长江马鞍山段整治工程抛石计量与视频监管方法及实践

廖嵩隆，王 森

（1.马鞍山市水利局，安徽 马鞍山 243000；2.南瑞集团有限公司，南京 210000）

1 研究背景

长江马鞍山河段二期整治工程是国家172项节水供水重大水利工程长江中下游河势控制和河道整治工程的子项之一。整治范围上起东西梁山上游约6 km处的陈家洲汊道段中部的四褐山，下至马鞍山河段尾，全长约42 km。工程包括护岸工程和河势控制工程两部分，护岸工程长30.6 km，其中新护10.9 km，加固19.7 km；河势控制工程为小黄洲左汊口门护底工程，长0.9 km，主要工程为抛石及各类护坡、护脚。散抛石工程量为291万m3。2019年1月工程开工建设，2021年8月完工，2021年12月通过竣工验收。

本文针对长江马鞍山河段二期整治工程建设中的抛石计量及相应视频监管进行探讨，分析不同抛石计量方法的优缺点，介绍智能称重及视频监管在长江马鞍山河段二期整治工程中的实际应用效果。

2 一般石料计量方法及其利弊

（1）体积法。通过人工测量石料堆载体的几何尺寸（长、宽、高等）计算石料体积[1]。该方法具有操作简单、快捷等优点，但其弊端也较为明显，由于石料堆积形状一般不规则，存在架空、松散堆码、人为堆高的情况，几何尺寸测量值代表性确定困难、不同人员测量尺度不同等对块石的实际计量均有很大影响。

（2）重量法（排水量法）。即通过测量石料船上核定的载重线计算石料重量[1]。计算时，须检查油舱、水舱的装载情况。该方法优点是计算便捷，缺点是在计算块石体积时需检查船舶的装载状态，尤其受风浪影响较大，在量测或观测石料运输船舶吃水线时常出现明显误差。

（3）称重法。通过自卸汽车运输，在货运码头过磅装船，对运输石料自卸汽车的满载和空载进行逐车过磅称重，按规定的抛石吨位方量系数将吨位换算成体积进行计量。该方法优点是计算简单且计量结果相对准确，缺点是须将施工现场的石料转移至货运码头进行计量。

3 智能称重与视频监管的应用

为加强长江马鞍山河段二期整治工程水下抛石计量和监管，提高水下抛石计量精准度，实现石料装船、运输、定点抛投全过程监控和可溯源管理，工程建设单位大胆实践，自主开发出一套可实现智能称重与视频监管综合应用的系统（以下简称“智能称重管理系统”）。

智能称重管理系统是基于互联网+技术理论，将称重设备物联网与互联网数据信息管理技术结合，集业务信息数据管理、智能称重、自动化信息采集、物联网数据传输、视频图像监控、防作弊管理、计算机网络数据管理为一体的智能称重数据信息管理平台，可有效提高称重监管水平，堵塞管理漏洞，防止称重作弊，提高工作效率。

该智能称重管理系统同时也是一个石料进出抛石区域统一管控的智能信息化管控平台，能够在尽可能减少人为干预的情况下，迅速、准确、安全、稳定、可靠地实现抛石施工流程中信息采集和管理，较大提高施工现场的信息化程度。

3.1 称重系统原理

常用的称重系统，智能化程度较高，以无人值守模式居多，主要配备摄像机、摄像头扩展盒、物联网仪表、物联网接线盒、交换机、红外光栅、道闸、车牌识别机、红绿灯、显示屏幕及语音系统等设备系统[2]，主要连接方式如图1所示。

图1 智能称重系统设备连接

3.2 称重方案优化

长江马鞍山河段二期整治工程建设中，根据工程需要和现场实际情况，考虑到建设单位、监理单位、施工单位三方（以下简称“三方”）均在施工现场，需会签磅单，且磅房有人值守，在确保称重精确、经济兼顾效率的前提下，采用半自动化模式的称重系统进行工程投运，对称重设计方案进行了优化[3]。扣除摄像头扩展盒、物联网仪表、物联网接线盒、红外光栅、道闸、红绿灯、显示屏幕及语音系统等设备，仅保留车牌识别摄像头、称重采集器、监控计算机以及数据采集软件，采用货运码头磅房，硬件设备安装位置见图2。

图2 称重设备安装位置

将2台车牌识别一体机安装于磅秤两侧，通过网线接入磅房交换机，称重采集器采集地磅数据后通过RS232通讯协议接入监控计算机，最终通过数据采集软件形成称重磅单及报表。

3.3 石料计量操作程序

该工程抛石施工前，三方共同派员对每辆运石车进行编号、登记，将车牌号录入称重系统中。石料计量操作程序如下。

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①运石车辆先进行过磅前的车牌识别，对在白名单内的车辆放行。②若车辆车牌不在白名单内，三方进行运石车辆信息确认，无误则补录车牌。③车辆上磅，地磅称得净毛重后放行。④车辆下磅，进货运码头卸货。⑤卸货后，返回地磅二次称重，车牌识别机识别过磅车车牌号，称得空车重量。⑥磅房工作人员在监控计算机软件上核对车牌号及重量是否与现场石料车车牌和称重显示屏一致，如车牌一致，在软件界面对话框里点击确定并打印表单；如车牌不一致则修改车牌，称重不一致则重新过磅（软件界面仅能修改车牌信息，时间、重量等信息无法修改）。⑦打印出表单，经三方复核会签确认后给司机。⑧车辆下磅出站。

3.4 石料称重量的核定

3.4.1 软件主导

称重管理软件主要实现获取（或输入）以及核对过磅信息，读取已完成的称重记录，实现过磅记录统计和维护、磅单记录打印。

（1）工作流管理。具有统一的工作流程管理平台，采用电子化的流程，图形化定义、图形化监控，并可根据需要及时对流程进行调整。

（2）灵活的数据权限分配体系。权限与组织单位直接关联，可实现多用户多角色的权限分配机制，可支持到页面元素的权限操作，并支持基础字典数据行的授权等，方便不同业务部门查看数据权限等。

（3）按需定制系统的扩展性。①系统界面可由用户根据所需自定义功能模块。②系统可方便地与各种关系型数据库（如：SQL Serve）接口，实现不同数据库平台间数据库的交换及信息共享。③提供报表管理平台，能为系统的各个业务环节提供报表服务。④提供可视化的报表设计功能。⑤支持票据的套打功能。

（4）个性化服务。可以利用系统的动态内容管理技术来实现个性化页面服务。

（5）数据报表发布设计。系统提供数据报表自动生成、查看及格式更改等功能。

3.4.2 辅助手段

施工过程中，过磅后的磅单须经三方现场复核会签，以确保数据的真实性。系统可记录每次过磅的车辆信息及石料重量，形成报表，作为最终结算的数据支撑。

（1）过程视频抓拍。称重系统将图像抓拍/视频监控紧密结合，在软件界面可显示视频画面，最大支持四路视频，可在车头、车尾、车厢顶部、地磅房内等处安装摄像头，在过磅称重数据保存时抓拍图像信息，与过磅信息一起存储，以便后期监督查询[4]。

（2）数据日志记录。对于更改或删除的数据，称重系统会将该条数据做作废处理，但并非真正删除，仅在统计时不作为业务数据，系统管理员可查阅作废记录，包含原始信息、操作后信息及操作员、时间、计算机IP和MAC地址等信息。

（3）分级权限管理。根据业务种类对操作权限进行分级管理，每个用户只能操作授权的功能模块，每次登陆均记录登陆设备地址、用户名、登陆时间、注销时间。

3.5 成本及管理优势

虽然本次设计中采用半自动化模式的称重系统进行工程投运，即扣除红外光栅、道闸、红绿灯等设备，仅保留车牌识别摄像头、称重采集器、监控计算机以及数据采集软件，但依旧能够实现精确称重、自动读数、一键报告等核心功能，常规的单个站点全套智能称重系统总投资约13万元，本次优化后单个站点投资仅6.54万元，节约投资近50%。

因所有称重数据都是通过自动化方式获取，减轻现场管理人员工作量。同时，根据工程需求，建设单位、监理单位、施工单位三方都在现场，在发生突发状况时，能及时处理，避免车辆聚集不动，确保过磅通道畅通，为卸货抛石提供可靠保障，凸显其灵活的管理优势。

3.6 视频监视管控

从运石车辆进入施工区、过磅、下磅、运输至石料堆放场、卸料、空车过磅、打印磅单、会签、下磅、到驶出施工区的全过程中均有视频监控，以确保石料在施工区运输过程中数量不丢失、称重不造假。

在长江马鞍山河段二期整治工程抛石施工智能称重与视频监管实际应用中，采用枪机、球机等多种类型摄像头，均具备200万或以上的像素。为减少数据存储硬盘的使用数量和存储频次，监控视频均采用H.265的压缩格式，录像码流码流大小2 048 kps，单个摄像头录像1天的存储数据量约21 GB[5]。

视频数据作为项目施工过程中的重要影像资料，需进行全过程存储。因此按照站点数量和工程施工时间，为其配备了足够多的存储硬盘。以繁昌码头为例，共8个监控摄像头（车牌识别摄像头为实时视频画面，不存储），单天需168 G，该码头施工期为4个月，需20 106 G硬盘，为其配备3块8 T硬盘。

4 结语

根据工程需要和现场实际情况，在对石料称重方案优化的基础上，开发了一套可智能称重与视频监管的综合管理系统，实现了抛石料运输的精准计量和监控，提高了工作效率，使得长江马鞍山河段二期整治工程抛石施工工期较计划缩短4个月。同时，也避免了一般石料计量的弊端，做到了公平、公正、公开、透明，实现了抛石料装船、运输、定点抛投全过程监控和可溯源管理的要求，应用成效显著。