◎ 谭永想 林德成 中交广州航道局有限公司
矾石水道航道一期工程施工范围全长约29.13km，航道疏浚施工投入抓斗船配备泥驳、中小型耙吸船施工，船舶数量多，疏浚土采用海抛的方式进行处理，自航泥驳、耙吸船装满舱后航行至大万山南疏浚物临时性海洋倾倒区卸泥。疏浚施工过程中，由于船舶数量多、运距远、外海信号差，因此采用人工智能技术构建抛泥监管系统，高效管理船舶从装泥到抛泥状态的全过程，监督船舶在指定区域抛泥是必要的。
图1 抛泥监管系统
抛泥监管系统以船舶吃水线智能监测、视频监控、船舶定位预警、抛泥审批管理为基础构建的平台，聚焦施工现场一线生产活动，实现信息化技术与生产过程深度融合，达到疏浚施工过程监管可视化、智能化，保证疏浚抛泥施工按要求执行。同时，平台具备可扩展性，监控数据、BIM 可视化数据将按要求统一接入进行分析、展示[1]。
抛泥监管系统构建的主要设备参数如表1所示。
表1 抛泥监管系统主要设备参数
矾石水道航道一期工程疏浚施工的挖、运、抛的监管要求是：
船舶进场后，开工前，对每艘挖、运、抛施工船舶安装批复的监控设备，同时落实监控设备的保养，保证设备每天24小时正常运作。同时，组织进行施工安全技术交底，确保开工前熟悉施工区域及卸区范围，保障施工船舶在规定的施工区、抛泥区进行作业。施工船舶须在施工区域内作业，施工期间超出正常的作业范围（设定电子围栏）将视为违规行为。
3.1 船舶吃水线智能监测
为防止装运疏浚土船舶中途部分偷卸，在装运船舶上设置船身吃水明显变化的感应设备，实时监测船舶吃水线，所有船舶必须在安装完符合要求的信息化监控设备后，方可进场开展疏浚施工。
超声波水位自动监测是采用非接触式水位自动监测方式，在前夹板中安装发射和接收两个平滑天线，每次测量时发射天线发射雷达脉冲信号到水面，脉冲信号经水面反射后被接收天线检测到。从发射到接收到水面反射回来的脉冲信号的时间（延迟时间）取决于跟水面的距离，利用延迟时间跟到水面距离之间的线性关系来实现水位距离的测量。该测量技术不受温度梯度、水中污染物以及沉淀物的影响，因而可以获取精确的测量结果[2]。
超声波监测泥舱内液位的实时变化情况，当在倾废区设定电子围栏后，若船舶在倾废区电子围栏范围外发生液位变化，系统将生成偷排预警信息记录。
3.2 视频监控与北斗定位
施工现场经批准进场的抓斗船安装视频监控和北斗定位装置，泥驳船和耙吸船安装视频监控，通过视频监控技术，对施工全过程自动化监控，可及时掌握现场作业动态，通过定位系统确保施工船舶在规定的施工区、抛泥区（设定电子围栏）进行作业。
视频监控采用电池24h不间断供电、硬盘和云盘同步储存，支持在线回放，定期将视频资料拷贝至档案室归档。北斗定位采用太阳能供电，24小时持续工作，确保船舶轨迹信息连续不间断。
此外，项目管理人员通过对船舶装泥、抛泥前后视频比对，结合船舶航行轨迹，自动形成施工作业记录，完成疏浚土从挖装、运输、抛泥的全过程监管，实现疏浚土运输源头“明”、中端“净”、末端“清”的施工管理新秩序。
图2 超声波水位自动监测管理
图3 施工现场船舶视频监控管理
图4 施工现场船舶偷排、偏航预警信息管理
图5 抛泥审批管理
3.3 抛泥审批管理
首先建立船舶信息库，汇集船舶报表、动态、参数等方面的信息。船舶报表：船舶的日报、周报、月报；
船舶动态：列出船舶日常动态表以及进退场信息；
船舶参数：包含了船舶类型及施工效率。
通过将船舶数据统一信息化管理，对各船舶性能等级进行智能划分，项目管理人员随时登录查阅，建设方及监理方可及时线上开展抛泥审批管理工作，较大地提高了各方的工作效率。
矾石水道航道一期工程针对疏浚船舶数量多、海抛运距远、外海信号差、人工监管难等工程特点，研发“实时采集、即时回放、适时分析、全时管理”的疏浚抛泥监管系统并上线高效运行，破解疏浚工程中抛泥监管的难题，实现全方位、全天候、无死角的高效管理。
目前，抛泥监管系统仍处于不断探索阶段，根据施工现场的实际情况总结经验，不断地完善使用功能及创新，助力企业由传统的管理方式向自动化管理升级，实现由粗放式到精确化管理模式转变。
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