毫米间的守护 筑牢生命安全防线

——国家矿山应急救援山西特勘队智能多参数地质灾害监测仪研发小记

白权章

事故救援过程中发生的任何次生灾害都可能成为威胁生命的“隐形杀手”，而智能多参数地质灾害监测仪的发明，改变了这一被动局面。该设备能快速部署，实时监测多项指标，为事故救援现场的工作安全提供有力的技术支撑，让救援行动更加科学、安全、高效。

这台智能多参数地质灾害监测仪的研发，还要从一起事故救援经历说起。2023年10月1日，山西吕梁离石区发生一起山体滑坡。由于山体倾斜、黄土层不稳定，国家矿山应急救援山西特勘队的队员无法快速布设监测设备，救援工作一度陷入被动。此外，由于传统监测设备电源功耗高，无法长时间持续工作，不能及时、全面掌握滑坡体的实时动态，而且设备参数单一，都给事故救援带来极大的阻碍。

以往的救援实践表明，传统监测设备普遍存在诸多痛点。国家矿山应急救援山西特勘队常务副大队长张秀泉坦言，在复杂地形救援场景中，如陡峭山坡、狭窄山谷等特殊环境，救援队伍往往面临多重技术瓶颈的严峻挑战。首先是监测设备的环境适应性较差，一旦环境温度处于零下20℃至50℃之外，便频繁出现系统宕机、性能不稳等问题；其次是预警模型的识别精准度有限，受限于算法优化不足，误报与漏报现象频发；最后是多源数据采集系统集成度低，操作人员需同时布设多达6台功能独立的监测设备才能完成基础数据采集，严重影响监测预警时效性。

新设备的研发灵感来源于山西柳林“1·28”康家沟村黄土崩塌自然灾害救援的复盘案例。复盘中，国家矿山应急救援山西特勘队物测中队中队长徐卫提出：“既然救援中监测设备普遍存在问题，我们何不借鉴智能手机的系统集成理念，构建全新的综合性地质灾害监测终端？”说干就干，特勘队立即成立攻关小组，承担研发任务。

研发之初，研发组组长蔡健给出思路，如何通过嵌入式系统设计实现多源异构传感器融合，将传统的“设备集群”浓缩为单体智能监测单元是研发的关键。研发小组相继破解了一个又一个技术难题。“为实现更精准的数据监测和分析，我们应用卡尔曼滤波算法进行深度优化，经过27轮参数优化迭代，实现位移监测误差从±5毫米锐减至±0.3毫米。集成电路制作的每一个环节，从电路设计、焊接到代码编写，再到PCB板（印制电路板）蚀刻、贴片，最终到器件焊接，都需要极高的技术水平和严谨的态度。”研发成员郭子瑞介绍。

设备的环境适应性是另一大挑战。“针对零下35℃极寒测试中的系统宕机问题，我们重构三防体系架构。同时，采用低功耗模块，极大地增强了设备的续航能力。正常情况下，设备可以保持一年以上的不间断连续监测。”研发成员张嘉伟介绍。

经过不懈努力，智能多参数地质灾害监测仪研发成功。在现场操作演示中，队员刘子豪熟练地安装好设备，短短几分钟，设备便开始正常运行，同步监测裂缝位移、倾角、加速度、温湿度、气压、振动等6项重要指标。

该设备的卓越性能在实战中发挥了重要作用。2023年11月24日，山西特勘队参与了安泽县山西永鑫通海物流有限责任公司较大坍塌事故救援。该设备在救援中展现出四大亮点：其一，安装便捷，相比传统设备，安装时间从4小时缩短至15分钟，安装效率提升90%；其二，监测参数多，可同时监测6项指标，全面掌握地质灾害体的动态变化，预警准确率跃升至99%，响应时间压缩至3秒；其三，功耗大幅降低，通过算法优化和低功耗模块，续航能力最高可达2年之久，实现长时间、不间断地连续监测；其四，环境适应性强，改进后的三防结构，使设备能在零下35℃到85℃的极端环境中稳定运行。

如今，智能多参数地质灾害监测仪已成为国家矿山应急救援山西特勘队日常训练的标配。据统计，设备投入使用半年时间，成功预警地质灾害隐患7次，实现监测区域“零伤亡”。2024年9月8日，特勘队队员在左权县的监测工作中，监测系统提前6小时发出崩塌警报，当地政府紧急疏散33名群众。当晚11时，500立方米塌方体造成3处院落损毁。因预警精准、响应及时，成功实现人员“零伤亡”。队员崔訸所说：“看到预警系统在真实监测中发挥作用，我们深刻感受到，用科技守护生命，毫米之间真的能见证安全奇迹。”