智能安全帽助力安全生产全过程可视化勘察

“十四五”是强国建设的关键阶段，也是智慧建设的跨越期。围绕智慧建设，从中央到地方开展了积极地探索实践，尤其《“十四五”工程勘察设计行业发展规划》发布以来，岩土工程全方位向“数”融合，已成行业共识。

数据管理是数据应用的基础，勘察测试数据数量庞大，不同类型的媒体数据难融合、难打通，成为深化大数据应用的绊脚石。打通壁垒实现数据融合，测绘股份从时间、空间、对象、语义等要素入手，实现视频、图像、音频、文本等不同媒体数据的融合检索，让勘察测试数据从支流汇聚成汪洋，为智慧岩土工程勘察蓄力赋能。

2021年，测绘股份结合行业技术与管理痛点，以“互联网+勘察”为理念打造“勘察全过程监管信息化生产与管理系统”。一是通过“实人、实时、实地”操作，实现对勘察项目的过程管理和重点环节预警，并对勘察原始文件、成果文件存档，进一步强化质量终身责任制和过程可追溯；二是通过室内试验自动化采集系统，实现检测数据自动采集，以及试验结果自动计算输出，后期可自动接入地方检测监管平台；三是通过建设岩土工程勘察报告编制辅助系统实现勘察报告部分章节自动生成。

以创新科技为杠杆，持续落地应用场景，引领行业加速跑入“快车道”，为智慧岩土工程勘察建设贡献力量！

2017年住房与城乡建设部印发工程质量安全提升行动方案的通知（见图1），提出通过影像留存、人员设备定位和数据实时上传等信息化监管方式，推动勘察现场、试验室行为和成果的质量管理标准化，切实提升工程勘察质量水平。

1.1政府层面：仅对勘察成果报告进行审查，缺乏过程监管。

1.2建设单位层面：仅关注勘察钻机进场与成果报告通过审查时间节点，对勘察成果的合理性和准确性重视程度严重不足，普遍采取最低价中标模式，对勘察质量全过程管理基本缺失。

1.3勘察单位层面：因设计总承包、EPC 和全过程咨询模式的推行，勘察单位基本丧失话语权；因对地质基础的认知偏差，即使单独招标的建设工程勘察项目也陷入低价竞争的魔咒。

1.4与此同时还存在以下问题：

（1）勘察单位挂靠现象普遍，极大程度压缩了守底限、有传统的勘察单位的生存空间，形成劣币驱逐良币逆淘汰现象。

（2）缺乏技术创新，勘察手段原始，从业人员平均技术水平偏低，钻机作业人员主要为五十岁以上农民工。

（3）部分勘察单位为了缩短勘察工期，减少成本投入，并未严格按照勘察工作要求进行作业，技术人员、机具设备投入不足，质量和流程管理存在漏洞。

（4）试验室由地方协会代为管理，协会仅对试验人员从业资格、仪器设备和试验室资质定期核查，多数单位为节省人力成本，试验室人员仅满足资质规定最低要求，人员配置与实际试验产出不符。

（5）试验室过程缺少管理，存在伪造数据、不实数据现象。

3、勘察质量管理现状导致的后果

1.1勘察外业、内业行为不规范，取样质量差，试验结果与地层实际情况不符,不能正确揭示场地的地质条件；因钻探测试和试验原始数据不全面、可靠性低甚至造假等问题，不能为工程设计、施工提供准确依据，引发工程建设安全风险、投资风险和按期交付风险，对工程运营期安全管理也将存在决策依据准确性问题。

1.2，因室内试验设备自动化程度低，节省人力成本，不做或少做试验，编、造试验数据，为保证工程安全，提供的试验数据过于保守，增加工程造价。

1.3因管理存在漏洞，易发生打破地下管线或地下构筑物等安全事故。

开发勘察全过程监管信息化生产与管理系统，目标是对重点项目外业勘察劳务队伍采用信息化监管；对室内试验尽可能使用自动化采集手段，除了少量特殊试验，常规土、岩、水试验实现了自动采集、传输、计算统计并生成试验报告；对常规勘察项目中部分章节实现自动生成，在提高质量管控力度的同时，有效降低管理成本，提升客户满意度。

2、技术线路

2.1勘察外业全过程信息化监管技术线路

系统库采用开源数据库PostgreSQL，前端采用最新主流的Web开发框架VUE，后端采用跨平台Java语言开发，使用Spring Boot框架搭建，主地图采用天地图的地图接口，手机端采用uni-app的H5技术路线。

系统采用原型法开发，前期通过搜集业务需求，了解开发内容与实现要求，通过全平台草图、部分页面高保真设计图相结合的方式确定具体开发内容，页面确定后开始编码、测试工作以及试运行等工作。

2.2室内试验自动化采集技术路线

根据市场调研，选择通讯装置，通过对传统检测仪器外接传感器与数据采集器等方式，将传统检测仪器进行技术设计、改造和整合，把原有独立的检测仪器改造成为具备数据传输功能的智能检测试验仪器。利用相关接口接入系统。

确立各检测仪器的通讯协议，利用C语言进行程序开发，完成项目研究的系统框架搭建和实验数据采集系统开发。系统分为三个模块：原始数据生成模块、原始记录计算处理模块、报告自动生成模块，各模块包括接口和数据传输程序、数据采集程序、数据计算程序等。系统运行环境为win7和win10计算机环境。

2.3岩土工程勘察大纲及报告编制辅助系统技术线路

基于公司生产使用的理正勘察软件，开发辅助系统读取理正软件生成的Access数据库，自动提取其中工程信息、钻孔信息、空间信息、层位信息、地层信息、地下水信息、土工试验信息及各类原位测试信息，按相应规范和标准内置计算核，最终结合预设报告模板，导入需特殊说明的事项，实现勘察报告部分章节自动生成。

3、主要功能

管理是从零开始建设，其建设内容会随着实际项目的推进而逐步丰富和完善，所以本项目采用分期实时的原则，以期通过多期建设逐步迭代完善，目前已实现的主要功能如下。

3.1全要素信息综合管理

以空间地理信息为基础，将项目名称、勘察单位、施工进度、人员、设备、预警及整改信息等进行客观、及时、准确的展示，建立驾驶舱大屏，为管理人员科学管理及高效指挥、项目决策提供重要的信息支撑。

对施工过程开孔、终孔、试验、测试、岩芯和记录等影像进行留存；对设计资料、勘察纲要、成果报告、室内试验数据成果等文件进行留存。各类影像和数据自动绑定时间、位置、人员、行为等特征属性，真实且不可篡改，确保异常数据和违规行为的快速定位和精准到人（监管软件与登录设备绑定实现“实人”，通过卫星定位技术，同步获取外业行为的位置和时间信息，实现“实时”和“实地”）。

确定违规行为的规则，系统会分析并给出“数据报警”。包括：登录人员异常；钻孔深度异常；钻孔完成所用时间不合理；上传影像时空数据与实际偏差大；现场数据不全；现场照片不匹配等。

3.4飞行检查

通过线上线下相结合、信息化赋能与管理人员检查同步开展的多措并举方式，共同推动当地工程勘察外业数据和外业行为的质量监管。检查人员可通过APP对目标项目的人员/设备到位情况、外业质量和安全措施执行情况等内容进行现场检查和问题反馈。勘察单位管理人员和监管人员可收到短信提醒，同时可在平台上实时查看现场检查情况和检查意见，并及时改正现场不合规行为。

3.5视频监控

管理人员通过系统实时查看现场勘探作业视频，远程对现场违规行为进行记录，并且摄像机内置有大容量存储卡，可以实现长达1个月不间断的录像滚动存储，如果对违规行为的判定双方存在争议，可以直接调取录像。外业的硬件设备详见图2。

3.6检测一体化

实现检测任务分配，检测数据自动采集，原始记录自动计算，单项结论判定，报告生成等检测工作核心环节的全程自动化，并可实时查找、下载原始数据。系统界面为可视化界面，页面上各模块内容可直观显示。详见图3～4。

自主研发的渗透试验、岩石试验自动采集系统界面

岩土报告自动生成系统，通过读取理正软件生成的Access数据库，提取其中各类关键数据，按相应规范和标准内置计算核，实现各岩土层承载力，桩基参数等自动计算。同时我公司总结了不同类型勘察报告和大纲中的共同点，在系统内预设报告模板和各类统计表模板，输入指定的和项目有关的各项信息后，即可实现勘察报告部分章节及物理力学统计附表的自动生成。

三、创新点

1、解决的关键问题

（1）解决外业监控设备能持续、稳定、清晰的传输画面，并实时传输到系统平台，保证PC端能进行持续观看。

（2）实现勘察工作基本数据、开孔照片、记录照片、岩芯照片等导入及存储。

（3）实现勘探开孔、终孔等关键节点及施工质量的及时验收。

（4）系统自动记录人员上报照片、考勤打卡等动作时的当前坐标和时间，并通过后台算法自动分析距当前孔位置的直线距离，超出范围时提示异常。

（5）试验室自动采集系统，自动采集原始数据，防止数据的丢失、篡改，提高检测质量，并实现从原始数据自动采集到报告自动输出的智能一体化过程，提高了生产效率，减少人力成本

（6）岩土报告自动生成系统，通过读取理正软件生成的Access数据库，按规范和标准内置计算核，结合预设报告模板，实现了勘察报告部分章节自动生成。

2、创新点

（1）实现无电、无局域网、频繁移动这样一个特殊环境下的远程实时监控，在内业可以实时了解施工全景，并且通过在摄像头内部的存储卡可以实现长达1个月的影像滚动留存。

（2）通过系统可以实现对勘探过程中开孔、终孔、各类原位测试等关键节点的管控，并确保责任可追溯，并且通过“飞行检查”模块弥补了目前信息化手段的不足，通过该模块检查人员可实时将发现的问题通过系统及短信方式反馈至责任人，责任人及时完成整改形成闭环。

（3）实现勘察全流程作业流痕，通过对用户填报数据、上传影像资料、考勤打卡等操作的时空数据智能分析，实现了“实人、实时、实地”的管理，确保符合要求的人员在正确的地点履行其工作内容，当人员、位置、进度等与设定值存在较大偏差时，系统发出预警信息。

（4）实现内外业各项数据的统计和形象化展示，为管理人员科学管理及高效指挥、项目决策提供重要的信息支撑，同时各类数据统计表和影像资料通过后台也可一键导出到本地服务器。

（5）行业内首家实现土样、岩石同时自动采集传输的单位，从检测任务分配、检测数据自动采集、原始记录自动计算、单项结论判定、报告生成等检测工作核心环节的全程自动化功能，可查找、下载原始数据，避免数据篡改、造假。同时实现全过程无纸化检测，解决当下传统工作模式下纸质原始记录填写、归档问题。

（6）室内试验专利技术的通用性强，传统检测设备均可利用专利技术改造，实现数据采集功能。同时通过先进的无线传输技术，使实验室检测仪器部署方式更灵活，检测设备可跨地域部署的，实现实验室的无限扩展。

（7）勘察报告编制辅助系统，通过按规范和标准内置的计算核及预设的勘察报告模板，在读取理正软件生成的Access数据库，提取到关键信息后，实现勘察报告部分章节自动生成，各项物理力学指标统计附表一键导出，使得常规项目报告编制效率大大提升，属于行业内领先。

1、符合勘察信息化发展政策要求，推动行业技术进步

勘察全过程监管信息化生产与管理系统通过影像留存、人员设备定位和数据实时上传等信息化监管方式，能推动勘察现场、试验室行为和成果的质量管理标准化，符合国家政策需求，能切实提升工程勘察质量水平。

2、操作便捷，可复制性强

勘察全过程监管信息化生产与管理系统界面及功能设计简练，易于操作。其中试验自动化采集模块，经过推广，得到较多客户的认可。