云廬科技：安防+華為云EI背后的故事

工程全生命周期的健康監測是一個跨學科、多領域融合的行業，北京云廬科技有限公司致力于通過對全過程的監測數據分析，及時發現工程中可能出現的問題，避免或減少工程質量和安全事故的發生。本文揭示了云廬科技如何攜手華為云，打造全球領先的結構健康監測物聯網大數據平臺，用新的技術守護工程安全。

工程安全事關重大

眾所周知，安全事故事關重大，無論是智慧城市還是智慧交通，都離不開工程安全的保障，而工程事故有可能是發生在運維的階段，也有可能是發生在施工期。目前，世界上多個國家把基礎設施的災變機理、預測方法等，納入到未來的重要規劃中。同時，基礎設施災害的發生，往往既有自然因素的影響，也有人為因素的影響。天災可以通過對環境的預測，如氣象、水文、地質災害來預報，人禍可以通過法規、設計和在線監測系統來避免。

云廬科技希望打造貫穿于工程全生命周期的健康監測系統，通過對施工過程的監測數據分析，及時發現工程中可能出現的問題，避免或減少工程質量和安全事故的發生。通過對運維階段的監測數據分析，可以有效掌控運維期間結構的使用情況和發展趨勢，為養護決策部門提供數據的決策支撐。而對施工期的監測和運維期檢測數據的分析，又可以為設計階段提供很好的借鑒作用。

顧名思義，結構健康監測和醫學上的健康監測有點接近，都是通過采集數據進行分析，最后給出診斷和治療的結論。結構健康監測已經發展了20多年，目前大部分應用還處于利用傳統的傳感器，收集、采集數據的水平，無法對數據進行正確有效的分析。

這個行業是一個跨學科、多領域融合的行業。首先，我們需要有傳感器、網絡、云平臺以及系統集成等技術支持，也需要計算力學，以及建筑、橋梁、水利等專業技術的支撐配合。另外，我們還需要對數據建模，進行大數據分析，以及基于人工智能的數據挖掘。同時，我們要得出有效的結構損傷識別情況、結構剛度矩陣修正與重分析，還要進行結構的壽命預測等。

云廬安全監測平臺守護安全

云廬科技結合華為云EI開發的系統，可以通過分析和識別，及時發現安全隱患，在結構可能發生危險的萌芽狀態提前預警，為施工和運維部門提供數據與信息的支撐。我們大概采用了華為云50余項平臺開發模塊，所有的服務都是基于華為云服務運行。我們使用了包括數據存儲服務在內的中間件，以及ModelArts的機器學習、深度學習、圖象識別等各種平臺。

具體來講，云廬科技基于華為云EI開發了五大應用場景。

場景一：數據采集

場景一是數據采集，例如可以采用一個光纖傳感器，將數據傳輸到采集設備，再接到現場主機，傳到云上，整個部署非常麻煩而且成本高昂。隨著萬物互聯趨勢的不斷加深，我們采用華為的IoT模塊可以使其接入更加便捷。我們還采用華為的邊緣計算模塊，使數據得到及時處理。而且，我們通過華為的邊緣端還可以接入多種傳感器的數據，一機多用。

隨著邊、端和云的協同，整個設備的成本下降70%以上，系統響應速度提高了2倍。我們通過華為的邊緣計算模塊，可以使無效的數據量傳輸減少三分之二，使有效的數據量傳輸提高50%以上。

場景二：確保數據的一致性

場景二是確保數據的一致性。數據采集的整個過程中，參與的部門眾多，人員復雜，工程生命周期長，而且面臨頻繁的各種變更，怎么保證數據信息和實物信息的一致性，是大家面對的共同挑戰。我們基于華為區塊鏈平臺，將圖紙、合同等通過區塊鏈統一分發，使從業主、規劃、設計、施工到運維等各環節的數據和內容保持統一。

場景三：結構健康預測

場景三是結構健康預測，這其中，我們最想利用的是及時得到建筑物的信息，如果某個建筑物有壞點，我們希望及時更換，以避免事故的發生。所以，我們需要對建筑物的壽命和健康狀況進行有效預測，正如人不能兩次踏入同一條河流，建筑物的承載力也是隨著時間的變化而變化的。

基于實測的環境荷載，如風、溫度等，結合結構真實的響應情況，進行剛度矩陣的修正。這個過程可以以系統的總體矩陣為修正的對象，也可以以設計參數，如密度、彈性模量、約束條件等作為對象，得到建筑物當前承載能力的真實狀態。我們再通過能預測得到的，如風速、風壓、溫度等因素，就可以對建筑物的結構響應進行真正意義上的預測。我們在華為云機器學習工程師的幫助下，可實現預測準確度接近90%。

場景四：施工規范自動監測

場景四是施工規范自動監測。隨著建筑工業化的發展，現在有很多新型建筑形式產生，比如我們稱為住宅產業化的結構。它是一種裝配式的，不在現場進行澆筑，把構件運到現場進行現場拼裝。住宅產業化是現在比較成熟的產業，已經在很多發達國家進行了應用。我國已明確提出到2020年，裝配建筑占新建建筑的比例要達到20%以上，2025年要達到50%以上。這個行業會有突飛猛進的發展，蘊藏著巨大的市場商機，也肯定會有一些急需解決的技術難題。

比如，怎么保證上下樓板在貫通的過程中得到強度的保證，這就要求所有的灌漿孔都要灌滿，以前對現場的照片要人來識別，效率非常低，我們基于華為云ModelArts的深度學習圖象識別模塊，可以對灌漿孔的圖片進行有效的識別，判斷出哪些是灌滿的、哪些是未灌滿的、哪些是穿線管道。通常，上傳一百張現場圖片就可以進行有效的識別，有效識別率接近80%，這種工作可以使檢查部門的效率提升50%以上，同時使施工的差錯率降低30%。

場景五：結構損傷識別

場景五是結構損傷識別。以一個體育場館的建筑為例，隨著時間的發展，它會受到疲勞、腐蝕以及老化的影響，這個建筑不可避免地會產生一些損傷點。我們怎么找到這些損傷的部位，并且定義出損傷的情況，是比較重要的任務。另外，在建筑物上布設傳感器，只是布設了一部分。這是因為傳感器布設不能影響結構物原有的結構性能，而且出于經濟的考慮不可能布設得特別多。所以，我們需要布置盡可能少的傳感器，又要盡可能得到真實的建筑物性能情況，這要求我們對數據進行力學反演和損傷識別。

以前的應用大部分都是針對幾根桿件或者幾塊板識別，通過華為云ModelArts，我們現在可以識別相對復雜的損傷?；谌A為云的EI平臺，我們可以使力學仿真效率提升100倍，真正實現從數據到本質、從局部到整體、從監測到預測的整個過程的識別。

在未來，我們希望拓展低能耗、低成本的物聯網應用，以提升運維管理的效率和降低成本;我們希望開發合理的結構健康監測平臺，將安全隱患消滅于初期，為智慧城市和智慧交通的發展添磚加瓦;我們希望打造工程健康監測領域的大數據平臺，促進整個產業鏈的共同發展。概括而言，云廬科技希望攜手華為云EI共同守護美好安全的生活。本文作者為云廬科技CEO王長欣，文章來源華為《營贏》雜志 【責任編輯/林羽】

來源：IT時代網

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