拋泥監(jiān)管系統(tǒng)在疏浚工程的應(yīng)用實(shí)踐

◎ 譚永想 林德成 中交廣州航道局有限公司

1.引言

礬石水道航道一期工程施工范圍全長(zhǎng)約29.13km，航道疏浚施工投入抓斗船配備泥駁、中小型耙吸船施工，船舶數(shù)量多，疏浚土采用海拋的方式進(jìn)行處理，自航泥駁、耙吸船裝滿艙后航行至大萬(wàn)山南疏浚物臨時(shí)性海洋傾倒區(qū)卸泥。疏浚施工過(guò)程中，由于船舶數(shù)量多、運(yùn)距遠(yuǎn)、外海信號(hào)差，因此采用人工智能技術(shù)構(gòu)建拋泥監(jiān)管系統(tǒng)，高效管理船舶從裝泥到拋泥狀態(tài)的全過(guò)程，監(jiān)督船舶在指定區(qū)域拋泥是必要的。

圖1 拋泥監(jiān)管系統(tǒng)

2.拋泥監(jiān)管系統(tǒng)

拋泥監(jiān)管系統(tǒng)以船舶吃水線智能監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、船舶定位預(yù)警、拋泥審批管理為基礎(chǔ)構(gòu)建的平臺(tái)，聚焦施工現(xiàn)場(chǎng)一線生產(chǎn)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信息化技術(shù)與生產(chǎn)過(guò)程深度融合，達(dá)到疏浚施工過(guò)程監(jiān)管可視化、智能化，保證疏浚拋泥施工按要求執(zhí)行。同時(shí)，平臺(tái)具備可擴(kuò)展性，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、BIM 可視化數(shù)據(jù)將按要求統(tǒng)一接入進(jìn)行分析、展示[1]。

拋泥監(jiān)管系統(tǒng)構(gòu)建的主要設(shè)備參數(shù)如表1所示。

表1 拋泥監(jiān)管系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)

3.拋泥監(jiān)管系統(tǒng)在疏浚施工現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用實(shí)踐

礬石水道航道一期工程疏浚施工的挖、運(yùn)、拋的監(jiān)管要求是：

船舶進(jìn)場(chǎng)后，開工前，對(duì)每艘挖、運(yùn)、拋施工船舶安裝批復(fù)的監(jiān)控設(shè)備，同時(shí)落實(shí)監(jiān)控設(shè)備的保養(yǎng)，保證設(shè)備每天24小時(shí)正常運(yùn)作。同時(shí)，組織進(jìn)行施工安全技術(shù)交底，確保開工前熟悉施工區(qū)域及卸區(qū)范圍，保障施工船舶在規(guī)定的施工區(qū)、拋泥區(qū)進(jìn)行作業(yè)。施工船舶須在施工區(qū)域內(nèi)作業(yè)，施工期間超出正常的作業(yè)范圍（設(shè)定電子圍欄）將視為違規(guī)行為。

3.1 船舶吃水線智能監(jiān)測(cè)

為防止裝運(yùn)疏浚土船舶中途部分偷卸，在裝運(yùn)船舶上設(shè)置船身吃水明顯變化的感應(yīng)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船舶吃水線，所有船舶必須在安裝完符合要求的信息化監(jiān)控設(shè)備后，方可進(jìn)場(chǎng)開展疏浚施工。

超聲波水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)是采用非接觸式水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)方式，在前夾板中安裝發(fā)射和接收兩個(gè)平滑天線，每次測(cè)量時(shí)發(fā)射天線發(fā)射雷達(dá)脈沖信號(hào)到水面，脈沖信號(hào)經(jīng)水面反射后被接收天線檢測(cè)到。從發(fā)射到接收到水面反射回來(lái)的脈沖信號(hào)的時(shí)間（延遲時(shí)間）取決于跟水面的距離，利用延遲時(shí)間跟到水面距離之間的線性關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)水位距離的測(cè)量。該測(cè)量技術(shù)不受溫度梯度、水中污染物以及沉淀物的影響，因而可以獲取精確的測(cè)量結(jié)果[2]。

超聲波監(jiān)測(cè)泥艙內(nèi)液位的實(shí)時(shí)變化情況，當(dāng)在傾廢區(qū)設(shè)定電子圍欄后，若船舶在傾廢區(qū)電子圍欄范圍外發(fā)生液位變化，系統(tǒng)將生成偷排預(yù)警信息記錄。

3.2 視頻監(jiān)控與北斗定位

施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)批準(zhǔn)進(jìn)場(chǎng)的抓斗船安裝視頻監(jiān)控和北斗定位裝置，泥駁船和耙吸船安裝視頻監(jiān)控，通過(guò)視頻監(jiān)控技術(shù)，對(duì)施工全過(guò)程自動(dòng)化監(jiān)控，可及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)動(dòng)態(tài)，通過(guò)定位系統(tǒng)確保施工船舶在規(guī)定的施工區(qū)、拋泥區(qū)（設(shè)定電子圍欄）進(jìn)行作業(yè)。

視頻監(jiān)控采用電池24h不間斷供電、硬盤和云盤同步儲(chǔ)存，支持在線回放，定期將視頻資料拷貝至檔案室歸檔。北斗定位采用太陽(yáng)能供電，24小時(shí)持續(xù)工作，確保船舶軌跡信息連續(xù)不間斷。

此外，項(xiàng)目管理人員通過(guò)對(duì)船舶裝泥、拋泥前后視頻比對(duì)，結(jié)合船舶航行軌跡，自動(dòng)形成施工作業(yè)記錄，完成疏浚土從挖裝、運(yùn)輸、拋泥的全過(guò)程監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)疏浚土運(yùn)輸源頭“明”、中端“凈”、末端“清”的施工管理新秩序。

圖2 超聲波水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理

圖3 施工現(xiàn)場(chǎng)船舶視頻監(jiān)控管理

圖4 施工現(xiàn)場(chǎng)船舶偷排、偏航預(yù)警信息管理

圖5 拋泥審批管理

3.3 拋泥審批管理

首先建立船舶信息庫(kù)，匯集船舶報(bào)表、動(dòng)態(tài)、參數(shù)等方面的信息。船舶報(bào)表：船舶的日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)；船舶動(dòng)態(tài)：列出船舶日常動(dòng)態(tài)表以及進(jìn)退場(chǎng)信息；船舶參數(shù)：包含了船舶類型及施工效率。

通過(guò)將船舶數(shù)據(jù)統(tǒng)一信息化管理，對(duì)各船舶性能等級(jí)進(jìn)行智能劃分，項(xiàng)目管理人員隨時(shí)登錄查閱，建設(shè)方及監(jiān)理方可及時(shí)線上開展拋泥審批管理工作，較大地提高了各方的工作效率。

4.結(jié)語(yǔ)

礬石水道航道一期工程針對(duì)疏浚船舶數(shù)量多、海拋運(yùn)距遠(yuǎn)、外海信號(hào)差、人工監(jiān)管難等工程特點(diǎn)，研發(fā)“實(shí)時(shí)采集、即時(shí)回放、適時(shí)分析、全時(shí)管理”的疏浚拋泥監(jiān)管系統(tǒng)并上線高效運(yùn)行，破解疏浚工程中拋泥監(jiān)管的難題，實(shí)現(xiàn)全方位、全天候、無(wú)死角的高效管理。

目前，拋泥監(jiān)管系統(tǒng)仍處于不斷探索階段，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷地完善使用功能及創(chuàng)新，助力企業(yè)由傳統(tǒng)的管理方式向自動(dòng)化管理升級(jí)，實(shí)現(xiàn)由粗放式到精確化管理模式轉(zhuǎn)變。