水利水電工程地質專家遠程診斷系統研究

（中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司地質分院，云南 昆明 650051）

摘要：為實現業主、投資方、設計方、施工方與地質專家等多方代表之間的溝通交流，文章根據項目建設需求，對水利水電工程地質條件和地質災害進行遠程協商、高效診斷，采用“物聯網+”的思維和技術手段來搭建水利水電工程地質專家診斷系統，該系統包括視頻會議系統、無人機航拍系統和洞室工程攝影系統共三個子系統。

關鍵詞：水利水電工程；地質災害；遠程專家診斷系統；“物聯網+”；無人機航拍 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP31 文章編號：1009-2374（2017）01-0125-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.060

1 研究背景

我國地域遼闊，已建、在建和擬建的水利水電工程場址，既有西南部以高山峽谷、高地應力和高水壓環境為特點的復雜巖質結構場址條件，又有西北濕陷性黃土、東南沿海軟土、中西部膨脹土和紅土等復雜土層場址條件以及近海地區復雜的海洋地質結構場址條件，還包括遼闊的凍土分布地區。除卸荷穩定、巖爆、突水、突泥等施工安全問題外，強地震、強風暴和崩、滑、流等突發性地質災害作用帶來工程場址安全和工程問題。可見水利水電工程建設和管理面臨的地質災害多具有隱蔽性、突發性、危害性大等特點，能夠快速集合項目各方代表并同步獲取和分享第一手工程地質相關資料，對工程地質問題高效快捷的進行診斷和提出解決方案具有重要意義，也是保證水利水電工程安全建設與運行的重要途徑和手段。

本文秉承上述的研究背景和目的，采用“物聯網+”思維和技術手段，去搭建水利水電工程地質專家診斷系統，該綜合系統包括會議系統、無人機航拍系統和洞室攝影系統三個子系統。在該綜合系統平臺下，實現多方交互式協同工作、實時地質數據采集、共享、分析一體化等功能。

2 系統搭建

2.1 視頻會議系統

此次搭建水利水電工程地質專家遠程診斷系統中的視頻會議子系統，經過市場調研和多個視頻會議系統綜合對比，選擇的是威速V2視頻會議系統，該系統具備良好的網絡自適應能力和兼容性，適用于各種網絡環境，網絡丟包率極低，支持各類如iOS、Android、Windows等平臺的系統，兼容其他視頻會議系統。

利用中國電建集團網絡服務器，基于V2提出的水利水電工程地質遠程診斷會議系統解決方案，通過集團局域網，設立工程會診主會場；通過Internet設立專家會診分會場、項目現場分會場和相關協同人員分會場；通過3/4G、Wi-Fi建立移動分會場；通過Internet將地質環境航拍系統和地下工程攝影系統聯接至視頻會議各會場。通過該系統，集團主會場、各個分會場及無人機航拍系統、地下工程攝影系統通過“互聯網+”物聯網技術形成網格狀聯接，一方面可幫助工程地質問題勘察、設計和管理部門與會診專家之間的溝通交流，更大程度地整合內部資源，幫助工程地質災害診斷效率，為工程項目大幅降低運營成本；另一方面專家與現場工程建設管理人員進行交流溝通，可對地質災害的航拍、洞室攝影調查工作進行目的性建議和指導，同時航拍和洞室攝影也及時為專家診斷提供了第一手最新地質災害現場調查資料，為進一步制定地質災害防治和風險控制方案提供重要技術支撐和資料依據。

2.1.1 視頻會議系統的主要優勢功能。（1）該遠程視頻會議系統采用音視頻分離技術，支持低帶寬下的優質信號傳輸，即使圖像因網絡不能傳輸，音頻依然能夠保證流暢傳輸。確保在使用過程中的穩定性；（2）該視頻會議系統支持H.264視頻編碼技術，達到真正意義上的全高清（1920×1080P）圖像，確保低帶寬環境下的高保真音頻效果，給與會者帶來最佳會議效果；（3）該系統附帶豐富的數據協作功能，電子白板共享、屏幕共享、電腦桌面共享、文件在線同步編輯與傳輸共享、網頁共享、在線投票功能，還有會議錄制與工作日志編錄、監督等多項會議后續辦公管理功能，極大地擴展了會議的可用性；（4）該視頻系統向用戶提供了統一賬戶登陸，與設計院員工企業QQ賬戶進行綁定，所有參會人員只要擁有授權的通行證，同時專家、業主投資、施工人員、野外勘察人員等用郵箱和姓名可申請授權通行證，即可進行會議的召開。

2.1.2 現場勘察移動分會場。3S技術發展日臻成熟，已應用于諸多領域，集成3S技術的數字化地質填圖系列軟件基于安卓操作系統，采用大眾化的智能手機或平板電腦為硬件平臺，攜帶方便、操作流暢、存儲靈活，地質內容記錄全面系統、層次清晰，大部分中文界面，具有提高工作效率和精度、降低工作成本、規避安全風險等技術優勢，目前已在中國電建集團昆明勘測設計研究院地質分院全面推廣使用。因此，水利水電工程現場地質工作者可攜帶安裝有數字化填圖軟件的移動設備，作為現場勘察移動分會場，向主會場及其他分會場實時傳輸工程勘察第一手地質調查數據、資料。

2.2 無人機航拍系統

隨著無人機技術的迅速發展，無人機在電力巡線、資源勘測、國土測繪、應急減災、農業植保、森林防火、環保監測、水文監測等關鍵領域得到了越來越廣泛的應用。對于水利水電工程潛在地質災害危險源調查、應急減災工作，無人機地質航拍技術、機載三維激光測量技術，逐漸成為重要的技術輔助手段，具有很好的應用前景。

通過無人機飛行可獲取工程研究區的正攝影像及激光點云。在項目現場就可立即進行數據分析，不僅可以對研究區不良地質現象、潛在地質災害危險源或災害發生處進行快速調查和檢測，還能在各種復雜地形條件下，及時、準確、高效地獲取現場信息。再通過Internet網絡，將獲取信息直接傳輸、反饋至主會場及各個分會場，為工程現場地質問題診斷提供高效高質的數據信息。

2.3 洞室工程攝影地質編錄系統

洞室工程攝影地質編錄系統是以常見的有矩形洞、圓形洞、城門型洞、馬蹄形洞以及復雜地下廠房等洞室工程為工作對象的影像地質編錄系統，據此可完成從影像數據獲取到編錄成果輸出整個地質編錄流程。工作時作業人員使用攝影地質編錄儀在洞室內部沿洞軸線方向設站拍攝洞壁影像；軟件系統自動地進行構像畸變差校正、影像投影變換糾正和影像鑲嵌，得到洞室正射展示影像圖作為編錄底圖，最后通過網絡連接，與其他各分會場專家和相關工作人員進行地質現場解譯與成圖。

3 系統建設現狀與前景

水利水電工程遠程診斷系統建設工作對提升生產經營管理水平、有效節約和降低成本、提高工程服務質量、提高院工作效率具有突出作用，意義重大，影響深遠。該系統建設工作按照“總體規劃、分步實施、逐步完善”的指導思想推進實施。一方面充分利用所在集團公司的網絡和系統資源，集成整合已有成熟通訊、勘察技術以及視頻會議設備和會場，盡快投入實踐、取得成效；另一方面結合國內外水利水電戰略發展和業務需求，進行綜合考慮，做出深入、全面的規劃。

4 問題和思考

水利水電工程地質專家診斷系統建設的宗旨和關鍵有兩點：一是做到實時數據分享；二是高效協同診斷。做到第一條，需要良好的網絡通道。主會場、專家會場的視頻、音頻網絡傳輸效果還可以有所保障，但是野外地質勘察移動分會場的網絡傳輸會出現不穩定的問題，尤其是在深山峽谷地區，信號比較差，這種情形下，可配置網絡信號放大器或找到信號良好的最近點，進行勘察數據傳輸和參與視頻會議。

目前針對國內外地震系統、消防系統、事故救援的無人機應用解決方案，已有很多的實踐經驗和應用成果，地質診斷系統中的無人機地質航拍系統可與他們進行交流和經驗借鑒。比如在系統建設中，需要進行無人機工作的定位、無人機團隊建設、無人機差異化配置的必要性、無人機社會資源的充分利用等方面的發展規劃設計，到無人機具體機型的選配、無人機數據共享平臺建設、圖像處理軟件的行業要求、無人機地質環境適應性特殊要求、無人機空域申辦途徑等方面的具體方法，為后續加快推進地質勘察系統無人機工作奠定了良好

基礎。

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作者簡介：姚翠霞（1983-），女，安徽人，中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司地質分院工程師，博士生，研究方向：地質3S技術應用。

（責任編輯：小 燕）