水利水电工程地质专家远程诊断系统研究

2017-03-24姚翠霞

中国高新技术企业 2017年1期

（中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司地质分院，云南昆明 650051）

摘要：为实现业主、投资方、设计方、施工方与地质专家等多方代表之间的沟通交流，文章根据项目建设需求，对水利水电工程地质条件和地质灾害进行远程协商、高效诊断，采用“物联网+”的思维和技术手段来搭建水利水电工程地质专家诊断系统，该系统包括视频会议系统、无人机航拍系统和洞室工程摄影系统共三个子系统。

关键词：水利水电工程；地质灾害；远程专家诊断系统；“物联网+”；无人机航拍文献标识码：A

中图分类号：TP31 文章编号：1009-2374（2017）01-0125-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.060

1 研究背景

我国地域辽阔，已建、在建和拟建的水利水电工程场址，既有西南部以高山峡谷、高地应力和高水压环境为特点的复杂岩质结构场址条件，又有西北湿陷性黄土、东南沿海软土、中西部膨胀土和红土等复杂土层场址条件以及近海地区复杂的海洋地质结构场址条件，还包括辽阔的冻土分布地区。除卸荷稳定、岩爆、突水、突泥等施工安全问题外，强地震、强风暴和崩、滑、流等突发性地质灾害作用带来工程场址安全和工程问题。可见水利水电工程建设和管理面临的地质灾害多具有隐蔽性、突发性、危害性大等特点，能够快速集合项目各方代表并同步获取和分享第一手工程地质相关资料，对工程地质问题高效快捷的进行诊断和提出解决方案具有重要意义，也是保证水利水电工程安全建设与运行的重要途径和手段。

本文秉承上述的研究背景和目的，采用“物联网+”思维和技术手段，去搭建水利水电工程地质专家诊断系统，该综合系统包括会议系统、无人机航拍系统和洞室摄影系统三个子系统。在该综合系统平台下，实现多方交互式协同工作、实时地质数据采集、共享、分析一体化等功能。

2 系统搭建

2.1 视频会议系统

此次搭建水利水电工程地质专家远程诊断系统中的视频会议子系统，经过市场调研和多个视频会议系统综合对比，选择的是威速V2视频会议系统，该系统具备良好的网络自适应能力和兼容性，适用于各种网络环境，网络丢包率极低，支持各类如iOS、Android、Windows等平台的系统，兼容其他视频会议系统。

利用中国电建集团网络服务器，基于V2提出的水利水电工程地质远程诊断会议系统解决方案，通过集团局域网，设立工程会诊主会场；通过Internet设立专家会诊分会场、项目现场分会场和相关协同人员分会场；通过3/4G、Wi-Fi建立移动分会场；通过Internet将地质环境航拍系統和地下工程摄影系统联接至视频会议各会场。通过该系统，集团主会场、各个分会场及无人机航拍系统、地下工程摄影系统通过“互联网+”物联网技术形成网格状联接，一方面可帮助工程地质问题勘察、设计和管理部门与会诊专家之间的沟通交流，更大程度地整合内部资源，帮助工程地质灾害诊断效率，为工程项目大幅降低运营成本；另一方面专家与现场工程建设管理人员进行交流沟通，可对地质灾害的航拍、洞室摄影调查工作进行目的性建议和指导，同时航拍和洞室摄影也及时为专家诊断提供了第一手最新地质灾害现场调查资料，为进一步制定地质灾害防治和风险控制方案提供重要技术支撑和资料依据。

2.1.1 视频会议系统的主要优势功能。（1）该远程视频会议系统采用音视频分离技术，支持低带宽下的优质信号传输，即使图像因网络不能传输，音频依然能够保证流畅传输。确保在使用过程中的稳定性；（2）该视频会议系统支持H.264视频编码技术，达到真正意义上的全高清（1920×1080P）图像，确保低带宽环境下的高保真音频效果，给与会者带来最佳会议效果；（3）该系统附带丰富的数据协作功能，电子白板共享、屏幕共享、电脑桌面共享、文件在线同步编辑与传输共享、网页共享、在线投票功能，还有会议录制与工作日志编录、监督等多项会议后续办公管理功能，极大地扩展了会议的可用性；（4）该视频系统向用户提供了统一账户登陆，与设计院员工企业QQ账户进行绑定，所有参会人员只要拥有授权的通行证，同时专家、业主投资、施工人员、野外勘察人员等用邮箱和姓名可申请授权通行证，即可进行会议的召开。

2.1.2 现场勘察移动分会场。3S技术发展日臻成熟，已应用于诸多领域，集成3S技术的数字化地质填图系列软件基于安卓操作系统，采用大众化的智能手机或平板电脑为硬件平台，携带方便、操作流畅、存储灵活，地质内容记录全面系统、层次清晰，大部分中文界面，具有提高工作效率和精度、降低工作成本、规避安全风险等技术优势，目前已在中国电建集团昆明勘测设计研究院地质分院全面推广使用。因此，水利水电工程现场地质工作者可携带安装有数字化填图软件的移动设备，作为现场勘察移动分会场，向主会场及其他分会场实时传输工程勘察第一手地质调查数据、资料。

2.2 无人机航拍系统

随着无人机技术的迅速发展，无人机在电力巡线、资源勘测、国土测绘、应急减灾、农业植保、森林防火、环保监测、水文监测等关键领域得到了越来越广泛的应用。对于水利水电工程潜在地质灾害危险源调查、应急减灾工作，无人机地质航拍技术、机载三维激光测量技术，逐渐成为重要的技术辅助手段，具有很好的应用前景。

通过无人机飞行可获取工程研究区的正摄影像及激光点云。在项目现场就可立即进行数据分析，不仅可以对研究区不良地质现象、潜在地质灾害危险源或灾害发生处进行快速调查和检测，还能在各种复杂地形条件下，及时、准确、高效地获取现场信息。再通过Internet网络，将获取信息直接传输、反馈至主会场及各个分会场，为工程现场地质问题诊断提供高效高质的数据信息。

2.3 洞室工程摄影地质编录系统

洞室工程摄影地质编录系统是以常见的有矩形洞、圆形洞、城门型洞、马蹄形洞以及复杂地下厂房等洞室工程为工作对象的影像地质编录系统，据此可完成从影像数据获取到编录成果输出整个地质编录流程。工作时作业人员使用摄影地质编录仪在洞室内部沿洞轴线方向设站拍摄洞壁影像；软件系统自动地进行构像畸变差校正、影像投影变换纠正和影像镶嵌，得到洞室正射展示影像图作为编录底图，最后通过网络连接，与其他各分会场专家和相关工作人员进行地质现场解译与成图。

3 系统建设现状与前景

水利水电工程远程诊断系统建设工作对提升生产经营管理水平、有效节约和降低成本、提高工程服务质量、提高院工作效率具有突出作用，意义重大，影响深远。该系统建设工作按照“总体规划、分步实施、逐步完善”的指导思想推进实施。一方面充分利用所在集团公司的网络和系统资源，集成整合已有成熟通讯、勘察技术以及视频会议设备和会场，尽快投入实践、取得成效；另一方面结合国内外水利水电战略发展和业务需求，进行综合考虑，做出深入、全面的规划。

4 问题和思考

水利水电工程地质专家诊断系统建设的宗旨和关键有两点：一是做到实时数据分享；二是高效协同诊断。做到第一条，需要良好的网络通道。主會场、专家会场的视频、音频网络传输效果还可以有所保障，但是野外地质勘察移动分会场的网络传输会出现不稳定的问题，尤其是在深山峡谷地区，信号比较差，这种情形下，可配置网络信号放大器或找到信号良好的最近点，进行勘察数据传输和参与视频会议。

目前针对国内外地震系统、消防系统、事故救援的无人机应用解决方案，已有很多的实践经验和应用成果，地质诊断系统中的无人机地质航拍系统可与他们进行交流和经验借鉴。比如在系统建设中，需要进行无人机工作的定位、无人机团队建设、无人机差异化配置的必要性、无人机社会资源的充分利用等方面的发展规划设计，到无人机具体机型的选配、无人机数据共享平台建设、图像处理软件的行业要求、无人机地质环境适应性特殊要求、无人机空域申办途径等方面的具体方法，为后续加快推进地质勘察系统无人机工作奠定了良好

基础。

参考文献

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