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数字泉城·建设赋能③|“铁军”先行:“感知”城市脉动,同频数字泉城建设

发布日期:2022-09-12 09:56:00     来源:济南城市建设集团


  
  
  编者按:
  
  近年来,济南城市建设集团按照市委、市政府工作部署,聚焦主责主业、结合自身实际,深入贯彻落实《济南市“十四五”加快数字化高质量发展规划》《济南市“十四五”数字泉城规划》有关要求,助力济南数字化建设发展,并在相关领域取得积极成效。为展示建设成果,激励集团干部职工在数字泉城建设中再建新功,集团宣传平台特推出“数字泉城·建设赋能”系列主题报道,围绕集团相关单位在数字化研发创新及推广应用等方面取得的成果,挖掘典型案例、宣传先进经验,推动集团数字化建设不断取得新成绩,助力集团高质量发展,为数字泉城建设贡献应有力量。
  
  现陆续推送建设集团所属济南城建集团有限公司相关报道,聚焦该公司在企业数字化管理、智慧建造、智慧城市等方面的探索和成果。
  
  
  
  随着新一代信息技术与城市现代化深度融合、迭代演进,智慧城市建设的重要性也愈发凸显。近年来,在从数字城市到智慧城市的不断迭代中,城市治理水平得到了显著的提升,济南市连续四年获评中国领军智慧城市。作为城市建设的主力军,济南城市建设集团所属济南城建集团公司(以下简称:城建集团公司),以市政建设为本,依托企业数字化发展优势,坚持“企业走在政府前面、技术走在管理前面、建设走在运营前面”发展理念,深化智能感知技术应用,同频济南数字泉城和智慧城市建设。
  
  
  
  随着交通拥堵、环境污染等“城市病”的出现,城市运营管理也并发了“发现难”、“查找难”、“参与难”、“管理难”等问题。
  
  《“十四五”新型城镇化实施方案》中明确指出,要推进城市智慧化改造,推行城市运行一网统管,探索建设“数字孪生城市”,推进市政公用设施及建筑等物联网应用、智能化改造,部署智能交通、智能电网、智能水务等感知终端。
  
  “智慧城市建设与发展应该解决‘端到端’的问题,目前智慧城市主要以物联网、云计算和大数据技术为核心,实现‘后端—智慧城市共享服务设施’的信息数据融合互联和共享应用”,城建集团公司所属山东汇成名智科技发展有限公司负责人刘锋说:“而目前大部分‘前端—智慧城市基础设施’仅仅能提供原始的非结构化数据,这些非结构化数据对于‘后端’应用来说可利用的价值不高,里面有很多无用信息,很难进行数据关联分析和应用。”
  
  智慧城市基础设施迫切需要采用具备智能感知技术的终端采集设备,为“后端”应用积累原始的、可识别的结构化数据,以便“后端”应用可以对这些结构化数据进行更高层次的碰撞、分析和利用,保证用于分析和判断的资料更为丰富,更准确。
  
  
  
  “智慧城市平台中的物联感知设备可以实时采集城市体征、对象行为、异常事件等内容,帮助城市管理者高效、准确、直观的开展城市管理工作”,刘锋说:“监测的数据一定要经过计算和修正,不然数据就只是数字没有意义,修正算法是靠大量的试验和理论验证才能得到,我们结合理模型论推断和大量试验数据,研究解决了分布式布里渊光纤的应力传递率问题,提升了应变测量数据的准确性。”
  
  汇成名智科技公司成立以来,致力于基础传感器开发和平台建设,从芯片级开始,开发了多种无线传感器,并且协助城建集团公司建设落地了多项采用分布式传感技术的物联网监测平台。
  
  
  
  从2015年开始,城建集团公司子公司检测公司先后在二环南路高架项目、顺河南延一期高架项目、二环西路高架凤凰山立交局部桥梁结构实施了基于点式传感器的桥梁结构健康监测系统的开发建设。2017年开始,在北园高架西延项目、济南地铁3号线分布式布里渊光纤监测科研项目、济南黄河凤凰大桥结构健康监测项目、青岛地铁8号线大洋站至青岛北站结构健康监测项目、山西大同朔黄铁路水泉湾隧道结构健康监测项目,实施了基于分布式布里渊光纤传感器的桥梁结构健康监测系统的开发建设。
  
  
  
  目前,除青岛地铁8号线大洋站至青岛北站结构健康监测项目处于施工验收阶段、山西大同朔黄铁路水泉湾隧道结构健康监测项目处于准备施工阶段外,其余系统一直处于运营状态,实时监控着结构状态的变化。
  
  
  
  在济南地铁3号线,针对复杂环境下地铁隧道监测与状态诊断的难题,项目建立了基于全分布式光纤测技术的长距离(20千米)地铁隧道结构运营安全监测与预警系统,打破了传统点式传感技术的局限性,实现对地下轨道交通网络整体运营状态的安全监测。
  
  该地铁隧道结构运营安全监测与预警系统的传感系统以基于布里渊散射的全分布式布里渊光纤监测技术为核心,通过建立超大规模、高空间分辨率的光纤传感网络,实现对隧道结构运营安全及突发事件(如隧道火灾)的智能监测与快速预警。
  
  
  
  项目研发基于结构全域感知的地下基础设施运营安全智能监测技术,以光纤通信中的普通单模光纤作为传感介质,实现空间上的连续测量。借助双频激光扫描技术来提高测量距离,在实际工程应用中测量距离达120千米。同时,用差分脉冲技术来提高空间定位精度,使最高空间定位精度达到2厘米,实现结构监测的测点达百万个、监测距离长达百公里量级。
  
  同样,在济南黄河凤凰大桥也搭建了“桥梁集群结构运营安全监测与预警系统”,利用分布式布里渊光纤传感技术,建立桥梁集群结构应变传感网络,利用点式传感技术,监测桥梁集群结构响应与环境荷载信息。
  
  通过对上述两方面技术采集的桥梁结构响应与环境荷载的海量监测数据进行深入挖掘与分析,准确诊断桥梁集群结构运营状态,推测桥梁结构的潜在损伤,评价桥梁结构运营安全,并快速准确地对潜在的结构运营风险进行预警。
  
  该系统能够实现桥梁结构全域监测,感测网络节点规模可达105量级,并同时实现长度100km与20cm测点分辨率,有效剔除环境因素对桥梁结构安全评价的干扰,评价结果准确,实现90%的结构风险识别率,全套系统以光信号为主,不存在短路风险,光纤耐久性可达30年以上。
  
  
  
  此外,城建集团公司基于在道路桥梁、市政设施配套等方面积累的经验,结合无线传感器数据云采集+传输技术、计算机视觉技术、倾斜摄影技术,还发了城市基础设施结构安全智能感测系统、城市交通安全智能感测系统、密集场所公共安全智能感测系统、城市环境与空气质量智能感测系统等智慧城市前端感测系统,以及智慧城市终端管理平台,筑牢智慧城市建设底座,全面提升城市管理的效率和效能,实现更全面的智能感知、更主动的智能预警、更整合的信息资源、更科学的决策管理、更自动的安全控制。
  
  
  
  
  
  从信息化到智能化再到智慧化,是建设智慧城市的必由之路。城建集团公司从自身信息化改革到智慧建造应用再到智慧城市平台打造,实现企业自身数字化建设与智慧城市建设同频同步。
  
  智慧城市的建设一定是一个系统的过程,这个过程不仅需要新技术的推动,同时也涉及到管理流程的升级和优化。在实行过程中,企业需要走在政府前面、技术需要走在管理前面、建设需要走在运营前面。
  
  城建集团公司一直是城市基础设施建设的主力军,而且作为市政行业的国企龙头企业,近几年在城市基础设施结构监测方面做出了很多有益的探索。
  
  2022年新成立的“山东汇成名智”子公司,为城建集团公司和济南新城创展股权投资基金合伙企业共同投资创办的有限责任公司。以企业BIM中心为基础,致力于平台软件开发、信息系统集成服务和信息系统运行维护服务,推广BIM技术和运维平台的深度融合。
  
  城建集团公司和哈尔滨工业大学长期合作,共同成立研究团队,在此期间,依托哈尔滨工业大学交通运输部“交通安全特种材料与智能化控制重点实验室”、教育部“结构工程灾变与控制教育部重点实验室”、“可调谐激光技术国家级重点实验室”以及美国Northeastern University“通信与数字信号处理中心”等试验研究平台,研究团队在桥梁/隧道结构健康监测领域研究取得较为丰富的研究成果,获得省部级奖项10项,发表SCI高水平论文141篇,授权专利81项,为桥梁/隧道等大型土木结构的运营安全提供了坚实的技术支撑,整体技术处于国际领先水平。
  
  
  
  智慧城市是城市提升的新引擎,能将“粗放型”城市发展模式调整为“精细化”城市管理模式,增强城市的管理和服务能力,提升城市的资源利用能力和要素组织能力,扩展个人和企业的信息资源空间,并为城市提供内涵式、集约化、可持续的发展模式。
  
  未来,城建集团公司将聚焦《济南市“十四五”数字泉城规划》《济南市“十四五”加快数字化高质量发展规划》要求,以主责主业为阵地,加强科技创新队伍建设,完善科技创新体系,创建绿色建造科技示范工程,深化BIM技术应用,推动智慧工地建设,完善智慧城市管理平台,赋能数字泉城建设。