基于多傳感器融合的工程建設(shè)遠(yuǎn)程監(jiān)管關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

文｜鄭文、林文忠、韓曉東、孫小燕、張翔、傅平、羅海波

一、項(xiàng)目背景

在國(guó)土、建設(shè)、交通、文旅等領(lǐng)域的重大危險(xiǎn)源監(jiān)管，傳統(tǒng)方式是主要依靠人巡或預(yù)埋傳感器等方式，而人巡方式存在連續(xù)、實(shí)時(shí)、可靠性差，實(shí)效低，成本高等缺點(diǎn)，預(yù)埋傳感器方式存在事先布點(diǎn)點(diǎn)位選擇的盲目性與局限性、布設(shè)點(diǎn)位及供電困難、遠(yuǎn)程不可視且易損壞丟失等缺點(diǎn)。

為順應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器視覺(jué)、5G 通訊等行業(yè)前沿技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，匯川物聯(lián)通過(guò)獨(dú)立自主研發(fā)，創(chuàng)新性地將Al 視頻測(cè)量技術(shù)、多傳感器技術(shù)、新一代通訊技術(shù)、BlM 技術(shù)、GlS 數(shù)據(jù)技術(shù)高度融合，自主開(kāi)發(fā)創(chuàng)建HMS 匯川管理平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)“雙隨機(jī)、一公開(kāi)”監(jiān)管機(jī)制提供創(chuàng)新技術(shù)手段，大大提升了工程建設(shè)非現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管的精準(zhǔn)化、智能化水平。

二、主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

使用匯川物聯(lián)的技術(shù)方案，只要在監(jiān)測(cè)面前方可視范圍安裝AI 視頻測(cè)量攝像機(jī)，即可遠(yuǎn)程登錄平臺(tái)進(jìn)行720 全景圖隨機(jī)布點(diǎn)，圖像自動(dòng)識(shí)別鎖定，可對(duì)監(jiān)測(cè)面任意目標(biāo)物的坐標(biāo)、位移、沉降及三維空間尺寸進(jìn)行精準(zhǔn)視頻測(cè)量，并自動(dòng)檢索CAD 圖紙進(jìn)行可視化圖紙復(fù)核，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻可“看”可“測(cè)”可“復(fù)核圖紙”。還能自動(dòng)生成全過(guò)程影像日志，為日后復(fù)檢、驗(yàn)收、審計(jì)等回溯提供可視化、數(shù)據(jù)化影像資料。

項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新由測(cè)量裝備創(chuàng)新、監(jiān)管平臺(tái)創(chuàng)新、融合應(yīng)用創(chuàng)新三部分構(gòu)成：

1.測(cè)量裝備創(chuàng)新

通過(guò)同軸光電測(cè)量技術(shù)將激光在視頻圖像中精確定位，結(jié)合高精度編碼器，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間內(nèi)的任意目標(biāo)物測(cè)量與定位；采用勢(shì)能消隙結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高精度無(wú)間隙傳動(dòng)，精度達(dá)到手動(dòng)全站儀水平；融合視頻圖像動(dòng)態(tài)調(diào)整電機(jī)伺服控制參數(shù)，基于動(dòng)力學(xué)分析，優(yōu)化速度控制曲線，實(shí)現(xiàn)高精度視覺(jué)伺服控制；將點(diǎn)云與圖像降維匹配，建立三維點(diǎn)云與圖像的映射關(guān)系，通過(guò)融合處理，在圖像平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)可視化立體測(cè)量。

2.監(jiān)管平臺(tái)創(chuàng)新

實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線視頻空間測(cè)量及空間任意截圖面測(cè)量；施工全過(guò)程可視化、量化影像日志記錄，為事后追溯提供直觀數(shù)據(jù)依據(jù)；應(yīng)用檢（試）件標(biāo)記圖像智能識(shí)別技術(shù)，防止檢（試）件掉包現(xiàn)象發(fā)生。

3.融合應(yīng)用創(chuàng)新

基于云端圖像引擎，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)CAD圖紙的自動(dòng)檢索，并對(duì)遠(yuǎn)程視頻測(cè)量結(jié)果與CAD 圖紙進(jìn)行精準(zhǔn)比對(duì)；通過(guò)與BIM 引擎對(duì)接，融合多種傳感終端，感知現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與施工數(shù)據(jù)，形成系統(tǒng)性數(shù)據(jù)鏈，進(jìn)行趨勢(shì)研判，為科學(xué)施策提供依據(jù)。

項(xiàng)目技術(shù)國(guó)內(nèi)外查新顯示，未見(jiàn)與該查新項(xiàng)目查新點(diǎn)內(nèi)容相同的報(bào)道。相比國(guó)內(nèi)外相似產(chǎn)品，視頻測(cè)量技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚屬首創(chuàng)。

三、成果應(yīng)用與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益

項(xiàng)目研究成果獲得了中國(guó)工程院盧耀如院士、孫玉院士高度評(píng)價(jià)，由福建省自動(dòng)化學(xué)會(huì)組織的專(zhuān)家成果鑒定，結(jié)論為國(guó)際先進(jìn)。相關(guān)技術(shù)成果編入“十三五”國(guó)家重點(diǎn)圖書(shū)、入選國(guó)家統(tǒng)計(jì)局《企業(yè)創(chuàng)新案例集》，并編入福建省建設(shè)工程相關(guān)規(guī)程及福建省安防協(xié)會(huì)團(tuán)隊(duì)標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目產(chǎn)品通過(guò)國(guó)際電工委員會(huì)電工產(chǎn)品合格測(cè)試與認(rèn)證組織的CB 認(rèn)證并通過(guò)省級(jí)相關(guān)質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，監(jiān)管平臺(tái)通過(guò)公安部GB28181-2016 全項(xiàng)認(rèn)證。項(xiàng)目技術(shù)成果已在建設(shè)、國(guó)土、交通、文保等行業(yè)領(lǐng)域獲得了大量的應(yīng)用部署，項(xiàng)目技術(shù)立足福建，面向全國(guó)，累計(jì)服務(wù)項(xiàng)目數(shù)16000+，累計(jì)設(shè)備安裝總量11萬(wàn)余個(gè)。

截止目前，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入近10 億元、累計(jì)為地方貢獻(xiàn)稅收近億元。項(xiàng)目技術(shù)主要應(yīng)用于國(guó)土、建設(shè)、交通、文保等領(lǐng)域推行遠(yuǎn)程監(jiān)管、移動(dòng)監(jiān)管和預(yù)警防控為特征的非現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管。對(duì)山體邊坡、深基坑、危房等重大危險(xiǎn)源的位移、沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)可視化、數(shù)據(jù)三維化監(jiān)測(cè)、預(yù)警、存儲(chǔ)，為管理者精準(zhǔn)施策、排除險(xiǎn)情、解決問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)。特別為福建省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳實(shí)施“房屋建筑、市政工程遠(yuǎn)程視頻大數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)”的建設(shè)工程項(xiàng)目提供7×24 小時(shí)全過(guò)程軟、硬件綜合服務(wù)，全面提升福建省工程建設(shè)非現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管的精準(zhǔn)化、智能化水平，承擔(dān)福建省科技重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目；吸引多個(gè)省外住建系統(tǒng)前來(lái)學(xué)習(xí)、引用，受到住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部現(xiàn)代信息技術(shù)融合應(yīng)用示范推廣。

項(xiàng)目技術(shù)在泉州“3.7 欣佳酒店坍塌事故”救援中發(fā)揮重要作用，克服現(xiàn)場(chǎng)救援人員及機(jī)械混合專(zhuān)業(yè)及大風(fēng)、大雨等惡劣環(huán)境氣候影響，充分發(fā)揮快速部署、自動(dòng)巡航、智能定位、遠(yuǎn)程可視化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)，替換已經(jīng)進(jìn)場(chǎng)的兩批測(cè)量隊(duì)（因其采用傳統(tǒng)人工全站儀監(jiān)測(cè)方法，受環(huán)境適應(yīng)性差、操作干擾大、數(shù)據(jù)采集人為及環(huán)境影響無(wú)法監(jiān)測(cè)而退場(chǎng)）。為專(zhuān)家救援、取證全程連續(xù)205 小時(shí)提供不間斷監(jiān)測(cè)，出具77份坍塌體變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告，為專(zhuān)家組織施救精準(zhǔn)決策提供直觀可靠的依據(jù)。