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四维远见:基于无人驾驶技术的智能施工系统研发纪实(附图)

俄罗斯世界杯买球万博体育官网  发布时间:2018-05-25 14:16:09  来源:四维远见


关键词: 四维远见    无人驾驶技术    智能施工系统    研发纪实   

2017年5月的一天,四川阿坝藏族自治区国电集团大渡河双江口水电站建设的施工现场,一辆无人驾驶压路机自如地前进、后退、转弯、避障,这就是我国第一辆无人驾驶工程车在进行上岗前的测试和练习。这辆车的操控系统就是由以刘先林院士为首的四维远见科研团队研发的。这个基于无人驾驶技术的智能化施工系统,实现了大型工程项目机械设备的自动化控制。

  2017年5月的一天,四川阿坝藏族自治区国电集团大渡河双江口水电站建设的施工现场,一辆无人驾驶压路机自如地前进、后退、转弯、避障,这就是我国第一辆无人驾驶工程车在进行上岗前的测试和练习。这辆车的操控系统就是由以刘先林院士为首的四维远见科研团队研发的。这个基于无人驾驶技术的智能化施工系统,实现了大型工程项目机械设备的自动化控制。

  

无人驾驶压路机

  无人驾驶压路机

  智慧工程应运而生

  大型基础设施建设是国家的战略工程,我国明确提出“十三五”期间要建设机场、水利水电枢纽等大型工程近百个。随着大规模快速的基建工程与高质量要求的施工管理及成本激增的矛盾日益凸显,工程参建单位对优质高效的施工信息化手段的需求更加迫切,我们地信人也开始为施工建设作出矢志创新的努力。早在2008年,中国测绘科学研究院刘先林院士指导的四维远见科研团队就开始进行测绘地理信息技术在工程信息化方面的科研探索,开启了打造服务基础建设的智慧工程的创新历程。

  所谓智慧工程就是要把建设中的设备、材料、人员等管理对象借助物联网技术,实现互联互通与远程共享,通过信息化测绘、数字化施工、智能化监测等手段完成全生命周期的信息化管理。开发团队从前期的考察调研,了解痛点,到中期的边开发边测试,直至最后系统完成交付使用,近十个春秋,他们先后参与了澜沧江糯扎渡大坝、天津滨海高速、南水北调、江苏溧阳抽水蓄能、山东蓬莱填海造陆等22个工程的建设施工。创新团队还为不同行业完成定制化系统开发,不断优化升级,实现了水利水电工程、机场建设、公路施工、桥梁建设、港口填海工程等建设领域的应用,实现经济效益近4000万元,大大提高了传统基建项目施工的数字化管理水平,行业提质增效效果明显。

  

全生命周期的信息化管理

  全生命周期的信息化管理

  智慧新利器——无人驾驶技术

  科技的发展日新月异,新的国家战略必将催生出新的创新科技。2015年,国务院印发的《中国制造2025》中就明确提出,要提升自主设计水平和系统集成能力,突破共性关键技术与工程化、产业化瓶颈,实现智能优化控制和智能化管理。于是,在国家积极倡导自主创新,实现产业升级的科技变革中,科研团队又开始了对智慧工程系统新的技术探索。

  近年来,北斗卫星技术逐步成熟,无人驾驶技术热度不断攀升。智慧工程团队利用自己8年的技术和市场积累,在中国测绘科学研究院青年科技创新支撑计划的支持下,开始探索工程机械智能化关键技术,力争实现大型工程多机联合无人驾驶作业。经过一年多的努力,他们攻克了全息三维地图下施工作业路径的自动规划,自动行驶、振动及转向控制,压路机自动避让及紧急制动,以及施工过程的自动纠偏等关键技术,从理论上实现了基于无人驾驶技术的智能施工系统。该系统具有实时、自动、智能感知、高精度等特点,可以为施工机械的动作决策提供算法支持,实现整体施工的无人化指挥和智能调度。

  

智慧工程施工管控平台

  智慧工程施工管控平台

  

智慧工程施工管控平台

  智能终端

  科研成果的论证必须走出实验室,于是便有了开头所述的首次系统测试。在双江口水电站测试时可谓一波三折,技术人员从2017年5月到8月三次前往施工现场,累计测试时间近两个月,测试期间遭遇了九寨沟7.0级地震,导致工地断电,无法通讯,加之工地周边洪水侵袭,无情的天灾使得第一次测试工作艰难进行,但测试结果证明了基于无人驾驶技术智能施工的可行性。

  如果说第一次测试只是检测施工车辆无人驾驶时的运行状态的话,那么如何让无人驾驶技术为智能施工服务,如何通过控制无人驾驶车辆自动作业,达到提高施工效率,降低施工成本的目的,如何将系统由原来的过程监控升级为过程控制,进一步提升工程质量,这些才是验证研发成果的关键所在。

  

天府新机场测试现场

  天府新机场测试现场

  西南地区最大的航空枢纽成都天府新机场就是基于无人驾驶技术的智能施工系统的二次测试现场。作为工程中最重要的场道建设,通过无人驾驶车压实作业来实现自动精准施工,是建设过程的重中之重。这次测试,技术人员用自主研制的智能决策系统同时对多台压路机进行作业控制,并按照施工要求,以厘米级的精度进行场道压实填筑,实行整体施工系统的无人化指挥和智能调度。经过现场质检单位检测,填筑施工单元一次性合格率为100%,较传统人工驾驶方式,人力成本降低了70%,施工速度提升了10%。由此可见,基于无人驾驶技术的智能施工系统完全具备监控整个施工过程的能力。不久的将来,系统还将实现同时控制集群无人驾驶工程车作业,那时,在确保施工质量的前提下,效率会成倍提高,成本会大幅下降,为实现大型工程建设精细化管理提供有力的技术支撑。

  其实,无人驾驶技术只是智慧工程中“智慧”的表现形式之一,系统的技术含金量远不止于此。譬如团队自主开发的整体施工系统的指挥和调度平台;在大型施工机械上进行GNSS、姿态、振动等多传感器集成方法;在恶劣施工条件下,基于全息三维地图环境中重型施工机械的动作决策和智能控制算法;多机联合无人驾驶施工管理模式等都是具有突破性的创新性成果。其成果可拓宽应用于大方量的堤防、道路路基、港口码头、土石方填筑等基建工程施工中,会有力的推动我国工程建设领域的科技水平。

  

应用范围广

  应用范围广

  创新明志 创业图强

  十年磨一剑,没有哪一个成功的创新成果是“顺产”的,智慧工程的研发过程更是非艰苦一词所能概括。很多大型基建工程通常设在人烟稀少,地势险要且偏远的山区,环境异常艰苦,而工程应用的技术创新又决不能闭门造车。为了深入了解施工建设的技术需求,不断提升智慧工程系统的使用体验,高质量完成甲方的委托任务,不足十人的核心研发人员驻扎在工程现场一线不下百次,与工人同吃同住。一个研发人员仅2017年一年的出差天数就达到了233天。团队负责人的女儿出生时,他在澜沧江边,儿子出生时,他又在大渡河畔,只能通过照片看到儿女初到人间的模样,幸福伴着心酸!

  创新的主体在企业是国家定位。为了更加专注的为工程领域服务,2016年5月,在中国测绘科学研究院党委的支持下,四维远见的工程信息化创新团队在泰山脚下成立了四维卓识公司,完成了团队由创新到创新创业的转型。短短一年多的时间,他们不仅在科研投入仅数十万元的条件下,实现了超过十倍的经济效益,而且还收获了12项软件著作权,3项实用新型专利,5项发明专利以及多个创新成果奖。

  

荣誉

  荣誉

  

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  四维卓识无人驾驶

  

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  亮相展会

  四维卓识是测绘地理信息企业科技创新的代表,更是中国测绘科学研究院支持院属企业创新的缩影。在刘先林院士的指导下,中国测绘科学研究院的推动下,智慧工程系统受到了原国家测绘地理信息局库热西局长的高度关注,多次在公开场合赞扬基于无人驾驶技术的智能施工系统的科研成果意义重大,既创造了良好的经济效益,也必将让信息化测绘技术的创新成果在基建施工领域大有作为,创造更高的社会效益。

做好产业规划  推动产业升级
责任编辑:万博体育官网编辑部 feng

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