疏浚吹填施工可视化指挥调度平台应用

李 夏，周 滢，童荣彬

（中港疏浚有限公司，上海 200136）

引言

连云港港徐圩航道疏浚工程施工项目是典型的耙绞联合及疏浚、吹填联合施工项目。项目的船舶、管线、吹填区的管控效率直接影响施工进度和施工质量。施工要求在9 个月时间内完成航道下层土上岸作业，经效率测算，施工高峰期需同时投入6 艘耙吸船、4 艘绞吸船以及相应辅助船舶开展作业，投入船舶数量多、船型复杂，统筹协调难度大。如不能合理组织施工，则存在窝工的风险。如何通过多系统的集成联动形成信息化服务平台，让“新基建”有效赋能传统疏浚吹填施工管理效率提升是“疏浚吹填施工可视化指挥调度平台”的应用目标。

1 平台简介

“疏浚吹填施工可视化指挥调度平台”可以理解为基于信息和物联网技术，围绕工程项目全周期管控需求，建立的一套支撑现场管理、互联协同、智能判断、数据共享的信息化系统，从而实现信息技术与现场管理深度融合的新型施工管控模式，提升了安全管理水平和生产效率，有效的降低了生产成本和保证了项目质量。平台包括船舶监测、视频监控、即时通信、安全巡检、远程指导、智能调度、电子地图、智能抓拍预警、数据统计等功能。施工管控人员通过专业化的综合管控界面，对施工区域船舶、人员、设备、物料进行监控管理，包含船舶信息监测、区域视频监控、人员动态识别、数据信息门户等。平台集中显示界面如图1 所示。

图1 疏浚吹填可视化监控界面

2 平台主要功能

2.1 监测地图

基于AIS、GPS 信号网络系统可实现在电子地图上实时监测船舶信息，可查询船舶轨迹，跟踪船舶动态，了解海上地理信息，给管理人员提供实时全面信息[1]。系统分别以图、表的方式提供了船舶实时设备状态的监测，图表的显示采用允许用户自定义的组态图形式，监测船舶的所有实时信号可选择性排列。系统用户可以通过查看组态图和实时信号列表来掌握船舶生产设备状况，提高了工作效率，实时监测画面如图2 所示。

图2 船舶实施监测画面

通过平台的电子围栏功能，对整个施工区域划定管控范围，区域范围可使用圆形、矩形或任意不规则多边形，根据实际需要快捷建立，实现对区域内的人员、装备进行实时管控。通过定位设备的定位上报等功能，按照一定频次传给平台位置数据，数据集可形成轨迹信息，提供轨迹查询，了解某一人员或装备的位置历史动态信息，人员轨迹线如图3 所示。

图3 人员轨迹线

2.2 音视频指挥调度系统

平台集成了船舶安全监控系统和吹填区、管线监控点视频监控显示，通过平台系统可以实时预览、录像回放、录像下载存储各监控点视频信息[2]。根据用户权限的划分，可配置中心管理员和子管理员，中心室，通过监控大屏电视墙，集中查看各个监控点的实时画面。对各系统资源进行整合和集中管理，统一部署、统一配置、统一管理和统一调度。另外在监测电子地图上可标准监控点，定位施工人员，实时监测监控画面和音视频通话现场工作人员，为施工现场远程管控提供便捷的多媒体服务，形成信息画像一张图，如图4 所示。

图4 监控监测界面图

2.3 安全质量检查自动化管理

疏浚吹填项目施工管理主要涉及QHES 和SMS 两套管理体系，根据管理体系文件要求，利用可视化可配置工作流，设置巡检执行、审核人员，建立体系检查内容库，制定周期检查计划，定时下发任务，检查报告自动归集。移动APP 安全巡检应用模块，在各施工船舶和岸上施工人员可便捷地完成各项检查任务并形成可靠的管理台账信息。系统为船舶用户设计了支持在线和离线巡检两种模式，解决了船舶通信障碍限制。

平台嵌入多项智能分析功能，例如单个、多个任务工时分析，工作量分析等。数据智能对比，形成各种订制化报表，方便管理决策化，提升管理质量和效率。通过选择监控点，实时查看监控区域，利用计算机对图像进行处理、分析和理解，应用深度学习算法进行图像采集→图像预处理→特征提取→图像识别。可以检测工作人员是否按规定带安全帽、在工作场所着装是否规范，如果异常则进行红色告警。

3 应用效果

3.1 施工区域调度

为保证抛吹作业高效有序开展，同时减少耙吸船、绞吸船相互之间的干扰，将4 个贮泥坑由原有的“日”字形调整为“品”字形布置，减低了耙吸船抛泥至南侧2 个坑的操作难度，保障船舶抛泥安全。将每个贮泥坑外侧增加一个360×150 m 的绞吸船驻船水域，减少耙吸船、绞吸船之间的干扰，方便船舶调度，详见图5 所示。将6 条耙吸船、4 条绞吸船分为两组，并且采用抛吹分离。待贮泥坑容量饱和后，绞吸船将耙吸船抛坑量吹填至陆上纳泥区。待贮泥坑容量再次饱和后，耙吸船绞吸船调换作业区域，依次循环，形成流水作业。

图5 耙绞联合施工示意图

3.2 耙吸施工自动排序

通过采集各耙吸挖泥船实时施工信息，智能推测出各船抛坑时间并且进行排序。该套系统辅助船舶调度人员进行决策，极大的减轻相关人员的工作强度，同时避免了“等坑”现象，提升船舶的时间利用率。船舶自动调度信息显示如图6 所示。另外工程施工船舶较多，抛泥作业面较小，且施工高峰期处于连云港寒潮大风高发期，存在安全风险，通过“疏浚吹填施工可视化指挥调度平台”统筹协调管控各船舶施工秩序，密切关注天气变化，划分气象等级并建立相应应对措施，同时配备大马力拖轮值守以应对紧急情况。

图6 耙吸施工自动调度信息

3.3 水下土质监测

连云港港30 万t 级航道二期工程是在现有一期工程航道轴线基础上进行增深、拓宽。疏浚区域下层以亚粘土和密实粉土粉砂为主，且航道内部分区域存在钙质结核物，土质情况复杂，耙吸船施工容易形成许多孤立浅点，部分区域甚至出现了垄沟。通过对水下土层的监测，如图7 所示，实时指导耙吸船优化操耙工艺，使得航道更整平。

图7 水下土质监测画面

4 结语

疏浚吹填施工可视化指挥调度平台在集成信息系统基础上形成可视化的管控界面，借助平台各专业系统的工作流程、信息采集流实现管理信息数字化显示，是“智慧工地”建设的基础平台。随着平台的进一步完善，数字化、智能化将使施工指挥调度更加智慧，持续推进“新基建”赋能疏浚吹填施工效率提升。