王淮 謝億秦 彭廣益 林昱欣 高明瑤 江蘇省蘇州市港航事業(yè)發(fā)展中心

1.前言

2016年12月，交通運輸部發(fā)布了《關于打造公路水運品質(zhì)工程的指導意見》，在該文件中提出了“應探索‘互聯(lián)網(wǎng)+交通基礎設施’發(fā)展新思路，推行‘智慧工地’建設，提升項目管理信息化水平”的要求。蘇州市港航事業(yè)發(fā)展中心（以下簡稱蘇州港航中心）以此為指導思想，以《蘇州市泥漿（渣土）水上運輸專項整治“百日會戰(zhàn)”行動方案》等工程管理要求為切入，以蘇南運河吳江段三級航道整治工程航道工程為依托，不斷對航道疏浚信息化管理新思路進行探索，主導開發(fā)了“疏浚土方5G 智慧監(jiān)管平臺”，聚力打造“現(xiàn)場可視、數(shù)據(jù)可查、進度可知、質(zhì)量可控、安全可防、違規(guī)可糾、預警可報、全程可溯、效益可增、模式可行”的智慧工地，促進水運高質(zhì)量發(fā)展。

2.航道疏浚監(jiān)管現(xiàn)狀

疏浚工程是開發(fā)、改善和維護航道、港口水域的主要手段之一，通常采用挖泥船或其他機具以及人工進行水下挖掘，對于土方量很難測量和檢驗。長期以來對疏浚工程施工的監(jiān)管都是依靠人工現(xiàn)場監(jiān)管。由于施工現(xiàn)場情況較為復雜，傳統(tǒng)的監(jiān)管方式存在一定的缺陷：一是對疏浚泥漿的監(jiān)管無法具體落實到每一船次的裝載、運輸、排放，無法具體落實到施工的各個中間環(huán)節(jié)；二是施工現(xiàn)場在野外，實際施工現(xiàn)場無法實時查看現(xiàn)場，挖泥船、運輸船、排泥船的動向不可控；三是施工過程中需頻繁派人去現(xiàn)場抽查、檢驗，費時費力。

3.疏浚土方5G智慧監(jiān)管平臺設計

3.1 依托工程

本平臺在蘇南運河吳江段三級航道整治工程航道工程尾留工程施工項目中開展疏浚土方云監(jiān)管探索和實踐。

3.2 設計框架

針對疏浚工程的項目特點，我們開發(fā)了一套船載信息采集終端。主要由5G網(wǎng)關、北斗模組、視頻設備以及機柜電源等配件構成。這套信息采集終端可安裝在挖泥船、運輸船以及排泥船上，實時將設備定位信息、現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)等傳送到云端服務器上，在云端服務器上運行著“疏浚智慧監(jiān)管”后臺管理程序，處理各種信息計算得到各船次裝載渣土（泥漿）信息后上傳到信息平臺中，并最終在小程序端和網(wǎng)頁端進行展示。其整體設計框架如圖1所示。

圖1 “疏浚土方5G智慧監(jiān)管平臺”設計框架

3.3 關鍵技術

該平臺是一個智能化可視監(jiān)管系統(tǒng)，集5G技術、北斗定位、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、AI視覺等高新技術于一體，構建了綠色、高效的智能化監(jiān)管平臺。

（1）5G技術：引入5G技術實時傳輸現(xiàn)場4K超高清影像數(shù)據(jù)和監(jiān)測結果分析，實現(xiàn)施工場景實時直播、遠程數(shù)據(jù)提交和監(jiān)管功能。

（2）智能AI識別分析：引入云端視覺人工智能技術分析超高清影像數(shù)據(jù)判斷現(xiàn)場施工的規(guī)范性，提前識別危險事件進行預警。

（3）視覺測量：引入視覺測量技術測量運泥船泥漿（渣土）裝載量及棄土區(qū)泥土增量，把對施工的監(jiān)管落實到每一船次的泥漿運輸上。

（4）北斗定位技術：引入北斗定位技術實現(xiàn)對施工位置、施工工人的監(jiān)管。

（5）移動端管理：引入工業(yè)互聯(lián)APP，把控每一船次泥漿的生產(chǎn)、運輸、消納全過程，自動生成“泥漿載運三聯(lián)單”。

（6）云監(jiān)管：引入“云監(jiān)管”平臺，“云監(jiān)管”平臺匯總上述各個過程的關鍵結果，智能判斷現(xiàn)場施工是否出現(xiàn)違規(guī)，通過工業(yè)互聯(lián)APP及時預警，避免給水運建設留下質(zhì)量、安全隱患。

3.4 實現(xiàn)過程

在具體方案實施的過程中，流程如下:

（1）挖泥船工作現(xiàn)場：信息采集終端安裝在挖泥船上，對挖泥工作場景進行實時監(jiān)測，重點是識別運泥船的吃水位，估算并記錄運泥船裝載完成后的土方量，作為施工區(qū)泥漿管控的核心依據(jù)之一。

（2）運泥船工作現(xiàn)場：信息采集終端安裝在運泥船上，對運泥工作場景進行實時監(jiān)測，重點是監(jiān)測運泥船的裝載船艙，并進行視頻錄像存儲，作為運輸途中泥漿管控的重要依據(jù)。

（3）排泥船工作現(xiàn)場：信息采集終端安裝在排泥船上，對排泥工作場景進行實時監(jiān)測，重點是監(jiān)測運泥船靠近排泥船時的吃水位，并與該船次從挖泥現(xiàn)場出發(fā)時的裝載量，進行土方量比對，提交云監(jiān)管信息平臺。

（4）棄土區(qū)工作現(xiàn)場：終端信息采集使用手機和小程序，需要在棄土區(qū)幾個關鍵位置增加水位刻度計，工人在施工日早晚對這幾個刻度尺進行拍照提交平臺，云監(jiān)管后臺通過監(jiān)測棄土區(qū)每天的泥水位的變化估算泥水量的增量，并與當天排入該棄土區(qū)的泥漿量進行比對（比運輸船泥漿總量多了吹填的水方量），結果數(shù)據(jù)提交云監(jiān)管信息平臺，該數(shù)據(jù)用于整個施工期的工程量和排泥趨勢分析。

4.平臺應用效果

圖2 平臺自動生成的《泥漿（渣土）運載三聯(lián)單》

通過上述“拍攝-傳輸-分析-反饋”不斷的循環(huán)，傳統(tǒng)疏浚工程的監(jiān)管難點被逐一突破，形成了有力的“五道監(jiān)管”。一是通過實時高清視頻監(jiān)管施工現(xiàn)場，回查視頻；二是通過北斗對挖泥船、運泥船、排泥船進行監(jiān)管，同時匹配施工位置信息；三是通過視覺AI技術對運泥船吃水位、棄土區(qū)淤泥高度等進行測量，估算土方量；四是通過短信、APP程序向管理人員推送“土方施工量”、“疑似土方流失”等信息；五是通過將《泥漿（渣土）運載三聯(lián)單》數(shù)字化，為參建單位提供資料回訪、復查功能。

在項目實施期間，該平臺對項目中產(chǎn)生的近6 萬方泥漿進行了全方位的監(jiān)管，產(chǎn)生過程數(shù)據(jù)共計60萬條，生成泥漿運輸記錄共計130條，也達到水運指管理人員參與全覆蓋。另外，土方測量評價誤差約為10%，達到目標效果。同時，由于遠程監(jiān)管的實現(xiàn)，使得工程管理人員監(jiān)管效率大幅提升，同時也大大降低了人工成本。更重要的是，實現(xiàn)了疏浚的全流程監(jiān)管。對粗放的疏浚施工實現(xiàn)了精細化的管理，完全杜絕了渣土（泥漿）亂拋亂棄的現(xiàn)象，該平臺高效、精準、綠色生態(tài)的治理理念得以實現(xiàn)。

5.總結與展望

5.1 總結

“疏浚土方5G智慧監(jiān)管平臺”是一次5G通信技術、北斗技術和人工智能技術在交通信息化工程中的有益嘗試，也是對疏浚工程中土方（泥漿）運輸去向問題提出針對性解決方案，確保專項整治和環(huán)境治理有據(jù)可查的重要依據(jù)。

該平臺先行先試，用黨建融合推動技術攻關、人工智能服務智慧工地、工業(yè)互聯(lián)助力安全監(jiān)管，通過數(shù)字治理、數(shù)字賦能、數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)了將新基建賦能傳統(tǒng)水運工程的創(chuàng)新性應用。

5.2 展望

平臺成功應用后大獲好評，而且由于項目使用的硬件設備、云部署模式普及率高，也使其擁有可復制的推廣價值?！笆杩Ｍ练?G 智慧監(jiān)管平臺”不僅實現(xiàn)了眼睛“看”的功能，還擁有大腦“思考”的能力，實現(xiàn)了變被動監(jiān)管為主動監(jiān)管，變抽查監(jiān)管為全天候監(jiān)管，變?nèi)斯けO(jiān)管為機器監(jiān)管的轉型。后續(xù)可進一步推廣應用到公路、鐵路、甚至更廣泛的領域中，智慧港航工程建設也將迎來更高、更大、更廣闊的展示舞臺。