視頻監控技術在橋梁施工現場監測中的應用研究

黃祈鑫

摘要：視頻監控技術廣泛應用于國民工業的各個領域。文章介紹了視頻監控技術的概念、特征及發展趨勢，并以廣西貴港市西江大橋維修工程為例，闡述了施工現場視頻監控系統設計方案，同時進行了視頻監控系統應用前后施工進度的對比試驗。試驗結果表明，視頻監控系統對于工程現場施工進度的提升具有積極作用。

關鍵詞：視頻監控;橋梁施工;監測;研究

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.042

文章編號：1673-4874（2019）09-0150-03

0引言

在我國的交通基礎領域中，橋梁工程占有相當重要的比例，橋梁工程的建設為我國各行業的發展提供了支撐作用。隨著我國橋梁施工技術的不斷進步，橋梁的施工周期在逐漸縮短，工程交付后的使用年限在逐步延長。大量先進施工設備、施工技術和施工理念在不斷應用，為工程的質量和安全性提供了重要保障。當前，經濟全球化趨勢在不斷加速，回顧近些年國內外建筑行業的發展形勢我們不難發現，各建筑施工企業在國內、國際復雜經濟形勢下面臨著較大的競爭壓力，為此，如何控制成本、縮短工期并提高施工質量和安全性已成為各建筑施工企業保證經營利潤、維持企業穩定發展的突破點。以橋梁工程的現場施工為例，單純依靠監理人員對施工現場進行監測的傳統方式已無法滿足當今高效施工的需求，應建立高度智能化、一體化的施工現場監測系統，實現高效、優質、安全的橋梁現場施工。本文將視頻監測技術應用于橋梁施工現場的監測系統中，對于加快橋梁的施工進度具有積極作用。

1視頻監控技術概念、特征及發展趨勢

1.1視頻監控技術概念

視頻監控技術是伴隨著數據采集、傳輸和存儲技術而發展起來的一項新型技術，廣泛用于工廠、商場、公路、橋梁及其他常見的市政工程領域。人們通常認為視頻監控技術就是大量的攝像頭設備的簡單連接，其實視頻監控技術是以當前先進的計算機和網絡架構為基礎，融合了一定的數據處理算法，通過統一的數據分析平臺，提取所需要的視頻信息。因此，攝像頭設備僅為視頻監控系統的一部分，負責現場數據的采集，工業級視頻監控系統對攝像頭的像素和清晰度要求較高，且攝像頭設備可實現空間全方位的立體式角度調整，滿足各領域工程技術人員的需要。在某些應用領域中，視頻監控系統每天所記錄的數據量非常巨大，可達到GB級，視頻數據經過長期累積后數據量可達到TB級。因此，對視頻監控數據的存儲平臺的容量具有一定要求。通常情況下各企業視頻監控中心設有大容量的磁盤陣列，或通過網絡云存儲的方式將視頻監控數據上傳到網絡云盤或云服務器中。磁盤陣列的方式具有廉價、安全、可擴展和便于移動等優勢。而網絡云存儲的優勢也十分明顯，可按需購買存儲容量，且不占用各企業視頻監控系統的實際物理空間，在數據備份和查看等方面具有一定優勢。但對于視頻監控數據的安全性，直到目前為止，尚未有確切的研究表明網絡云存儲對于數據的安全性具有完全的保障作用。

1.2視頻監控技術特征

視頻監控技術的核心架構主要包括以下幾部分：網絡監控攝像機（高清攝像頭）、顯示器、交換機和電源等。視頻監控技術的核心架構如圖1所示。

網絡監控攝像機主要負責數據的監視和采集功能;顯示器用來查看現場監測情況;交換機一方面用來進行監測數據的交換，另一方面集成了多個應用接口，可實現不同插件和模塊的集成功能。

1.2.1 實時性

實時性是對視頻監控技術的根本性要求。例如在交通領域，指揮中心需要查看各道路的實時路況，依據道路實際的堵塞情況來合理分流車輛，這需要實時在線的視頻監控系統作為根本保證。

1.2.2 高效性

視頻監控技術可通過部署在現場的大量視頻監控設備來實現全方位、多角度、立體式的監測功能，相比于傳統的人工監測方式效率較高，實際工程應用效果較為明顯。

1.2.3 精準性

視頻監控設備可部署在較為惡劣的環境中，這是普通人工監測方式所無法實現的功能，且對于現場的實際情況能夠進行全天候監測，具有一定的監測精準度。

視頻監控技術特征分析如表1所示。

1.3視頻監控技術發展趨勢

當前，我國的視頻監控技術已較為成熟，包括視頻采集、傳輸和存儲分析等各個部分都有較為先進的系統架構。但目前多數視頻監控系統在架構流程方面仍然較為繁雜，例如視頻采集設備的體積和重量較大;視頻傳輸多數為有線網絡的方式傳輸;視頻信息的存儲系統為常規的磁盤存儲;在系統失電或發生火災情況下視頻監控數據將全部丟失;視頻信息的處理平臺多為傳統的計算機硬件存儲設備;計算機操作系統抵御病毒和網絡攻擊的能力較差，且系統版本較低，補丁更新不及時，經常出現系統漏洞等情況;視頻監測數據處理系統的硬件方面，CPU性能和內存的容量較低，整個視頻監控系統的功耗較大。上述問題都是目前視頻監控技術發展的“瓶頸”。著眼于未來，視頻監控技術將向著輕質、靈活、集約化的趨勢發展.隨著5G網絡時代的來臨，視頻監控技術將改變以往有線傳輸數據的方式，通過5G高速網絡，視頻監控數據的傳輸速率將發生根本性的變革，為各領域視頻監控需求提供更多的便利。

2 視頻監控技術在橋梁施工現場監測中的應用

2.1工程概況

廣西貴港市西江大橋于1978年動工興建，于1981年5月建成通車.經過近40年的使用，西江大橋主體結構出現各種病害問題，定于2018年對該大橋進行維修施工，計劃工期10個月。西江大橋維修施工共分為四個階段：（1）拆除大橋兩側人行道、欄桿和橋面;（2）橋面底部加入新鋼模并對橋面進行澆筑;（3）對橋墩、梁柱等主體結構進行修復;（4）整個大橋的美化處理工作.以西江大橋的橋面維修部分為例，搭建施工現場視頻監控系統，分析視頻監控系統應用前后對于大橋維修工程進度的影響。

2.2 西江大橋維修施工現場視頻監控系統設計

由于西江大橋維修施工周期較長，施工現場視頻監控系統所產生的數據量將非常大。鑒于此，擬采用磁盤陣列擴容的方式實現施工數據的存儲功能。考慮到施工過程的全方位監控需求并節省成本預算，計劃在每5個路燈處設置一個高清攝像頭，橋面以上和橋面以下的攝像頭共計10個，平均分布在橋面上方和下方，橋面上方攝像頭用于監測大橋兩側人行道、欄桿和橋面等部分的施工;橋面下方攝像頭用于監測橋墩、梁柱等主體結構的修復施工。所有攝像頭通過無線局域網彼此連接共同構成分布式現場施工監測架構，將施工現場實時數據采集并傳送到工程現場施工監控中心，施工監測技術人員通過遠程客戶端模式對現場的施工情況進行監測。

2.3 視頻監控系統應用前后施工進度對比試驗

試驗過程中選取橋面底部鋼模施工、橋面澆筑施工和工程總體施工部分為研究對象，對比監控系統應用前后各部分施工進度的變化情況，綜合分析施工現場監控系統對于提高施工進度的影響。視頻監控系統應用前后施工進度對比數據如表2所示。由表2可知，底部鋼模施工部分，在視頻監控系統應用前的施工進度為75%，應用視頻監控系統后該部分的施工進度提升了5%;橋面澆筑施工部分中，在視頻監控系統應用后施工進度提升了7%。兩部分施工進度的有效提升對于工程總體的進度也具有積極影響，工程總體進度在應用視頻監控系統后提升了5%。

2.4試驗結果分析

為更加直觀地分析視頻監控系統應用后對于工程進度的影響程度，將表2數據制成較為直觀的施工進度對比圖（如圖2所示）.通過圖2可知，底部鋼模施工、橋面澆筑施工以及工程總體施工進度在視頻監控系統應用后均有所提升，且橋面澆筑部分的施工進度達到了工程進度計劃預期，底部鋼模施工和總體施工進度超過工程進度計劃預期。可見，視頻監控系統對于現場施工進度的提升具有一定意義。

3 結語

視頻監控設備在當今人們的日常生活中隨處可見，視頻監控技術也日趨完善和成熟，但工業級視頻監控系統的研究與應用則剛剛起步，這其中涉及到的核心技術眾多，包括基礎架構、網絡傳輸、數據交換等各方面。本文將視頻監控技術應用到橋梁現場的施工監測環節中，旨在通過搭建完備的視頻監控系統來提升施工進度。通過貴港西江大橋的實際維修工程案例，驗證了本文研究內容的必要性，具有一定的工程實用價值。