成果名称: 建设工程重大危险源智能监控关键技术及应用
完成单位: 广州市建筑科学研究院集团有限公司,广州地铁设计研究院股份有限公司,广州建设工程质量安全检测中心有限公司
主要人员: 胡贺松,唐孟雄,农兴中,陈航,史海欧,柏文锋,苏键,谭灵生,乔升访,季璇,闵星,王一兆,梅敏彰,邓显威,张傲
介绍:      1.课题来源与背景:项目来源于广东省科技计划项目“基于物联网的高支模施工安全智能监测技术研究及应用(编号:2016A040403067)”、广东省科技计划项目“基于互联网的基坑和地下工程施工安全智能监测系统开发及应用(编号:2017A040405017)”。建设工程行业属于高危行业,近年来建设工程安全事故呈上升态势,其中基坑及地下工程、模板、起重机械所引起的安全事故占每年全国较大事故的55%~90%,为此有必要对基坑及地下工程、模板和起重机械等重大危险源监控采取必要的应对措施。基于此,本项目开展建设工程重大危险源智能监控关键技术及应用研究,最终形成一整套采用先进信息技术、传感技术和工程监测技术的建设工程施工安全智能监测系统,为建设工程施工安全提供技术支撑。
    2.技术原理及性能指标:1)创立了基坑及边坡工程开挖卸荷过程中支护结构、支撑结构与土体及周边环境共同作用理论和准三维有限元共同作用模型,提出了随机介质概率理论预测基坑及周边环境变形的方法,揭示了基坑施工及其对临近地下工程变形与受力影响机理,实现了施工过程中基坑与周边环境变形的动态分析与超前预测,对利用智能监测平台监控基坑边坡开挖和周边环境安全奠定了理论基础。2)提出了深基坑、城市轨道交通隧道、超高和超大规模模板支撑、塔机吊装等建设工程重大危险源基于“物联网+”的安全智能监测方法,首次提出了基于弯曲应变测量的岩土体及围护结构深层水平位移计算方法,发明了基于弯曲应变测量的深层水平位移自动监测测斜管(分辨率和精度比国内外其他同类仪器高数倍至一个数量级),低功耗倾角传感器、位移传感器等成套无线智能传感器系统(电压12V直流电源下,待机电流<1mA,待机功率<0.012W),开发了建设工程重大危险源施工安全智能监控和远程监管平台,通过云平台和手机客户端软件对工程安全进行实时数据传输和自动报警,响应时间达到秒级为作业人员快速撤离保障安全赢得了宝贵的时间。3)开发了基于“互联网+”和无人机技术的建设工程重大危险源安全巡检管理系统,基于图像识别技术与人工神经网络算法建立目标危险源智能识别模型,实现对无人机航拍采集的照片进行自动分割、合并、要素提取以及统计分析,颠覆了传统施工安全管理模式,解放了劳动力,大幅提升了安全巡检管理的信息化和智能化水平。4)提出了基于“BIM+GIS”技术的基坑监测信息集成方法,实现了“物联网+BIM+GIS”数据平台的无缝连接。
    3.技术的创造性与先进性:1)首创基坑工程开挖卸荷过程中支护结构、支撑结构与土体及周边环境共同作用理论,提出了随机介质概率理论预测基坑及周边环境变形的方法,实现了施工过程中基坑与周边环境变形的动态分析与超前预测。提出了基于“BIM+GIS”技术的基坑监测信息集成管理方法,实现“物联网+BIM+GIS”数据平台的无缝连接。2)首次提出了基于弯曲应变测量的深层水平位移计算方法,发明了基于弯曲应变测量的深层水平位移自动监测测斜管和低功耗系列无线智能传感器,分辨率和精度比国内外其他同类产品提高一个数量级,造价仅为同类产品的十分之一;自主研发的智能监控平台响应时间达到秒级。3)自主研发了基于“互联网+”、无人机及AI技术的建设工程现场安全巡检管理系统,实现对无人机航拍采集的照片进行智能化处理及统计分析,大幅提升了安全巡检管理的信息化和智能化水平。
    4.技术的成熟程度,适用范围和安全性:本项目研究成果适用于建筑行业的深基坑、隧道、塔机、高支模智能监测,也用于交通行业的桥梁、高边坡及水利工程大坝等项目的智能监测,有效地提高了工程建设领域的信息化水平,对保障工程建设领域安全具有重要现实意义,其中所涉及的科学问题和技术问题拓展和丰富了建设智慧城市急需解决的应用场景,对工程建设领域信息化发展起到了极大的推动和引领作用。本项目的研究成果具有广泛的市场推广前景,能够有效降低安全事故的发生率。
    5.应用情况及存在的问题:研究成果已转化为多项技术标准,在广东、广西、江苏、浙江等地区的广州国际金融城起步区、广州地铁十四号线、广西路远智能自动装备项目、龙湖春江天越基坑监测项目等1500多项项目推广应用,采用课题组研发的重大危险源监控关键技术应用的项目事故伤亡率为零。累计新增产值38234.23万元,利润6576.50万元,税收6606.17万元,经济和社会效益显著。在当前CIM、大数据、人工智能等新技术的发展势不可挡的背景下,项目可在以下方面开展进一步研究:1) 融合边缘智能、物联网、深度学习等技术,提升桥梁监测设备的智能化,实现监测数据自动降噪、精准分析和自动预警。2) 引入人工智能算法、BIM技术,对监测数据及时处理、分析和预测,实现实时监控和评价。
    6.历年获奖情况:项目组发表论文30篇,出版专著1部;获专利授权23件,其中发明专利6件;取得软件著作权9 项;主编行业标准1部、CECS标准2部,参编地方标准1部;荣获中国专利奖优秀奖、全国发明展览会金奖、全国发明展览会银奖、广东省市政行业协会科学技术奖一等奖、广东省工程勘察设计行业协会科学技术奖一等奖。
批准登记号:
登记日期: 2021-09-10
研究起止时间: 2005-07-01至2019-12-31
所属行业: 建筑业
所属高新技术类别: 电子信息
评价单位名称: 广东省土木建筑学会
评价日期: 2021-03-24