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项目管理提升

聚焦北口(3) | 捕捉风的“眼睛”

发布时间:2022-06-15阅读次数:

5月27日,瓯江入海口,江潮奔涌,阳光倾泻。抬眼处,大桥宛如江面悬挂的一弯新月连接乐清市和灵昆岛,由中交二航局承建的温州瓯江北口大桥正式通车。其中,大桥主缆架设仅用43天时间,比原计划提前一个多月,创下悬索桥索股架设新纪录。

这项纪录的创造,得益于AI智能视觉识别测量技术、深槽索鞍机器人等新型科技的加持,得益于项目技术团队在北口大桥实现智能视觉识别测量技术从1.0版本到3.0版本的跨越。

北口大桥每根主缆由169根、单根重54吨的索股箍结而成,单根索股又由127丝镀锌超强钢丝组成。如此“千丝万缕”在架设过程中,每根索股间距不能超过5毫米,由此构成的主缆才能达到设计范围。这既是后续主缆索夹精准安装的基础,也是主缆受力均匀强韧有力的关键。

而AI智能视觉识别测量技术,就是测量股索间距精度的新型技术。这项技术是将发绿色光和红色光的LED标靶,通过支架牢牢固定在待架设索股和基准索股的跨中最低处;同时在猫道的门架上,安装24小时全局快门的“智慧眼睛”——工业相机。

大风天气里,索股如同钟摆一样不断晃动。LED标靶正如装在“钟摆”最高点和最低点的发光标记。“智慧眼睛”通过对发光标记持续拍照,并将照片实时传输至“大脑”——远端软件。软件实时处理分析图片上两个标记在所有图片中达到最低点的位置差,即可精确计算出“钟摆”的长度,即待架索股至基准索股高差。这双捕捉风的“智慧眼睛”,就这样实现大风天气中待架索股远程、自动、实时测量。


“智慧眼睛”千呼万唤

北口大桥位于瓯江入海口,几乎每天都有阵风影响,6到7级大风在这里每月都能遇见。

2021年3月,温州正值梅雨季节,春雨频繁,淅淅沥沥。海风也并不温柔,夹带着雨水,肆意冲刷着大桥施工现场。项目测量队长姜聪,还未使用过智能测量技术,依然用人工标尺丈量着新架索股的高度。

当时,姜聪身穿雨衣和他的队员扛着10斤多重的人工卡尺,在猫道上猫着腰小心翼翼地前行。海风吹过,索股像钟摆一样不停地晃动。晃动大的时候,他和团队甚至想双手抱住索股,企图让索股在怀里“乖”一点。只有在索股静止或者小幅晃动时,才能测得准。数据精确,是测量队一直以来奉行的准则。

“等是唯一的办法,但有时一等就是1个小时”,姜聪望着窗外的雨,紧锁眉头,“晚上视线不好,如果有大风,引起索股晃动,刻度也容易读错。我们每天平均需要测量4根索股的三种数据,排除人工误差,每根索股要10组精确数据。为了不耽误第二天索股架设,常常日暮上猫道,等次日晨曦才能结束测量。如果有双‘智慧眼睛’能够在大风和夜间精确测量,那就好了。”

大风对索股测量产生影响并不是北口大桥所独有的,很多悬索桥都存在类似问题。而且,索股对环境的变化反应也极为敏感,白天阳光直射,上部待架索股和下部基准索股温度不均,由于热胀冷缩,待架索股光照多,长度明显变长。只有到了夜晚,两者温度一致,索股回到了正常长度,才是测量并调整索股的最佳时机。

“白天牵引索股,晚上测量调索”是每座悬索桥主缆架设的圭臬。但夜幕低垂,光线昏暗,数据往往容易读错。如果遇到大风或雨雾等天气,对于高空作业的测量团队也存在一定的安全隐患。他们是多么需要一双可以在任何天气情况下可以使用的“智慧眼睛”啊。

时任中交二航局党委副书记、总经理张鸿在江阴长江大桥考察时,曾提出过新型科技代替人工测量的设想和愿望。在北口大桥项目策划会上,他进一步提出科技创新是企业赖以生存的根本。北口大桥这座世界级特大型悬索桥,正是他心中培育新型科学技术的绝佳“温床”。

而这与中交二航局北口大桥四标项目总工郝聂冰的想法不谋而合。这位“90后”博士,虽然比较年轻,但凭借自身过硬的专业知识和永不懈怠的工作作风,深受团队信任,大家更爱亲切称呼他“郝博士”。“郝博士”经过三个重大项目洗礼,更能理解科技对桥梁建筑技术发展的推动作用。他坚信技术革新是历史的必然选择,也是北口大桥索股架设精度检测的最佳选择。


“特殊的客人”带来“特殊的技术”

2020年8月8日,远在北口大桥千里之外的湖北宜昌伍家岗长江大桥迎来了一批“特殊的客人”。他们并非来参与项目实际施工,而是每天深入现场,紧盯着索股上两个随风晃动的发光标靶。往来的工人经过他们身旁时,都会投来好奇的眼神。这批神秘的“客人”,有时一头扎进办公室,一呆就是大半天。

“我想到了”,其中一位“客人”发出孩子般快乐的欢呼。团队迅速围聚在他的左右,又开始新一轮讨论。

原来,这批“特殊的客人”是由中交二航局技术中心、长沙理工大学和“郝博士”带领的北口大桥项目部技术骨干组建的科研团队。在北口大桥主缆正式架设前,他们已在伍家岗大桥扎根了3个月,将研制出智能测量技术的初代雏形,应用于正在进行索股架设的伍家岗大桥,进行智能测量技术的可行性研究。在这里,智能测量技术也经历了从1.0到2.0的跨越。

在科研团队扎根伍家岗大桥期间,遇到雨雾天气,工业相机表面凝结雾气,像是被蒙上了一层纱,数据自然无法确保精度。而北口大桥地处亚热带季风气候,又临近入海口,雨雾天气更是只多不少。帮助“智慧眼睛”恢复视力,是下一步需要解决的问题。

同时,由于长期持续工作,“智慧眼睛”会发热升温,手摸上去也感到发烫。海风带来湿热的潮气,常常浸湿北口大桥施工人员的衣襟,更不用说即将长期笼罩在湿气中的工业相机。在测量调索时,相机每秒需拍摄5张高清画质的照片,6小时的拍摄,留下庞大的采集数据素材。这些素材会马不停蹄地传输给云端软件,再精密的“大脑”,也会卡顿。

汽车雨刮器给了科研团队灵感,何不给“智慧眼睛”也装上迷你雨刮器呢?灵犀点通后,灵感如雨后春笋纷纷涌现,迷你嵌入式计算机和迷你小风扇也被团队相继提出。这么多设备同时帮助工业相机,那就得为它们量身定制一个长方形“小屋”,让它们安新落户。

5公分长的雨刮器,位于相机正前方,帮助恢复“视力”。嵌入式计算机落在相机后方,将大量高清数据素材压缩后再发送给云端软件。迷你小风扇安放在正后方,帮助排热驱汗。至此,智能监测系统正式从1.0版本升级为2.0版本。


新旧工艺的“名誉之战”

“新的技术总是伴随着坎坷,新的智能技术研发应用更不会是一蹴而就的。”说起科技应用过程中的困难,郝聂冰稍加停顿,脸上浮现回忆的神色。

智能测量技术首次应用于北口大桥基准索股架设测量时,就伴随着质疑声。应用新技术之初,工业相机想放在大桥周边的大堤上,定点拍摄索股上的发光标靶,这样相机始终不受风力的影响,测量精度也更准确。然而,大堤距离跨中700余米,远远超过工业相机的拍摄精度。两根主缆之间的施工平台也有近百米,也不足以让工业相机在此“安家落户”。为更好保证拍摄的精度,最终相机架设在了距离标靶50米处的猫道支架上。

然而,测量基准索股时,安装发光标靶的索股在大风中不断扭转,安装工业相机的猫道也在风中不断摇晃,两者毫无章法地在风中胡乱“翻跟头”。这也是智能测量技术1.0和2.0阶段都没有出现的。

“晃动的这么剧烈,新技术能行么?”“还不如人工测量呢!”奚落和嘲讽传入郝聂冰和科研团队的耳中,就像一根刺深深扎进他们心里。但“郝博士”坚信,科技不是一蹴而就的,而是在不断实践中发展完善。旋即,科研团队又踏上了升级技术之旅。

手机在抖动的情况下通过内置陀螺仪装置,可以对拍摄画面进行矫正,这给了他们启发。既然工业相机随着大风不断摇摆无法消除,何不设置陀螺仪对拍摄画面直接矫正呢?由此,防抖功能的3.0版本应运而生。

大桥建设期间,姜聪和团队每日测量前都会分析总结,日复一日提升数据精准度和测量速度。智能视觉识别测量技术也在这里发展完善,再次升级到3.0版,最终实现大风天气下的高精度测量。新旧工艺索股检测技术就像一场无声的较量,同台竞技又互为补充,最终将大桥索股间距控制在1毫米,索股架设工期提前了一个多月。

然而,科研团队却不愿就此止步。安装发光标靶的索股扭转的问题还要继续解决,科研团队又开始向新的、更成熟的技术高度攀登。

目前,在深中通道伶仃洋大桥,两个发光标靶在索股上随风舞蹈。“智慧眼睛”一刻不停地捕捉每一秒风的动向,而不管它们如何在风中飞舞,技术人员都胸有成竹,因为智能监测系统已经升级为性能更加优良的4.0版本,并应用于该项目索股测量。

瓯江烟波浩渺,云雾翻涌,两根主缆纤细轻盈,却宛如有力的臂膀抬起7.7万吨双层钢桁梁。在大桥通车之际,欢笑和自豪洋溢在每一位大桥建设者的脸上。桥梁收费口的车流排起长龙,亦代表了市民对大桥通车的喜悦。

大桥培育的一批又一批技术骨干分布到了新的岗位,而依托大桥孕育的科技成果也被一个又一个大型项目不断引进完善,科技创新的“接力棒”正不断传承……(周蔚卿)

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