數字泉城·建設賦能③｜“鐵軍”先行：“感知”城市脈動，同頻數字泉城建設
發布日期：2022-09-12 09:56:00 來源：濟南城市建設集團
編者按：
近年來，濟南城市建設集團按照市委、市政府工作部署，聚焦主責主業、結合自身實際，深入貫徹落實《濟南市“十四五”加快數字化高質量發展規劃》《濟南市“十四五”數字泉城規劃》有關要求，助力濟南數字化建設發展，并在相關領域取得積極成效。為展示建設成果，激勵集團干部職工在數字泉城建設中再建新功，集團宣傳平臺特推出“數字泉城·建設賦能”系列主題報道，圍繞集團相關單位在數字化研發創新及推廣應用等方面取得的成果，挖掘典型案例、宣傳先進經驗，推動集團數字化建設不斷取得新成績，助力集團高質量發展，為數字泉城建設貢獻應有力量。
現陸續推送建設集團所屬濟南城建集團有限公司相關報道，聚焦該公司在企業數字化管理、智慧建造、智慧城市等方面的探索和成果。
隨著新一代信息技術與城市現代化深度融合、迭代演進，智慧城市建設的重要性也愈發凸顯。近年來，在從數字城市到智慧城市的不斷迭代中，城市治理水平得到了顯著的提升，濟南市連續四年獲評中國領軍智慧城市。作為城市建設的主力軍，濟南城市建設集團所屬濟南城建集團公司（以下簡稱：城建集團公司），以市政建設為本，依托企業數字化發展優勢，堅持“企業走在政府前面、技術走在管理前面、建設走在運營前面”發展理念，深化智能感知技術應用，同頻濟南數字泉城和智慧城市建設。
隨著交通擁堵、環境污染等“城市病”的出現，城市運營管理也并發了“發現難”、“查找難”、“參與難”、“管理難”等問題。
《“十四五”新型城鎮化實施方案》中明確指出，要推進城市智慧化改造，推行城市運行一網統管，探索建設“數字孿生城市”，推進市政公用設施及建筑等物聯網應用、智能化改造，部署智能交通、智能電網、智能水務等感知終端。
“智慧城市建設與發展應該解決‘端到端’的問題，目前智慧城市主要以物聯網、云計算和大數據技術為核心，實現‘后端—智慧城市共享服務設施’的信息數據融合互聯和共享應用”，城建集團公司所屬山東匯成名智科技發展有限公司負責人劉鋒說：“而目前大部分‘前端—智慧城市基礎設施’僅僅能提供原始的非結構化數據，這些非結構化數據對于‘后端’應用來說可利用的價值不高，里面有很多無用信息，很難進行數據關聯分析和應用。”
智慧城市基礎設施迫切需要采用具備智能感知技術的終端采集設備，為“后端”應用積累原始的、可識別的結構化數據，以便“后端”應用可以對這些結構化數據進行更高層次的碰撞、分析和利用，保證用于分析和判斷的資料更為豐富，更準確。
“智慧城市平臺中的物聯感知設備可以實時采集城市體征、對象行為、異常事件等內容，幫助城市管理者高效、準確、直觀的開展城市管理工作”，劉鋒說：“監測的數據一定要經過計算和修正，不然數據就只是數字沒有意義，修正算法是靠大量的試驗和理論驗證才能得到，我們結合理模型論推斷和大量試驗數據，研究解決了分布式布里淵光纖的應力傳遞率問題，提升了應變測量數據的準確性。”
匯成名智科技公司成立以來，致力于基礎傳感器開發和平臺建設，從芯片級開始，開發了多種無線傳感器，并且協助城建集團公司建設落地了多項采用分布式傳感技術的物聯網監測平臺。
從2015年開始，城建集團公司子公司檢測公司先后在二環南路高架項目、順河南延一期高架項目、二環西路高架鳳凰山立交局部橋梁結構實施了基于點式傳感器的橋梁結構健康監測系統的開發建設。2017年開始，在北園高架西延項目、濟南地鐵3號線分布式布里淵光纖監測科研項目、濟南黃河鳳凰大橋結構健康監測項目、青島地鐵8號線大洋站至青島北站結構健康監測項目、山西大同朔黃鐵路水泉灣隧道結構健康監測項目，實施了基于分布式布里淵光纖傳感器的橋梁結構健康監測系統的開發建設。
目前，除青島地鐵8號線大洋站至青島北站結構健康監測項目處于施工驗收階段、山西大同朔黃鐵路水泉灣隧道結構健康監測項目處于準備施工階段外，其余系統一直處于運營狀態，實時監控著結構狀態的變化。
在濟南地鐵3號線，針對復雜環境下地鐵隧道監測與狀態診斷的難題，項目建立了基于全分布式光纖測技術的長距離（20千米）地鐵隧道結構運營安全監測與預警系統，打破了傳統點式傳感技術的局限性，實現對地下軌道交通網絡整體運營狀態的安全監測。
該地鐵隧道結構運營安全監測與預警系統的傳感系統以基于布里淵散射的全分布式布里淵光纖監測技術為核心，通過建立超大規模、高空間分辨率的光纖傳感網絡，實現對隧道結構運營安全及突發事件（如隧道火災）的智能監測與快速預警。
項目研發基于結構全域感知的地下基礎設施運營安全智能監測技術，以光纖通信中的普通單模光纖作為傳感介質，實現空間上的連續測量。借助雙頻激光掃描技術來提高測量距離，在實際工程應用中測量距離達120千米。同時，用差分脈沖技術來提高空間定位精度，使最高空間定位精度達到2厘米，實現結構監測的測點達百萬個、監測距離長達百公里量級。
同樣，在濟南黃河鳳凰大橋也搭建了“橋梁集群結構運營安全監測與預警系統”，利用分布式布里淵光纖傳感技術，建立橋梁集群結構應變傳感網絡，利用點式傳感技術，監測橋梁集群結構響應與環境荷載信息。
通過對上述兩方面技術采集的橋梁結構響應與環境荷載的海量監測數據進行深入挖掘與分析，準確診斷橋梁集群結構運營狀態，推測橋梁結構的潛在損傷，評價橋梁結構運營安全，并快速準確地對潛在的結構運營風險進行預警。
該系統能夠實現橋梁結構全域監測，感測網絡節點規模可達105量級，并同時實現長度100km與20cm測點分辨率，有效剔除環境因素對橋梁結構安全評價的干擾，評價結果準確，實現90%的結構風險識別率，全套系統以光信號為主，不存在短路風險，光纖耐久性可達30年以上。
此外，城建集團公司基于在道路橋梁、市政設施配套等方面積累的經驗，結合無線傳感器數據云采集+傳輸技術、計算機視覺技術、傾斜攝影技術，還發了城市基礎設施結構安全智能感測系統、城市交通安全智能感測系統、密集場所公共安全智能感測系統、城市環境與空氣質量智能感測系統等智慧城市前端感測系統，以及智慧城市終端管理平臺，筑牢智慧城市建設底座，全面提升城市管理的效率和效能，實現更全面的智能感知、更主動的智能預警、更整合的信息資源、更科學的決策管理、更自動的安全控制。
從信息化到智能化再到智慧化，是建設智慧城市的必由之路。城建集團公司從自身信息化改革到智慧建造應用再到智慧城市平臺打造，實現企業自身數字化建設與智慧城市建設同頻同步。
智慧城市的建設一定是一個系統的過程，這個過程不僅需要新技術的推動，同時也涉及到管理流程的升級和優化。在實行過程中，企業需要走在政府前面、技術需要走在管理前面、建設需要走在運營前面。
城建集團公司一直是城市基礎設施建設的主力軍，而且作為市政行業的國企龍頭企業，近幾年在城市基礎設施結構監測方面做出了很多有益的探索。
2022年新成立的“山東匯成名智”子公司，為城建集團公司和濟南新城創展股權投資基金合伙企業共同投資創辦的有限責任公司。以企業BIM中心為基礎，致力于平臺軟件開發、信息系統集成服務和信息系統運行維護服務，推廣BIM技術和運維平臺的深度融合。
城建集團公司和哈爾濱工業大學長期合作，共同成立研究團隊，在此期間，依托哈爾濱工業大學交通運輸部“交通安全特種材料與智能化控制重點實驗室”、教育部“結構工程災變與控制教育部重點實驗室”、“可調諧激光技術國家級重點實驗室”以及美國Northeastern University“通信與數字信號處理中心”等試驗研究平臺，研究團隊在橋梁/隧道結構健康監測領域研究取得較為豐富的研究成果，獲得省部級獎項10項，發表SCI高水平論文141篇，授權專利81項，為橋梁/隧道等大型土木結構的運營安全提供了堅實的技術支撐，整體技術處于國際領先水平。
智慧城市是城市提升的新引擎，能將“粗放型”城市發展模式調整為“精細化”城市管理模式，增強城市的管理和服務能力，提升城市的資源利用能力和要素組織能力，擴展個人和企業的信息資源空間，并為城市提供內涵式、集約化、可持續的發展模式。
未來，城建集團公司將聚焦《濟南市“十四五”數字泉城規劃》《濟南市“十四五”加快數字化高質量發展規劃》要求，以主責主業為陣地，加強科技創新隊伍建設，完善科技創新體系，創建綠色建造科技示范工程，深化BIM技術應用，推動智慧工地建設，完善智慧城市管理平臺，賦能數字泉城建設。
