視頻監(jiān)控技術(shù)在橋梁施工現(xiàn)場監(jiān)測中的應(yīng)用研究

黃祈鑫

摘要：視頻監(jiān)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于國民工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。文章介紹了視頻監(jiān)控技術(shù)的概念、特征及發(fā)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(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，同時(shí)進(jìn)行了視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用前后施工進(jìn)度的對比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，視頻監(jiān)控系統(tǒng)對于工程現(xiàn)場施工進(jìn)度的提升具有積極作用。

關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控;橋梁施工;監(jiān)測;研究

中圖分類號：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)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(chǔ)領(lǐng)域中，橋梁工程占有相當(dāng)重要的比例，橋梁工程的建設(shè)為我國各行業(yè)的發(fā)展提供了支撐作用。隨著我國橋梁施工技術(shù)的不斷進(jìn)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(jìn)施工設(shè)備、施工技術(shù)和施工理念在不斷應(yīng)用，為工程的質(zhì)量和安全性提供了重要保障。當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)全球化趨勢在不斷加速，回顧近些年國內(nèi)外建筑行業(yè)的發(fā)展形勢我們不難發(fā)現(xiàn)，各建筑施工企業(yè)在國內(nèi)、國際復(fù)雜經(jīng)濟(jì)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(zhì)量和安全性已成為各建筑施工企業(yè)保證經(jīng)營利潤、維持企業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的突破點(diǎn)。以橋梁工程的現(xiàn)場施工為例，單純依靠監(jiān)理人員對施工現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測的傳統(tǒng)方式已無法滿足當(dāng)今高效施工的需求，應(yīng)建立高度智能化、一體化的施工現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、安全的橋梁現(xiàn)場施工。本文將視頻監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于橋梁施工現(xiàn)場的監(jiān)測系統(tǒng)中，對于加快橋梁的施工進(jìn)度具有積極作用。

1視頻監(jiān)控技術(shù)概念、特征及發(fā)展趨勢

1.1視頻監(jiān)控技術(shù)概念

視頻監(jiān)控技術(shù)是伴隨著數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲技術(shù)而發(fā)展起來的一項(xiàng)新型技術(shù)，廣泛用于工廠、商場、公路、橋梁及其他常見的市政工程領(lǐng)域。人們通常認(rèn)為視頻監(jiān)控技術(shù)就是大量的攝像頭設(shè)備的簡單連接，其實(shí)視頻監(jiān)控技術(shù)是以當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)，融合了一定的數(shù)據(jù)處理算法，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析平臺，提取所需要的視頻信息。因此，攝像頭設(shè)備僅為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，工業(yè)級視頻監(jiān)控系統(tǒng)對攝像頭的像素和清晰度要求較高，且攝像頭設(shè)備可實(shí)現(xiàn)空間全方位的立體式角度調(diào)整，滿足各領(lǐng)域工程技術(shù)人員的需要。在某些應(yīng)用領(lǐng)域中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)每天所記錄的數(shù)據(jù)量非常巨大，可達(dá)到GB級，視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過長期累積后數(shù)據(jù)量可達(dá)到TB級。因此，對視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的存儲平臺的容量具有一定要求。通常情況下各企業(yè)視頻監(jiān)控中心設(shè)有大容量的磁盤陣列，或通過網(wǎng)絡(luò)云存儲的方式將視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)云盤或云服務(wù)器中。磁盤陣列的方式具有廉價(jià)、安全、可擴(kuò)展和便于移動等優(yōu)勢。而網(wǎng)絡(luò)云存儲的優(yōu)勢也十分明顯，可按需購買存儲容量，且不占用各企業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際物理空間，在數(shù)據(jù)備份和查看等方面具有一定優(yōu)勢。但對于視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的安全性，直到目前為止，尚未有確切的研究表明網(wǎng)絡(luò)云存儲對于數(shù)據(jù)的安全性具有完全的保障作用。

1.2視頻監(jiān)控技術(shù)特征

視頻監(jiān)控技術(shù)的核心架構(gòu)主要包括以下幾部分：網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)（高清攝像頭）、顯示器、交換機(jī)和電源等。視頻監(jiān)控技術(shù)的核心架構(gòu)如圖1所示。

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的監(jiān)視和采集功能;顯示器用來查看現(xiàn)場監(jiān)測情況;交換機(jī)一方面用來進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的交換，另一方面集成了多個(gè)應(yīng)用接口，可實(shí)現(xiàn)不同插件和模塊的集成功能。

1.2.1 實(shí)時(shí)性

實(shí)時(shí)性是對視頻監(jiān)控技術(shù)的根本性要求。例如在交通領(lǐng)域，指揮中心需要查看各道路的實(shí)時(shí)路況，依據(jù)道路實(shí)際的堵塞情況來合理分流車輛，這需要實(shí)時(shí)在線的視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為根本保證。

1.2.2 高效性

視頻監(jiān)控技術(shù)可通過部署在現(xiàn)場的大量視頻監(jiān)控設(shè)備來實(shí)現(xiàn)全方位、多角度、立體式的監(jiān)測功能，相比于傳統(tǒng)的人工監(jiān)測方式效率較高，實(shí)際工程應(yīng)用效果較為明顯。

1.2.3 精準(zhǔn)性

視頻監(jiān)控設(shè)備可部署在較為惡劣的環(huán)境中，這是普通人工監(jiān)測方式所無法實(shí)現(xiàn)的功能，且對于現(xiàn)場的實(shí)際情況能夠進(jìn)行全天候監(jiān)測，具有一定的監(jiān)測精準(zhǔn)度。

視頻監(jiān)控技術(shù)特征分析如表1所示。

1.3視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展趨勢

當(dāng)前，我國的視頻監(jiān)控技術(shù)已較為成熟，包括視頻采集、傳輸和存儲分析等各個(gè)部分都有較為先進(jìn)的系統(tǒng)架構(gòu)。但目前多數(shù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在架構(gòu)流程方面仍然較為繁雜，例如視頻采集設(shè)備的體積和重量較大;視頻傳輸多數(shù)為有線網(wǎng)絡(luò)的方式傳輸;視頻信息的存儲系統(tǒng)為常規(guī)的磁盤存儲;在系統(tǒng)失電或發(fā)生火災(zāi)情況下視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)將全部丟失;視頻信息的處理平臺多為傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件存儲設(shè)備;計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)抵御病毒和網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力較差，且系統(tǒng)版本較低，補(bǔ)丁更新不及時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)漏洞等情況;視頻監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的硬件方面，CPU性能和內(nèi)存的容量較低，整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功耗較大。上述問題都是目前視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”。著眼于未來，視頻監(jiān)控技術(shù)將向著輕質(zhì)、靈活、集約化的趨勢發(fā)展.隨著5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來臨，視頻監(jiān)控技術(shù)將改變以往有線傳輸數(shù)據(jù)的方式，通過5G高速網(wǎng)絡(luò)，視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸速率將發(fā)生根本性的變革，為各領(lǐng)域視頻監(jiān)控需求提供更多的便利。

2 視頻監(jiān)控技術(shù)在橋梁施工現(xiàn)場監(jiān)測中的應(yīng)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(jīng)過近40年的使用，西江大橋主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)各種病害問題，定于2018年對該大橋進(jìn)行維修施工，計(jì)劃工期10個(gè)月。西江大橋維修施工共分為四個(gè)階段：（1）拆除大橋兩側(cè)人行道、欄桿和橋面;（2）橋面底部加入新鋼模并對橋面進(jìn)行澆筑;（3）對橋墩、梁柱等主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù);（4）整個(gè)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(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)，分析視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用前后對于大橋維修工程進(jìn)度的影響。

2.2 西江大橋維修施工現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于西江大橋維修施工周期較長，施工現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將非常大。鑒于此，擬采用磁盤陣列擴(kuò)容的方式實(shí)現(xiàn)施工數(shù)據(jù)的存儲功能。考慮到施工過程的全方位監(jiān)控需求并節(jié)省成本預(yù)算，計(jì)劃在每5個(gè)路燈處設(shè)置一個(gè)高清攝像頭，橋面以上和橋面以下的攝像頭共計(jì)10個(gè)，平均分布在橋面上方和下方，橋面上方攝像頭用于監(jiān)測大橋兩側(cè)人行道、欄桿和橋面等部分的施工;橋面下方攝像頭用于監(jiān)測橋墩、梁柱等主體結(jié)構(gòu)的修復(fù)施工。所有攝像頭通過無線局域網(wǎng)彼此連接共同構(gòu)成分布式現(xiàn)場施工監(jiān)測架構(gòu)，將施工現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集并傳送到工程現(xiàn)場施工監(jiān)控中心，施工監(jiān)測技術(shù)人員通過遠(yuǎn)程客戶端模式對現(xiàn)場的施工情況進(jìn)行監(jiān)測。

2.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用前后施工進(jìn)度對比試驗(yàn)

試驗(yàn)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(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用前后各部分施工進(jìn)度的變化情況，綜合分析施工現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)對于提高施工進(jìn)度的影響。視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用前后施工進(jìn)度對比數(shù)據(jù)如表2所示。由表2可知，底部鋼模施工部分，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用前的施工進(jìn)度為75%，應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)后該部分的施工進(jìn)度提升了5%;橋面澆筑施工部分中，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用后施工進(jìn)度提升了7%。兩部分施工進(jìn)度的有效提升對于工程總體的進(jìn)度也具有積極影響，工程總體進(jìn)度在應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)后提升了5%。

2.4試驗(yàn)結(jié)果分析

為更加直觀地分析視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用后對于工程進(jìn)度的影響程度，將表2數(shù)據(jù)制成較為直觀的施工進(jìn)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(jìn)度在視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用后均有所提升，且橋面澆筑部分的施工進(jìn)度達(dá)到了工程進(jìn)度計(jì)劃預(yù)期，底部鋼模施工和總體施工進(jìn)度超過工程進(jìn)度計(jì)劃預(yù)期。可見，視頻監(jiān)控系統(tǒng)對于現(xiàn)場施工進(jìn)度的提升具有一定意義。

3 結(jié)語

視頻監(jiān)控設(shè)備在當(dāng)今人們的日常生活中隨處可見，視頻監(jiān)控技術(shù)也日趨完善和成熟，但工業(yè)級視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用則剛剛起步，這其中涉及到的核心技術(shù)眾多，包括基礎(chǔ)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)交換等各方面。本文將視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用到橋梁現(xiàn)場的施工監(jiān)測環(huán)節(jié)中，旨在通過搭建完備的視頻監(jiān)控系統(tǒng)來提升施工進(jìn)度。通過貴港西江大橋的實(shí)際維修工程案例，驗(yàn)證了本文研究內(nèi)容的必要性，具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。