北京蓝海建设股份有限公司是中国海洋工程研究院控股企业,是国家级专精特新小巨人企业、国家高新技术企业,同时设立院士专家工作站支撑行业相关科研与成果转化工作。在城市生命线工程、地下空间建设与维护加固、桥梁建筑物监测、地质灾害监测、地下管线声学探测领域具有深厚的研究基础和工程案例。
一、城市生命线地下管线系统与技术
1、蓝海智控技术
传统的供水热力管线查漏方法,主要有水量失衡测、 卫星探漏、压力监测、温度监测、声音监测等方法,相关监测工具也有独立计量区、 流量监测仪、压力 2 监测仪、 红外探测仪、听漏仪、智能监测球和管道机器人多种技术手段。在实际应用中,各种方法都有其各自的优势和劣势。例如, 独立计量区方法受限于监测点位分布距离较远,定位不够精确, 当发现泄漏时往往已发生较大水量损失。
热力管线因其封闭性特点,与天气等因素相关导致压力流量往往是动态调节,导致单一的监测手段难以准确发现泄漏和漏点定位,传统听漏仪需要专业人员, 局限性也较大。
管线安全综合监测预警分析系统是结合相关检漏仪和区域漏水监控系统的一种最新综合解决方案,它一方面基于声波分析和大模型等技术,对地下管线进行 24 小时监测,提高管线泄漏发现的及时性,将管线事故控制在早期微小渗漏阶段,规避其发展为重大事故的风险;另一方面提供可视化检测和抢修工具, 极大提高泄漏点定位准确度,减少抢修延误造成的经济损失,并为现场管线施工安全提供保障。
管线泄漏智能监测仪器
智能监测终端设备是基于声波监测与诊断定位算法开发的专用设备, 其核心技术是利用管线中泄漏声波信号,传递到管段两侧的声波特征,从频谱图中提取其特征号,开展相关性分析,最终定泄漏位置。
目前,设备包含有无线云端监测仪和手持移动检测定位仪两种产品,传感器通过磁吸方式,便捷地安装在管壁、阀门、消火栓等附属设备上,具有部署方便、不破坏管壁、维护简单等特点。 无线云端监测可以进行组网式部署,实现供水、热力管线全覆盖,手持式移动终端检测设备主要用于不具备布设在线监测设备的区域或日常巡检、入户检测等场景,目前经过实际应用验证可达到国际同类产品同等先进水平。
产品性能与优势
(1)结合 20mm 小型试验和 300mm 管径的大型工程试验研究,并多次在供水、热力等现场泄漏抢修场景实际验证,开发地下直埋管线的弯头、支管、伸缩管以及阀门、泄漏位置的声波特征分析和信号混叠特征提取技术,已实现泄漏定位精度在±1.5m 以内。
(2)依托国产化硬件和低功耗嵌入式等部件及成套产品开发,采用 4G 或 NB-IoT 通信方案,电池供电可支持 2 年, 同时基于北斗卫星定位和精准授时的产品开发,自主研发可用于井盖地下的弱信号卫星接收天线产品, 实现监测终端的快速授时和定位。
(3)产品具有高扩展性, 能够支持地下环境温度、地下水位以及井盖状态等监测模块的集成, 为管线提供多种监测手段支持,实现产品的多用途功能应用。
管线体征检测
通过设备进行长期数据在线监测, 采集直管、支管和三通等典型位置的声波数据,根据不同管线材质、类型、属性以及分布位置等条件,研究不同历史时刻管线声波特征数据,并结合天气、压力或流量等信息,开展算法研究和数据模型训练, 总结管线正常运行、异常泄漏等不同规律,对管线老化、泄漏等风险隐患实现早期预警,有效降低城市管线监测运维成本,实现智慧城市赋能。
此外,还基于人工智能大数据开展既有站点设备匹配与运行优化模型开发,结合管网运营数据、 DMA 数据和换热站点动态监控数据,匹配数据有效性,对供水、热力的整体运营效能进行分析,构建管线泄漏运行安全检测专业大模型。 通过排查核准仪器仪表状态分析管线整体运行健康状态, 将站点运行效率分级,为关键设备运行调优和系统升级改造提供科学方案,从而有效提高管线破损发现效率,控制管网漏损率。
管线综合管理系统
以数字孪生、人工智能、物联网、增强现实技术为基础,构建地下管线安全感知综合管理平台,支持各类管线的运行监测、风险预警、能源运行、智能分析。
平台包含管线运行监测预警系统、 管线运行管理系统、检测与抢修移动终端、 管线数据服务系统、物联网数据中心、公众服务系统等。
充分利用三维可视化和增强现实(AR)等技术,对地下管线进行详实的展示,既可对全域地下管线进行全景模拟浏览,又能实现对局部地下管线空间分布状况进行精准查阅,实现地下管线日常管理和监测预警抢修等工作的数字化和可视化。
通过“BIM+AR”、点云扫描、北斗定位和实时动态载波相位差分等尖端技术,将平面图纸变为真实可见的三维立体场景, 实现对地下管线隐蔽数据的穿透查询,可以帮助抢修人员直观了解地下管线的现状、分布、走向及管线间的相互关系,为管线施工、应急抢险等工作提供真实准确的地下空间情况,确保施工现场开挖安全和避免二次事故发生。
二、桥梁隧道建筑物位移监测
1、北斗位移监测技术与案例
北斗智能监测平台——针对物联网实时监测技术开发的一套完整的物联网监测系统,适用于基坑建设、矿山监测等地灾监测和预警领域。该技术的开发得到北京市科委支持,在多个项目中取得卓越应用。
➢ 定位精度亚毫米级
定位仪器,采用国际最先进板卡和技术;与武汉大学测绘学院合作,独创的星历解算与大数据统计方法; 水平位移定位精度达到 0.5mm 以内,垂直位移定位精度达到1mm 以内,总体实现亚毫米定位精度,达到国际领先水平。➢ 物联网智能监测技术,精度达到亚毫米级,广泛应用于工程施工。
该技术通过部署高精度的传感器和监测设备,实时捕捉基坑周边土体的微小变形,以及支撑结构的应力变化,从而确保施工安全。
➢ 核心功能:
数据采集: 多种传感器,全面监测降雨、水位、位移等。
数据传输: LoRa/北斗,稳定可靠。
数据处理与分析: 实时处理,生成预警。
预警发布: 短信/邮件/APP,及时通知。
可视化展示: 图表/地图,直观易懂。➢ 技术特点:
LoRa 自组网: 低功耗、远距离,适应野外环境。
北斗定位: 高精度,实时监测。
物联网: 连接设备,构建网络。
大数据/云计算: 存储分析,高效可靠。
工程案例:
➢ 东城区建委基坑监测
共使用了 60 个 GNSS 监测一体机实现了对基坑的支护结构、临近建筑物以及周边环境的实时安全监测;
及时查询辖区内基坑现场的监测数据,实时掌握工程监测情况;
监测数据异常时,责任人员及时采取应急措施,保证地下工程及基坑工程施工安全
➢ 北京前门地区 B16 地块地下商业及 110 千伏变电监测
项目开始时间:2019 年 9 月 17 日
项目位置:北京市前门地区
开挖深度:20m
监测项:基坑顶沉降及水平位移、周围建筑物沉降
监测数量:21 个
监测时长:15 个月
最大水平移值:-64.30mm(4#,预警值 20mm)
最大垂直位移:-89.37mm(4#,预警值 20mm)三、城市更新地下工程
➢ 地下开挖建设
北京城市副中心综合管廊项目
在北京城市副中心,地面之下也“别有洞天”。目前,城市副中心已建成地下综合管廊 60 条,总长超过 67 公里,地下“生命线”让城市更有韧性,管廊为通州区文化旅游区12 平方公里地块提供市政用水、再生水、电力、燃气等。
亚洲最大综合交通枢纽——北京城市副中心站综合交通枢纽项目
该项目是地下三层设计,属于“超深、超大”基坑。项目按照“站城一体”规划设计,将被打造成全国“站城一体化”的典范,引入商业设施后将建成北京东部最大的商业中心。该项目位于城市副中心“一带一轴”空间结构的交汇处,是北京十大铁路门户枢纽之一,是京津冀区域协同发展的“桥头堡”。该交通枢纽建成后,将连接北京首都国际机场和北京大兴国际机场,扮演着北京城市副中心、津冀地区、北京市中心区域之间换乘枢纽的角色。
➢ 房屋地下工程加固
石景山区广宁村棚户区改造项目
项目紧邻广宁街道办、冬奥会和冬残奥会会展中心和首钢铸造一区,建成后将成为由商业、办公、酒店组成的综合功能配套设施,为棚改区居民及附近居民提供便捷的城市化生活。
西城区大吉危改小区三期项目
西城区大吉危改小区项目位于北京市西城区,本工程建快速建造有助力打造棚户区城市更新样本,引发行业高度关注,推动行业变革为属地及北京市输出绿色新工艺及历史文化结合的成果理念。
四、城市环境安全监测
北斗监测云平台
地质灾害安全监测预警云平台将地质灾害监测与物联网、大数据、云计算、局城网/通讯网等多网无缝连接技术等先进技术相结合,建立完整的地质安全监测系统,实现各类地质灾害预警信息的高效收集、发布、共享与互通,能够有效增强社会的防灾能力,大幅度降低地质灾害产生的影响。
最新技术:复杂的静态后处理算法在仪器端和云端联合完成;在仪器本地进行原始大数据处理,将中间结果上传互联网,大大减少数据传输压力和服务器计算压力;在互联网进行网平差分析,在线自动提供成果,无需任何人工干预;中间结果可以通过北斗短报文上传网络服务器;终极解决了数据传输问题。