基于多傳感器融合的工程建設遠程監(jiān)管關鍵技術及應用

文｜鄭文、林文忠、韓曉東、孫小燕、張翔、傅平、羅海波

一、項目背景

在國土、建設、交通、文旅等領域的重大危險源監(jiān)管，傳統方式是主要依靠人巡或預埋傳感器等方式，而人巡方式存在連續(xù)、實時、可靠性差，實效低，成本高等缺點，預埋傳感器方式存在事先布點點位選擇的盲目性與局限性、布設點位及供電困難、遠程不可視且易損壞丟失等缺點。

為順應物聯網、機器視覺、5G 通訊等行業(yè)前沿技術發(fā)展趨勢，匯川物聯通過獨立自主研發(fā)，創(chuàng)新性地將Al 視頻測量技術、多傳感器技術、新一代通訊技術、BlM 技術、GlS 數據技術高度融合，自主開發(fā)創(chuàng)建HMS 匯川管理平臺，為實現“雙隨機、一公開”監(jiān)管機制提供創(chuàng)新技術手段，大大提升了工程建設非現場監(jiān)管的精準化、智能化水平。

二、主要技術創(chuàng)新點

使用匯川物聯的技術方案，只要在監(jiān)測面前方可視范圍安裝AI 視頻測量攝像機，即可遠程登錄平臺進行720 全景圖隨機布點，圖像自動識別鎖定，可對監(jiān)測面任意目標物的坐標、位移、沉降及三維空間尺寸進行精準視頻測量，并自動檢索CAD 圖紙進行可視化圖紙復核，實現遠程視頻可“看”可“測”可“復核圖紙”。還能自動生成全過程影像日志，為日后復檢、驗收、審計等回溯提供可視化、數據化影像資料。

項目技術創(chuàng)新由測量裝備創(chuàng)新、監(jiān)管平臺創(chuàng)新、融合應用創(chuàng)新三部分構成：

1.測量裝備創(chuàng)新

通過同軸光電測量技術將激光在視頻圖像中精確定位，結合高精度編碼器，實現對空間內的任意目標物測量與定位；采用勢能消隙結構，實現高精度無間隙傳動，精度達到手動全站儀水平；融合視頻圖像動態(tài)調整電機伺服控制參數，基于動力學分析，優(yōu)化速度控制曲線，實現高精度視覺伺服控制；將點云與圖像降維匹配，建立三維點云與圖像的映射關系，通過融合處理，在圖像平面內實現可視化立體測量。

2.監(jiān)管平臺創(chuàng)新

實現遠程實時在線視頻空間測量及空間任意截圖面測量；施工全過程可視化、量化影像日志記錄，為事后追溯提供直觀數據依據；應用檢（試）件標記圖像智能識別技術，防止檢（試）件掉包現象發(fā)生。

3.融合應用創(chuàng)新

基于云端圖像引擎，實現對施工現場CAD圖紙的自動檢索，并對遠程視頻測量結果與CAD 圖紙進行精準比對；通過與BIM 引擎對接，融合多種傳感終端，感知現場環(huán)境與施工數據，形成系統性數據鏈，進行趨勢研判，為科學施策提供依據。

項目技術國內外查新顯示，未見與該查新項目查新點內容相同的報道。相比國內外相似產品，視頻測量技術在國內尚屬首創(chuàng)。

三、成果應用與經濟、社會效益

項目研究成果獲得了中國工程院盧耀如院士、孫玉院士高度評價，由福建省自動化學會組織的專家成果鑒定，結論為國際先進。相關技術成果編入“十三五”國家重點圖書、入選國家統計局《企業(yè)創(chuàng)新案例集》，并編入福建省建設工程相關規(guī)程及福建省安防協會團隊標準。項目產品通過國際電工委員會電工產品合格測試與認證組織的CB 認證并通過省級相關質量檢驗機構檢測，監(jiān)管平臺通過公安部GB28181-2016 全項認證。項目技術成果已在建設、國土、交通、文保等行業(yè)領域獲得了大量的應用部署，項目技術立足福建，面向全國，累計服務項目數16000+，累計設備安裝總量11萬余個。

截止目前，項目實現銷售收入近10 億元、累計為地方貢獻稅收近億元。項目技術主要應用于國土、建設、交通、文保等領域推行遠程監(jiān)管、移動監(jiān)管和預警防控為特征的非現場監(jiān)管。對山體邊坡、深基坑、危房等重大危險源的位移、沉降進行實時可視化、數據三維化監(jiān)測、預警、存儲，為管理者精準施策、排除險情、解決問題提供科學依據。特別為福建省住房和城鄉(xiāng)建設廳實施“房屋建筑、市政工程遠程視頻大數據管控系統”的建設工程項目提供7×24 小時全過程軟、硬件綜合服務，全面提升福建省工程建設非現場監(jiān)管的精準化、智能化水平，承擔福建省科技重大專項項目；吸引多個省外住建系統前來學習、引用，受到住房和城鄉(xiāng)建設部現代信息技術融合應用示范推廣。

項目技術在泉州“3.7 欣佳酒店坍塌事故”救援中發(fā)揮重要作用，克服現場救援人員及機械混合專業(yè)及大風、大雨等惡劣環(huán)境氣候影響，充分發(fā)揮快速部署、自動巡航、智能定位、遠程可視化精準監(jiān)測的優(yōu)勢，替換已經進場的兩批測量隊（因其采用傳統人工全站儀監(jiān)測方法，受環(huán)境適應性差、操作干擾大、數據采集人為及環(huán)境影響無法監(jiān)測而退場）。為專家救援、取證全程連續(xù)205 小時提供不間斷監(jiān)測，出具77份坍塌體變形監(jiān)測數據報告，為專家組織施救精準決策提供直觀可靠的依據。