定性问题,都需要通过地质工程和环境工程的方法来评估风险和采取防治措施。
不同点:
公路边坡: 更加关注交通安全和道路维护。其管理策略和措施主要围绕减少交通落石和滑坡对道路使用和行车安全的影响。
地质边坡: 则侧重于地质环境的稳定性和生态保护。其防治措施更多地考虑如何维护地质结构的完整性和生态平衡,减少自然灾害对环境的破坏。
尽管这些预警系统能够提供预警信息,但下面事中快速响应及事后快速处置能力,还需进一步完善。
1、预警是概率问题(真实发生与发生时间都不能准确确认),缺乏事中直观显示能力,不能做到快速相应;
2、通常缺乏事后对交通安全及通行能力分析,不易得出落石及滑坡是否影像交通的通行能力(1、落石滑坡对交通道路通行无影响;2、落石滑坡对交通道路通行有影响,影响范围及车道多少?),对灾害发生后的直接管理和处置帮助有限。
尽管预警系统能够提供关键的预警信息,但在事中的快速响应和事后的迅速处置方面,仍有待加强。

1、预警的局限性(事中响应):
预警系统提供的是概率性信息,无法精确预测事件的发生及其具体时间。此外,系统通常缺乏直观的显示能力,这限制了其在事中快速响应的能力。

2、事后分析的不足(事后处置):
预警系统通常不能提供对交通安全和通行能力的深入分析。这导致难以准确判断落石和滑坡对交通通行的实际影响,例如:

1、落石和滑坡是否对交通道路的通行能力造成影响;
2、如果有影响,影响的范围有多大,涉及多少车道。

影响范围:
1、局部影响:根据搜索结果,如平利县公安局交通管理大队八仙中队的提示,山体滑坡落石可能占据半幅车道通行,这意味着影响范围可能仅限于一个车道。
2、多车道影响:搜索结果中提到,石渝高速涪陵段滑坡导致大量的落石滑下阻断了第二行车道及应急车道,这表明滑坡和落石可能影响多个车道,包括行车道和应急车道。
涉及车道数量:
1、单车道:在某些情况下,落石和滑坡可能只影响一个车道,如中提到的占据半幅车道。
2、双车道及以上:在更严重的情况下,如中的情况,滑坡和落石可能影响两个或更多车道,包括行车道和应急车道。
影响程度评估:
1、交通中断时间预估:根据的DB61 T 1533-2022标准,可以根据坡高、坡率和交通状况来预估交通中断时间。例如,坡高12米以下的所有坡率交通不中断,简单清理即可;坡高20米以下(除80/90坡率)的坡率交通不中断,车辆可以半幅通行,清理掩埋体。
2、风险评估:通过评估崩塌滑坡灾害的危险性,可以确定影响范围和车道数量。危险性评估包括直接损失评估和交通影响程度评估。

这种分析的不足限制了预警系统在灾害发生后对交通管理和处置的直接帮助

聚焦于提升交通边坡的交通安全和道路维护,为了解决上述问题,公路边坡落石及滑坡智能监测技术应运而生。

公路边坡落石及滑坡视频智能监测系统是一种集成了视频分析技术与智能算法的监测解决方案,它主要用于实时监控边坡状态,以便在发生落石或滑坡时迅速响应,采取相应的处置措施,防止次生灾害的发生。以下是该系统的几个关键方面:

  1. 视频监控:系统通过高清摄像头实时捕捉公路路面的画面,监控公路路面的动态变化,包括落石、滑坡等。

  2. 智能分析:结合视频分析技术,系统能够自动识别视频中的异常行为,如路面落石或滑坡的初步迹象,并将这些信息转化为可操作的数据。

  3. 实时传输:监测到的视频数据通过稳定的通信网络实时传输到监控中心,供管理单位和养护单位进行分析和决策。

  4. 快速响应:一旦系统检测到公路路面落石或滑坡的现象,会立即通知管理单位和养护单位,以便他们能够迅速采取行动。

  5. 处置方案制定:管理单位和养护单位根据系统提供的信息,结合实际情况,制定应急处置方案,如在自动显示警示信息、封闭危险区域;同时进行路面及边坡处置等。

  6. 信息共享与联动:系统应与交通管理、应急救援、地质监测等相关机构实现信息共享,形成联动机制,提高应急响应的效率。

预警级别通常按照颜色编码来区分,如下:蓝色预警、黄色预警、橙色预警、红色预警。

视频智能监测系统虽然不以事前预警为主要功能,但其在边坡落石和滑坡事件的即时响应和事后快速处理中扮演着关键角色。这种系统能够有效减轻灾害对交通流动和人员安全的潜在影响,同时显著降低因灾害造成的经济损失。

适用范围:

1、作为边坡预警系统的补充,本系统旨在完善事前预警、事中响应和事后处理机制,形成一套完整的闭环管理体系。
2、独立使用时,适用于预算有限但存在落石和碎落风险的边坡。由于成本低廉,本系统易于推广,有助于提高边坡安全管理的普及率。

目前依据YOLO v5训练模型,P、R均在85%以上。采取增加样本集数量及落石标注细化(有些落石太散,没有一一标注),可以到达更高的P、R值。


公路滑坡991张

公路落石692张。


公路落石692张

可提供给视频识别公路滑坡及落石智能监测同行使用。

验证1

验证结果1

验证2

验证结果2
路面落石及滑坡智能监测已融入边坡监测平台
路面落石及滑坡智能监测已融入边坡监测平台

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