水利水電工程地質(zhì)專家遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)研究

（中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司地質(zhì)分院，云南 昆明 650051）

摘要：為實(shí)現(xiàn)業(yè)主、投資方、設(shè)計(jì)方、施工方與地質(zhì)專家等多方代表之間的溝通交流，文章根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)需求，對(duì)水利水電工程地質(zhì)條件和地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)商、高效診斷，采用“物聯(lián)網(wǎng)+”的思維和技術(shù)手段來搭建水利水電工程地質(zhì)專家診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括視頻會(huì)議系統(tǒng)、無人機(jī)航拍系統(tǒng)和洞室工程攝影系統(tǒng)共三個(gè)子系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；地質(zhì)災(zāi)害；遠(yuǎn)程專家診斷系統(tǒng)；“物聯(lián)網(wǎng)+”；無人機(jī)航拍 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP31 文章編號(hào)：1009-2374（2017）01-0125-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.060

1 研究背景

我國(guó)地域遼闊，已建、在建和擬建的水利水電工程場(chǎng)址，既有西南部以高山峽谷、高地應(yīng)力和高水壓環(huán)境為特點(diǎn)的復(fù)雜巖質(zhì)結(jié)構(gòu)場(chǎng)址條件，又有西北濕陷性黃土、東南沿海軟土、中西部膨脹土和紅土等復(fù)雜土層場(chǎng)址條件以及近海地區(qū)復(fù)雜的海洋地質(zhì)結(jié)構(gòu)場(chǎng)址條件，還包括遼闊的凍土分布地區(qū)。除卸荷穩(wěn)定、巖爆、突水、突泥等施工安全問題外，強(qiáng)地震、強(qiáng)風(fēng)暴和崩、滑、流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害作用帶來工程場(chǎng)址安全和工程問題。可見水利水電工程建設(shè)和管理面臨的地質(zhì)災(zāi)害多具有隱蔽性、突發(fā)性、危害性大等特點(diǎn)，能夠快速集合項(xiàng)目各方代表并同步獲取和分享第一手工程地質(zhì)相關(guān)資料，對(duì)工程地質(zhì)問題高效快捷的進(jìn)行診斷和提出解決方案具有重要意義，也是保證水利水電工程安全建設(shè)與運(yùn)行的重要途徑和手段。

本文秉承上述的研究背景和目的，采用“物聯(lián)網(wǎng)+”思維和技術(shù)手段，去搭建水利水電工程地質(zhì)專家診斷系統(tǒng)，該綜合系統(tǒng)包括會(huì)議系統(tǒng)、無人機(jī)航拍系統(tǒng)和洞室攝影系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)。在該綜合系統(tǒng)平臺(tái)下，實(shí)現(xiàn)多方交互式協(xié)同工作、實(shí)時(shí)地質(zhì)數(shù)據(jù)采集、共享、分析一體化等功能。

2 系統(tǒng)搭建

2.1 視頻會(huì)議系統(tǒng)

此次搭建水利水電工程地質(zhì)專家遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)中的視頻會(huì)議子系統(tǒng)，經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研和多個(gè)視頻會(huì)議系統(tǒng)綜合對(duì)比，選擇的是威速V2視頻會(huì)議系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備良好的網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)能力和兼容性，適用于各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)丟包率極低，支持各類如iOS、Android、Windows等平臺(tái)的系統(tǒng)，兼容其他視頻會(huì)議系統(tǒng)。

利用中國(guó)電建集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，基于V2提出的水利水電工程地質(zhì)遠(yuǎn)程診斷會(huì)議系統(tǒng)解決方案，通過集團(tuán)局域網(wǎng)，設(shè)立工程會(huì)診主會(huì)場(chǎng)；通過Internet設(shè)立專家會(huì)診分會(huì)場(chǎng)、項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)分會(huì)場(chǎng)和相關(guān)協(xié)同人員分會(huì)場(chǎng)；通過3/4G、Wi-Fi建立移動(dòng)分會(huì)場(chǎng)；通過Internet將地質(zhì)環(huán)境航拍系統(tǒng)和地下工程攝影系統(tǒng)聯(lián)接至視頻會(huì)議各會(huì)場(chǎng)。通過該系統(tǒng)，集團(tuán)主會(huì)場(chǎng)、各個(gè)分會(huì)場(chǎng)及無人機(jī)航拍系統(tǒng)、地下工程攝影系統(tǒng)通過“互聯(lián)網(wǎng)+”物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成網(wǎng)格狀聯(lián)接，一方面可幫助工程地質(zhì)問題勘察、設(shè)計(jì)和管理部門與會(huì)診專家之間的溝通交流，更大程度地整合內(nèi)部資源，幫助工程地質(zhì)災(zāi)害診斷效率，為工程項(xiàng)目大幅降低運(yùn)營(yíng)成本；另一方面專家與現(xiàn)場(chǎng)工程建設(shè)管理人員進(jìn)行交流溝通，可對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的航拍、洞室攝影調(diào)查工作進(jìn)行目的性建議和指導(dǎo)，同時(shí)航拍和洞室攝影也及時(shí)為專家診斷提供了第一手最新地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料，為進(jìn)一步制定地質(zhì)災(zāi)害防治和風(fēng)險(xiǎn)控制方案提供重要技術(shù)支撐和資料依據(jù)。

2.1.1 視頻會(huì)議系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)功能。（1）該遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)采用音視頻分離技術(shù)，支持低帶寬下的優(yōu)質(zhì)信號(hào)傳輸，即使圖像因網(wǎng)絡(luò)不能傳輸，音頻依然能夠保證流暢傳輸。確保在使用過程中的穩(wěn)定性；（2）該視頻會(huì)議系統(tǒng)支持H.264視頻編碼技術(shù)，達(dá)到真正意義上的全高清（1920×1080P）圖像，確保低帶寬環(huán)境下的高保真音頻效果，給與會(huì)者帶來最佳會(huì)議效果；（3）該系統(tǒng)附帶豐富的數(shù)據(jù)協(xié)作功能，電子白板共享、屏幕共享、電腦桌面共享、文件在線同步編輯與傳輸共享、網(wǎng)頁(yè)共享、在線投票功能，還有會(huì)議錄制與工作日志編錄、監(jiān)督等多項(xiàng)會(huì)議后續(xù)辦公管理功能，極大地?cái)U(kuò)展了會(huì)議的可用性；（4）該視頻系統(tǒng)向用戶提供了統(tǒng)一賬戶登陸，與設(shè)計(jì)院?jiǎn)T工企業(yè)QQ賬戶進(jìn)行綁定，所有參會(huì)人員只要擁有授權(quán)的通行證，同時(shí)專家、業(yè)主投資、施工人員、野外勘察人員等用郵箱和姓名可申請(qǐng)授權(quán)通行證，即可進(jìn)行會(huì)議的召開。

2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)勘察移動(dòng)分會(huì)場(chǎng)。3S技術(shù)發(fā)展日臻成熟，已應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，集成3S技術(shù)的數(shù)字化地質(zhì)填圖系列軟件基于安卓操作系統(tǒng)，采用大眾化的智能手機(jī)或平板電腦為硬件平臺(tái)，攜帶方便、操作流暢、存儲(chǔ)靈活，地質(zhì)內(nèi)容記錄全面系統(tǒng)、層次清晰，大部分中文界面，具有提高工作效率和精度、降低工作成本、規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，目前已在中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)分院全面推廣使用。因此，水利水電工程現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工作者可攜帶安裝有數(shù)字化填圖軟件的移動(dòng)設(shè)備，作為現(xiàn)場(chǎng)勘察移動(dòng)分會(huì)場(chǎng)，向主會(huì)場(chǎng)及其他分會(huì)場(chǎng)實(shí)時(shí)傳輸工程勘察第一手地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)、資料。

2.2 無人機(jī)航拍系統(tǒng)

隨著無人機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，無人機(jī)在電力巡線、資源勘測(cè)、國(guó)土測(cè)繪、應(yīng)急減災(zāi)、農(nóng)業(yè)植保、森林防火、環(huán)保監(jiān)測(cè)、水文監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。對(duì)于水利水電工程潛在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)源調(diào)查、應(yīng)急減災(zāi)工作，無人機(jī)地質(zhì)航拍技術(shù)、機(jī)載三維激光測(cè)量技術(shù)，逐漸成為重要的技術(shù)輔助手段，具有很好的應(yīng)用前景。

通過無人機(jī)飛行可獲取工程研究區(qū)的正攝影像及激光點(diǎn)云。在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)就可立即進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，不僅可以對(duì)研究區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象、潛在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)源或?yàn)?zāi)害發(fā)生處進(jìn)行快速調(diào)查和檢測(cè)，還能在各種復(fù)雜地形條件下，及時(shí)、準(zhǔn)確、高效地獲取現(xiàn)場(chǎng)信息。再通過Internet網(wǎng)絡(luò)，將獲取信息直接傳輸、反饋至主會(huì)場(chǎng)及各個(gè)分會(huì)場(chǎng)，為工程現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)問題診斷提供高效高質(zhì)的數(shù)據(jù)信息。

2.3 洞室工程攝影地質(zhì)編錄系統(tǒng)

洞室工程攝影地質(zhì)編錄系統(tǒng)是以常見的有矩形洞、圓形洞、城門型洞、馬蹄形洞以及復(fù)雜地下廠房等洞室工程為工作對(duì)象的影像地質(zhì)編錄系統(tǒng)，據(jù)此可完成從影像數(shù)據(jù)獲取到編錄成果輸出整個(gè)地質(zhì)編錄流程。工作時(shí)作業(yè)人員使用攝影地質(zhì)編錄儀在洞室內(nèi)部沿洞軸線方向設(shè)站拍攝洞壁影像；軟件系統(tǒng)自動(dòng)地進(jìn)行構(gòu)像畸變差校正、影像投影變換糾正和影像鑲嵌，得到洞室正射展示影像圖作為編錄底圖，最后通過網(wǎng)絡(luò)連接，與其他各分會(huì)場(chǎng)專家和相關(guān)工作人員進(jìn)行地質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)解譯與成圖。

3 系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀與前景

水利水電工程遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)建設(shè)工作對(duì)提升生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理水平、有效節(jié)約和降低成本、提高工程服務(wù)質(zhì)量、提高院工作效率具有突出作用，意義重大，影響深遠(yuǎn)。該系統(tǒng)建設(shè)工作按照“總體規(guī)劃、分步實(shí)施、逐步完善”的指導(dǎo)思想推進(jìn)實(shí)施。一方面充分利用所在集團(tuán)公司的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)資源，集成整合已有成熟通訊、勘察技術(shù)以及視頻會(huì)議設(shè)備和會(huì)場(chǎng)，盡快投入實(shí)踐、取得成效；另一方面結(jié)合國(guó)內(nèi)外水利水電戰(zhàn)略發(fā)展和業(yè)務(wù)需求，進(jìn)行綜合考慮，做出深入、全面的規(guī)劃。

4 問題和思考

水利水電工程地質(zhì)專家診斷系統(tǒng)建設(shè)的宗旨和關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是做到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分享；二是高效協(xié)同診斷。做到第一條，需要良好的網(wǎng)絡(luò)通道。主會(huì)場(chǎng)、專家會(huì)場(chǎng)的視頻、音頻網(wǎng)絡(luò)傳輸效果還可以有所保障，但是野外地質(zhì)勘察移動(dòng)分會(huì)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的問題，尤其是在深山峽谷地區(qū)，信號(hào)比較差，這種情形下，可配置網(wǎng)絡(luò)信號(hào)放大器或找到信號(hào)良好的最近點(diǎn)，進(jìn)行勘察數(shù)據(jù)傳輸和參與視頻會(huì)議。

目前針對(duì)國(guó)內(nèi)外地震系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、事故救援的無人機(jī)應(yīng)用解決方案，已有很多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用成果，地質(zhì)診斷系統(tǒng)中的無人機(jī)地質(zhì)航拍系統(tǒng)可與他們進(jìn)行交流和經(jīng)驗(yàn)借鑒。比如在系統(tǒng)建設(shè)中，需要進(jìn)行無人機(jī)工作的定位、無人機(jī)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、無人機(jī)差異化配置的必要性、無人機(jī)社會(huì)資源的充分利用等方面的發(fā)展規(guī)劃設(shè)計(jì)，到無人機(jī)具體機(jī)型的選配、無人機(jī)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)建設(shè)、圖像處理軟件的行業(yè)要求、無人機(jī)地質(zhì)環(huán)境適應(yīng)性特殊要求、無人機(jī)空域申辦途徑等方面的具體方法，為后續(xù)加快推進(jìn)地質(zhì)勘察系統(tǒng)無人機(jī)工作奠定了良好

基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：姚翠霞（1983-），女，安徽人，中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司地質(zhì)分院工程師，博士生，研究方向：地質(zhì)3S技術(shù)應(yīng)用。

（責(zé)任編輯：小 燕）