疏浚吹填施工可視化指揮調度平臺應用

李 夏，周 瀅，童榮彬

（中港疏浚有限公司，上海 200136）

引言

連云港港徐圩航道疏浚工程施工項目是典型的耙絞聯合及疏浚、吹填聯合施工項目。項目的船舶、管線、吹填區的管控效率直接影響施工進度和施工質量。施工要求在9 個月時間內完成航道下層土上岸作業，經效率測算，施工高峰期需同時投入6 艘耙吸船、4 艘絞吸船以及相應輔助船舶開展作業，投入船舶數量多、船型復雜，統籌協調難度大。如不能合理組織施工，則存在窩工的風險。如何通過多系統的集成聯動形成信息化服務平臺，讓“新基建”有效賦能傳統疏浚吹填施工管理效率提升是“疏浚吹填施工可視化指揮調度平臺”的應用目標。

1 平臺簡介

“疏浚吹填施工可視化指揮調度平臺”可以理解為基于信息和物聯網技術，圍繞工程項目全周期管控需求，建立的一套支撐現場管理、互聯協同、智能判斷、數據共享的信息化系統，從而實現信息技術與現場管理深度融合的新型施工管控模式，提升了安全管理水平和生產效率，有效的降低了生產成本和保證了項目質量。平臺包括船舶監測、視頻監控、即時通信、安全巡檢、遠程指導、智能調度、電子地圖、智能抓拍預警、數據統計等功能。施工管控人員通過專業化的綜合管控界面，對施工區域船舶、人員、設備、物料進行監控管理，包含船舶信息監測、區域視頻監控、人員動態識別、數據信息門戶等。平臺集中顯示界面如圖1 所示。

圖1 疏浚吹填可視化監控界面

2 平臺主要功能

2.1 監測地圖

基于AIS、GPS 信號網絡系統可實現在電子地圖上實時監測船舶信息，可查詢船舶軌跡，跟蹤船舶動態，了解海上地理信息，給管理人員提供實時全面信息[1]。系統分別以圖、表的方式提供了船舶實時設備狀態的監測，圖表的顯示采用允許用戶自定義的組態圖形式，監測船舶的所有實時信號可選擇性排列。系統用戶可以通過查看組態圖和實時信號列表來掌握船舶生產設備狀況，提高了工作效率，實時監測畫面如圖2 所示。

圖2 船舶實施監測畫面

通過平臺的電子圍欄功能，對整個施工區域劃定管控范圍，區域范圍可使用圓形、矩形或任意不規則多邊形，根據實際需要快捷建立，實現對區域內的人員、裝備進行實時管控。通過定位設備的定位上報等功能，按照一定頻次傳給平臺位置數據，數據集可形成軌跡信息，提供軌跡查詢，了解某一人員或裝備的位置歷史動態信息，人員軌跡線如圖3 所示。

圖3 人員軌跡線

2.2 音視頻指揮調度系統

平臺集成了船舶安全監控系統和吹填區、管線監控點視頻監控顯示，通過平臺系統可以實時預覽、錄像回放、錄像下載存儲各監控點視頻信息[2]。根據用戶權限的劃分，可配置中心管理員和子管理員，中心室，通過監控大屏電視墻，集中查看各個監控點的實時畫面。對各系統資源進行整合和集中管理，統一部署、統一配置、統一管理和統一調度。另外在監測電子地圖上可標準監控點，定位施工人員，實時監測監控畫面和音視頻通話現場工作人員，為施工現場遠程管控提供便捷的多媒體服務，形成信息畫像一張圖，如圖4 所示。

圖4 監控監測界面圖

2.3 安全質量檢查自動化管理

疏浚吹填項目施工管理主要涉及QHES 和SMS 兩套管理體系，根據管理體系文件要求，利用可視化可配置工作流，設置巡檢執行、審核人員，建立體系檢查內容庫，制定周期檢查計劃，定時下發任務，檢查報告自動歸集。移動APP 安全巡檢應用模塊，在各施工船舶和岸上施工人員可便捷地完成各項檢查任務并形成可靠的管理臺賬信息。系統為船舶用戶設計了支持在線和離線巡檢兩種模式，解決了船舶通信障礙限制。

平臺嵌入多項智能分析功能，例如單個、多個任務工時分析，工作量分析等。數據智能對比，形成各種訂制化報表，方便管理決策化，提升管理質量和效率。通過選擇監控點，實時查看監控區域，利用計算機對圖像進行處理、分析和理解，應用深度學習算法進行圖像采集→圖像預處理→特征提取→圖像識別?？梢詸z測工作人員是否按規定帶安全帽、在工作場所著裝是否規范，如果異常則進行紅色告警。

3 應用效果

3.1 施工區域調度

為保證拋吹作業高效有序開展，同時減少耙吸船、絞吸船相互之間的干擾，將4 個貯泥坑由原有的“日”字形調整為“品”字形布置，減低了耙吸船拋泥至南側2 個坑的操作難度，保障船舶拋泥安全。將每個貯泥坑外側增加一個360×150 m 的絞吸船駐船水域，減少耙吸船、絞吸船之間的干擾，方便船舶調度，詳見圖5 所示。將6 條耙吸船、4 條絞吸船分為兩組，并且采用拋吹分離。待貯泥坑容量飽和后，絞吸船將耙吸船拋坑量吹填至陸上納泥區。待貯泥坑容量再次飽和后，耙吸船絞吸船調換作業區域，依次循環，形成流水作業。

圖5 耙絞聯合施工示意圖

3.2 耙吸施工自動排序

通過采集各耙吸挖泥船實時施工信息，智能推測出各船拋坑時間并且進行排序。該套系統輔助船舶調度人員進行決策，極大的減輕相關人員的工作強度，同時避免了“等坑”現象，提升船舶的時間利用率。船舶自動調度信息顯示如圖6 所示。另外工程施工船舶較多，拋泥作業面較小，且施工高峰期處于連云港寒潮大風高發期，存在安全風險，通過“疏浚吹填施工可視化指揮調度平臺”統籌協調管控各船舶施工秩序，密切關注天氣變化，劃分氣象等級并建立相應應對措施，同時配備大馬力拖輪值守以應對緊急情況。

圖6 耙吸施工自動調度信息

3.3 水下土質監測

連云港港30 萬t 級航道二期工程是在現有一期工程航道軸線基礎上進行增深、拓寬。疏浚區域下層以亞粘土和密實粉土粉砂為主，且航道內部分區域存在鈣質結核物，土質情況復雜，耙吸船施工容易形成許多孤立淺點，部分區域甚至出現了壟溝。通過對水下土層的監測，如圖7 所示，實時指導耙吸船優化操耙工藝，使得航道更整平。

圖7 水下土質監測畫面

4 結語

疏浚吹填施工可視化指揮調度平臺在集成信息系統基礎上形成可視化的管控界面，借助平臺各專業系統的工作流程、信息采集流實現管理信息數字化顯示，是“智慧工地”建設的基礎平臺。隨著平臺的進一步完善，數字化、智能化將使施工指揮調度更加智慧，持續推進“新基建”賦能疏浚吹填施工效率提升。