拋泥監管系統在疏浚工程的應用實踐

◎ 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，船舶數量多，疏浚土采用海拋的方式進行處理，自航泥駁、耙吸船裝滿艙后航行至大萬山南疏浚物臨時性海洋傾倒區卸泥。疏浚施工過程中，由于船舶數量多、運距遠、外海信號差，因此采用人工智能技術構建拋泥監管系統，高效管理船舶從裝泥到拋泥狀態的全過程，監督船舶在指定區域拋泥是必要的。

圖1 拋泥監管系統

2.拋泥監管系統

拋泥監管系統以船舶吃水線智能監測、視頻監控、船舶定位預警、拋泥審批管理為基礎構建的平臺，聚焦施工現場一線生產活動，實現信息化技術與生產過程深度融合，達到疏浚施工過程監管可視化、智能化，保證疏浚拋泥施工按要求執行。同時，平臺具備可擴展性，監控數據、BIM 可視化數據將按要求統一接入進行分析、展示[1]。

拋泥監管系統構建的主要設備參數如表1所示。

表1 拋泥監管系統主要設備參數

3.拋泥監管系統在疏浚施工現場的應用實踐

礬石水道航道一期工程疏浚施工的挖、運、拋的監管要求是：

船舶進場后，開工前，對每艘挖、運、拋施工船舶安裝批復的監控設備，同時落實監控設備的保養，保證設備每天24小時正常運作。同時，組織進行施工安全技術交底，確保開工前熟悉施工區域及卸區范圍，保障施工船舶在規定的施工區、拋泥區進行作業。施工船舶須在施工區域內作業，施工期間超出正常的作業范圍（設定電子圍欄）將視為違規行為。

3.1 船舶吃水線智能監測

為防止裝運疏浚土船舶中途部分偷卸，在裝運船舶上設置船身吃水明顯變化的感應設備，實時監測船舶吃水線，所有船舶必須在安裝完符合要求的信息化監控設備后，方可進場開展疏浚施工。

超聲波水位自動監測是采用非接觸式水位自動監測方式，在前夾板中安裝發射和接收兩個平滑天線，每次測量時發射天線發射雷達脈沖信號到水面，脈沖信號經水面反射后被接收天線檢測到。從發射到接收到水面反射回來的脈沖信號的時間（延遲時間）取決于跟水面的距離，利用延遲時間跟到水面距離之間的線性關系來實現水位距離的測量。該測量技術不受溫度梯度、水中污染物以及沉淀物的影響，因而可以獲取精確的測量結果[2]。

超聲波監測泥艙內液位的實時變化情況，當在傾廢區設定電子圍欄后，若船舶在傾廢區電子圍欄范圍外發生液位變化，系統將生成偷排預警信息記錄。

3.2 視頻監控與北斗定位

施工現場經批準進場的抓斗船安裝視頻監控和北斗定位裝置，泥駁船和耙吸船安裝視頻監控，通過視頻監控技術，對施工全過程自動化監控，可及時掌握現場作業動態，通過定位系統確保施工船舶在規定的施工區、拋泥區（設定電子圍欄）進行作業。

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

此外，項目管理人員通過對船舶裝泥、拋泥前后視頻比對，結合船舶航行軌跡，自動形成施工作業記錄，完成疏浚土從挖裝、運輸、拋泥的全過程監管，實現疏浚土運輸源頭“明”、中端“凈”、末端“清”的施工管理新秩序。

圖2 超聲波水位自動監測管理

圖3 施工現場船舶視頻監控管理

圖4 施工現場船舶偷排、偏航預警信息管理

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，匯集船舶報表、動態、參數等方面的信息。船舶報表：船舶的日報、周報、月報；船舶動態：列出船舶日常動態表以及進退場信息；船舶參數：包含了船舶類型及施工效率。

通過將船舶數據統一信息化管理，對各船舶性能等級進行智能劃分，項目管理人員隨時登錄查閱，建設方及監理方可及時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.結語

礬石水道航道一期工程針對疏浚船舶數量多、海拋運距遠、外海信號差、人工監管難等工程特點，研發“實時采集、即時回放、適時分析、全時管理”的疏浚拋泥監管系統并上線高效運行，破解疏浚工程中拋泥監管的難題，實現全方位、全天候、無死角的高效管理。

目前，拋泥監管系統仍處于不斷探索階段，根據施工現場的實際情況總結經驗，不斷地完善使用功能及創新，助力企業由傳統的管理方式向自動化管理升級，實現由粗放式到精確化管理模式轉變。