拋泥監(jiān)管系統(tǒng)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(shù)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(qū)卸泥。疏浚施工過程中，由于船舶數(shù)量多、運距遠、外海信號差，因此采用人工智能技術(shù)構(gòu)建拋泥監(jiān)管系統(tǒng)，高效管理船舶從裝泥到拋泥狀態(tài)的全過程，監(jiān)督船舶在指定區(qū)域拋泥是必要的。

圖1 拋泥監(jiān)管系統(tǒng)

2.拋泥監(jiān)管系統(tǒng)

拋泥監(jiān)管系統(tǒng)以船舶吃水線智能監(jiān)測、視頻監(jiān)控、船舶定位預警、拋泥審批管理為基礎構(gòu)建的平臺，聚焦施工現(xiàn)場一線生產(chǎn)活動，實現(xiàn)信息化技術(shù)與生產(chǎn)過程深度融合，達到疏浚施工過程監(jiān)管可視化、智能化，保證疏浚拋泥施工按要求執(zhí)行。同時，平臺具備可擴展性，監(jiān)控數(shù)據(jù)、BIM 可視化數(shù)據(jù)將按要求統(tǒng)一接入進行分析、展示[1]。

拋泥監(jiān)管系統(tǒng)構(gòu)建的主要設備參數(shù)如表1所示。

表1 拋泥監(jiān)管系統(tǒng)主要設備參數(shù)

3.拋泥監(jiān)管系統(tǒng)在疏浚施工現(xiàn)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(jiān)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(jiān)控設備，同時落實監(jiān)控設備的保養(yǎng)，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(shù)交底，確保開工前熟悉施工區(qū)域及卸區(qū)范圍，保障施工船舶在規(guī)定的施工區(qū)、拋泥區(qū)進行作業(yè)。施工船舶須在施工區(qū)域內(nèi)作業(yè)，施工期間超出正常的作業(yè)范圍（設定電子圍欄）將視為違規(guī)行為。

3.1 船舶吃水線智能監(jiān)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(jiān)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(jiān)控設備后，方可進場開展疏浚施工。

超聲波水位自動監(jiān)測是采用非接觸式水位自動監(jiān)測方式，在前夾板中安裝發(fā)射和接收兩個平滑天線，每次測量時發(fā)射天線發(fā)射雷達脈沖信號到水面，脈沖信號經(jīng)水面反射后被接收天線檢測到。從發(fā)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(guān)系來實現(xiàn)水位距離的測量。該測量技術(shù)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(jié)果[2]。

超聲波監(jiān)測泥艙內(nèi)液位的實時變化情況，當在傾廢區(qū)設定電子圍欄后，若船舶在傾廢區(qū)電子圍欄范圍外發(fā)生液位變化，系統(tǒng)將生成偷排預警信息記錄。

3.2 視頻監(jiān)控與北斗定位

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

視頻監(jiān)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(xù)工作，確保船舶軌跡信息連續(xù)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(jié)合船舶航行軌跡，自動形成施工作業(yè)記錄，完成疏浚土從挖裝、運輸、拋泥的全過程監(jiān)管，實現(xiàn)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(jiān)測管理

圖3 施工現(xiàn)場船舶視頻監(jiān)控管理

圖4 施工現(xiàn)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(tài)、參數(shù)等方面的信息。船舶報表：船舶的日報、周報、月報；船舶動態(tài)：列出船舶日常動態(tài)表以及進退場信息；船舶參數(shù)：包含了船舶類型及施工效率。

通過將船舶數(shù)據(jù)統(tǒng)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(jiān)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(jié)語

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

目前，拋泥監(jiān)管系統(tǒng)仍處于不斷探索階段，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況總結(jié)經(jīng)驗，不斷地完善使用功能及創(chuàng)新，助力企業(yè)由傳統(tǒng)的管理方式向自動化管理升級，實現(xiàn)由粗放式到精確化管理模式轉(zhuǎn)變。