基于多传感器融合的工程建设远程监管关键技术及应用

文｜郑文、林文忠、韩晓东、孙小燕、张翔、傅平、罗海波

一、项目背景

在国土、建设、交通、文旅等领域的重大危险源监管，传统方式是主要依靠人巡或预埋传感器等方式，而人巡方式存在连续、实时、可靠性差，实效低，成本高等缺点，预埋传感器方式存在事先布点点位选择的盲目性与局限性、布设点位及供电困难、远程不可视且易损坏丢失等缺点。

为顺应物联网、机器视觉、5G 通讯等行业前沿技术发展趋势，汇川物联通过独立自主研发，创新性地将Al 视频测量技术、多传感器技术、新一代通讯技术、BlM 技术、GlS 数据技术高度融合，自主开发创建HMS 汇川管理平台，为实现“双随机、一公开”监管机制提供创新技术手段，大大提升了工程建设非现场监管的精准化、智能化水平。

二、主要技术创新点

使用汇川物联的技术方案，只要在监测面前方可视范围安装AI 视频测量摄像机，即可远程登录平台进行720 全景图随机布点，图像自动识别锁定，可对监测面任意目标物的坐标、位移、沉降及三维空间尺寸进行精准视频测量，并自动检索CAD 图纸进行可视化图纸复核，实现远程视频可“看”可“测”可“复核图纸”。还能自动生成全过程影像日志，为日后复检、验收、审计等回溯提供可视化、数据化影像资料。

项目技术创新由测量装备创新、监管平台创新、融合应用创新三部分构成：

1.测量装备创新

通过同轴光电测量技术将激光在视频图像中精确定位，结合高精度编码器，实现对空间内的任意目标物测量与定位；采用势能消隙结构，实现高精度无间隙传动，精度达到手动全站仪水平；融合视频图像动态调整电机伺服控制参数，基于动力学分析，优化速度控制曲线，实现高精度视觉伺服控制；将点云与图像降维匹配，建立三维点云与图像的映射关系，通过融合处理，在图像平面内实现可视化立体测量。

2.监管平台创新

实现远程实时在线视频空间测量及空间任意截图面测量；施工全过程可视化、量化影像日志记录，为事后追溯提供直观数据依据；应用检（试）件标记图像智能识别技术，防止检（试）件掉包现象发生。

3.融合应用创新

基于云端图像引擎，实现对施工现场CAD图纸的自动检索，并对远程视频测量结果与CAD 图纸进行精准比对；通过与BIM 引擎对接，融合多种传感终端，感知现场环境与施工数据，形成系统性数据链，进行趋势研判，为科学施策提供依据。

项目技术国内外查新显示，未见与该查新项目查新点内容相同的报道。相比国内外相似产品，视频测量技术在国内尚属首创。

三、成果应用与经济、社会效益

项目研究成果获得了中国工程院卢耀如院士、孙玉院士高度评价，由福建省自动化学会组织的专家成果鉴定，结论为国际先进。相关技术成果编入“十三五”国家重点图书、入选国家统计局《企业创新案例集》，并编入福建省建设工程相关规程及福建省安防协会团队标准。项目产品通过国际电工委员会电工产品合格测试与认证组织的CB 认证并通过省级相关质量检验机构检测，监管平台通过公安部GB28181-2016 全项认证。项目技术成果已在建设、国土、交通、文保等行业领域获得了大量的应用部署，项目技术立足福建，面向全国，累计服务项目数16000+，累计设备安装总量11万余个。

截止目前，项目实现销售收入近10 亿元、累计为地方贡献税收近亿元。项目技术主要应用于国土、建设、交通、文保等领域推行远程监管、移动监管和预警防控为特征的非现场监管。对山体边坡、深基坑、危房等重大危险源的位移、沉降进行实时可视化、数据三维化监测、预警、存储，为管理者精准施策、排除险情、解决问题提供科学依据。特别为福建省住房和城乡建设厅实施“房屋建筑、市政工程远程视频大数据管控系统”的建设工程项目提供7×24 小时全过程软、硬件综合服务，全面提升福建省工程建设非现场监管的精准化、智能化水平，承担福建省科技重大专项项目；吸引多个省外住建系统前来学习、引用，受到住房和城乡建设部现代信息技术融合应用示范推广。

项目技术在泉州“3.7 欣佳酒店坍塌事故”救援中发挥重要作用，克服现场救援人员及机械混合专业及大风、大雨等恶劣环境气候影响，充分发挥快速部署、自动巡航、智能定位、远程可视化精准监测的优势，替换已经进场的两批测量队（因其采用传统人工全站仪监测方法，受环境适应性差、操作干扰大、数据采集人为及环境影响无法监测而退场）。为专家救援、取证全程连续205 小时提供不间断监测，出具77份坍塌体变形监测数据报告，为专家组织施救精准决策提供直观可靠的依据。