塬上青春志——实践"智盾”为黄土高原织就安全网

在陕西渭南的黄土塬上,正午的阳光把“DK14+750”施工里程牌的影子,牢牢钉在红褐的路基上。由西安建筑科技大学华清学院,土木工程学院巩云鹏老师带队,郑宏老师负责指导,其中张天娇、许光、孙凯文、高亚南、郑皓予、徐婧桐、刘峰等大学生组成的创新创业团队,站在牌旁,平板屏幕上跳动的实时监测数据,与眼前沟壑纵横的黄土塬完成着跨越时空的对话。不远处,几名同样穿着红马甲的团队成员正沿着边坡布设传感器,汗水在他们的安全帽带边缘凝结成盐霜。

这是西安建筑科技大学华清学院“黄壤智盾”团队的日常——一群平均年龄不到22岁的大学生,用三年时间扎根黄土高原,研发出“黄土地区高速地质监测AI预警云盾平台”,不仅拿下中国国际大学生创新大赛陕西赛区金奖,更以《公路裂隙分布状态智能管理系统》斩获国家计算机软件著作权。当青春的理想撞上厚重的黄土地,一场关于科技、责任与传承的故事,正在沟壑纵横的高原上缓缓展开。

2024年夏天,一场罕见的暴雨突袭陕西。看着新闻里黄土边坡垮塌阻断交通的画面。“我们学的就是黄土力学,可为什么还是挡不住灾害发生?”这个问题像一颗种子,在他心里扎下了根。在导师巩云鹏教授和郑宏老师的指导下,郑皓予拉着刘峰等几名同学,组成了“黄壤智盾”团队。他们发现,黄土高原分布着我国60%以上的湿陷性黄土,而陕西境内正规划建设多条穿越黄土塬的高速铁路。传统人工巡检不仅效率低下,更难以及时捕捉边坡细微的变形征兆。“能不能用AI技术,给黄土高原的交通工程装上‘千里眼’和‘预警雷达’?”这个大胆的设想,成了团队三年攻坚的起点。

最初的日子里,团队成员泡在学校的地质灾害模拟实验室。他们用数百组黄土试样反复进行湿陷性试验,在三维激光扫描仪的“注视”下,记录每一粒黄土在水分渗透时的位移轨迹。为了获取真实的边坡数据,他们扛着几十斤重的监测设备,在渭南、铜川的黄土塬上徒步踏勘。有一次在布设传感器时,郜增阳脚下的土坡突然滑塌,半个身子陷进松软的黄土里,等同伴把他拉上来时,整个人已经成了“泥人”。“黄土的特性太复杂了,不同深度的含水率变化,都可能引发边坡失稳。”负责算法开发的高亚南回忆道。团队成员白天在工地采集数据,晚上回到宿舍就钻进代码里。他们尝试了十余种神经网络模型,最终将Transformer架构与传统位移监测算法结合,研发出一套能够识别微小变形的AI预警系统。当系统第一次在模拟试验中成功预警滑坡时,整个团队在实验室里欢呼起来,窗外已是东方既白。

2024年春,“黄壤智盾”迎来关键转折。团队带着初步成型的监测平台,走进了西延高铁的建设现场。但现实给这群大学生上了生动一课——实验室里精准的算法,在黄土塬复杂的电磁干扰下频频“失灵”。“我们的传感器信号经常被高压电塔干扰,数据传输延迟能达到十几分钟。”负责硬件调试的樊卓闻说。为解决这个问题,团队成员在高铁沿线的电线杆下守了三天三夜,记录不同时段的电磁频谱。他们与通信专业的同学合作,开发出自适应滤波算法,终于让监测数据实现了毫秒级稳定传输。

更大的挑战来自极端天气。去年夏天,渭南遭遇连续暴雨,团队成员冒着雨在边坡上加固传感器。当雨停后,屏幕上跳动的实时数据显示,他们布设的传感器成功捕捉到了边坡3毫米的细微位移,为施工方提前预警了潜在风险。这场暴雨让团队意识到,技术不仅要精准,更要“接地气”。他们在系统中加入了本地化的黄土灾害知识库,收集整理了陕西近50年的地质灾害案例。针对黄土湿陷、崩塌等典型灾害,AI模型可以自动匹配相似场景,给出更具针对性的预警方案。“我们不是要做一个‘高大上’的实验室产品,而是要让一线工人能看懂、会用的实用工具。”巩云鹏教授的这句话,成了团队的准则。

在施工现场,团队开发的可视化云平台成了“香饽饽”。施工人员只需点开手机小程序,就能查看任意监测点的位移、含水率等数据,系统还会用红、黄、绿三色直观展示风险等级。“以前我们靠肉眼观察,现在有了这个‘智盾’,心里踏实多了。”一位施工队长的评价,让所有的辛苦都有了回报。团队成员们还记得,第一次在工地上看到自己的系统被工人熟练使用时,那种难以言喻的成就感。“我们不是在做一个项目,而是在守护一条条回家的路。”张天娇说。

2024年9月,在中国国际大学生创新大赛陕西赛区的决赛现场,“黄壤智盾”团队的路演赢得了评委的一致好评。当主持人宣布金奖归属时,徐婧桐和队友们紧紧拥抱在一起。这份荣誉不仅是对技术的肯定,更标志着他们的成果从校园走向了更广阔的舞台。如今,“黄壤智盾”监测平台已在西延高铁、京昆高速改扩建等多个项目中试点应用。团队开发的《公路裂隙分布状态智能管理系统》也成功获得国家版权局认证,成为国内首个针对黄土地区的AI地质监测软件。更令人欣喜的是,他们的技术吸引了相关交通建设企业的关注,双方正在洽谈成果转化合作。

当夕阳为黄土塬镀上金边,“DK14+750”里程牌旁的红马甲身影被拉得很长。远处,高铁路基正向着远方延伸,就像这群年轻人的梦想,在黄土地上不断生长。或许,最好的青春答卷,就是让自己的研究成果,成为守护家国的坚实屏障。而这,正是“黄壤智盾”留给我们最深刻的启示。在黄土高原的风里,我们听到了青春与科技的共鸣,看到了理想与大地的对话。这群塬上的年轻人,用他们的“智盾”,不仅为交通工程筑牢了安全防线,更为新时代的青年们,树立了一个将个人理想融入国家发展的鲜活榜样。