李書瑭，李律基

（1.中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510290；2.振華工程有限公司，香港 999077）

0 引言

隨著社會的發(fā)展，“海洋生態(tài)環(huán)境保護”的觀念愈發(fā)深入人心，香港國際機場第三跑道填海工程（簡稱香港三跑工程）是大型填海工程，且位于白海豚棲息區(qū)域，施工區(qū)占用水域約800 hm2，高峰期施工區(qū)船舶數(shù)量達200 條，此類大型海事工程不可避免地對水體環(huán)境、海豚棲息環(huán)境造成影響，因此社會關注度較高。白海豚保護是海洋生態(tài)環(huán)境保護重中之重，傳統(tǒng)的做法是在各個施工點安排海豚觀察員瞭望水面，發(fā)現(xiàn)海豚后予以監(jiān)視，必要時需停工。但該方案實施效果并不理想，存在人員責任心不強、監(jiān)管難度大、成本高、安全風險大等諸多弊端，且人員需求量較大，高峰期共8 組人（2 人/組）進行觀測。項目部一直在尋找一種相對經(jīng)濟的方式，通過對比試驗，最終確定了船端安裝CCTV 結(jié)合人工遠程監(jiān)控的實施方案，實施效果較好。文中對該方案的實施過程予以描述，具有一定借鑒意義。

1 項目簡介

香港三跑工程地處香港離島區(qū)大嶼山赤鱲角現(xiàn)有機場島以北，總投資約2000 億港幣，業(yè)主為香港機場管理局，設計方為英國Atkins，項目環(huán)保顧問為英國Mott Macdonald，項目獨立環(huán)保顧問為美國AECOM。

香港三跑工程填海分為6 個合約，文中工程的合約編號3206 是其中合同額最大的項目。主要施工內(nèi)容包括填海造地、海堤施工、地基處理（水泥深層攪拌樁、排水板、液壓高速夯實）等，填海面積約650 hm2，回填工程量約9200 萬m3，是綜合性大型填海項目。環(huán)保方面具有社會關注度高、環(huán)保要求和標準高、施工和環(huán)保措施透明度高的“三高”特點[1]。

2 白海豚觀察的環(huán)保要求

在當今社會對環(huán)保要求越來越高的大環(huán)境下，海事工程對水體環(huán)境的影響越來越敏感。本項目處于白海豚棲息地，目前全球中華白海豚數(shù)量僅約2500 條[2]，為防止其進一步減少，環(huán)評文件（EIA）對香港三跑工程實施過程中，白海豚保護提出了具體規(guī)定：

1） 承包商須委任第三方專業(yè)人士和經(jīng)過培訓的人士擔任海豚觀察員，每個施工點需至少配備一組（2 人），輪班工作，觀測半徑約250 m，若該水域海豚數(shù)量低于某臨界值時，250 m 的要求范圍將提升至500 m。觀測人員需配備望遠鏡、夜視儀等裝置，并按要求做詳細觀測記錄。

2） 設立海豚管制區(qū)，由委任的觀察員連續(xù)觀察海面情況，一旦發(fā)現(xiàn)海豚闖入施工現(xiàn)場，一切水上作業(yè)均立即停止，直至海豚游離施工現(xiàn)場。

3） 采取全方位的白海豚保護措施[3]。比如：定期檢查環(huán)保帷幕，以免纏繞海豚；機械設備采取減震措施，降低聲吶傷害；控制船舶航速，避免撞傷海豚等[4]。

3 傳統(tǒng)白海豚觀察方式

歷年來，在香港周邊水域?qū)嵤┖Ｊ鹿こ?，必須同步進行白海豚觀察。對于香港三跑工程這種大型填海項目，白海豚觀察歷時長，覆蓋水域廣，從項目開工到后期海堤護面塊體安裝，幾乎貫穿整個建設周期。

由獨立第三方專業(yè)公司共委派十余名專業(yè)人員實施該項工作，覆蓋5～6 個施工點（施工船），每個點安排至少1 組人員（2 人）進行輪流觀測。所有人員均配備了望遠鏡、夜視儀等專業(yè)設備，單人單次觀察時長約30 min，單人累計單次工作時間不得超過12 h，每30 min 記錄1 次觀測狀況。

該種工作方式存在諸多弊端：

1） 人工在船上觀測，存在觀測盲區(qū)。以海堤施工為例，香港三跑工程的海堤施工船舶為橫雞躉，人員通常要在駕駛艙二層平臺進行觀察，船頭部分水域因A 字架的遮擋，形成盲區(qū)，如圖1所示。

圖1 主輔鏡頭平面布置示意圖Fig.1 The main and auxiliary cameras installation layout plan

2） 觀察點（船）更換頻繁，一定程度上影響施工效率。以海堤施工為例，每載次橫雞躉卸料時間約5～6 h，海豚觀察人員需頻繁更換施工點（施工船），因海豚觀察員未及時趕到施工船導致無法開工的狀況也時有發(fā)生，在一定程度上影響了施工效率。

3） 頻繁夜間上落船，存在安全隱患。根據(jù)施工安排，人員每天需數(shù)次上落施工船舶，在夜間或海況較差的情況下上落船存在較大安全隱患。

4） 需配置較多組的人員滿足多個施工點同時開工，人工成本較高。香港人工成本較高，并且海豚觀察員屬于專業(yè)人士，對學歷及專業(yè)均有相關要求，因此人工成本非常高。

5） 人員吃飯、休息極不便利，工作時間不固定，需配備專用交通船。海豚觀察員需在施工船上工作，且工作時間不固定，飲食及休息均無法得到保證。由于工作時間不固定，需配備專用交通船負責人員交通，進一步增加了成本。

6） 不利于業(yè)主及環(huán)保署的監(jiān)管。由于各工作點分布散，距離遠，因此監(jiān)管難度大。部分海豚觀察員責任心不強，觀測工作未按要求嚴格執(zhí)行，導致實施效果不夠理想。

4 替代觀察方案的比選

基于以上的弊端，采用新技術替代現(xiàn)場人工肉眼的觀測方式，初步設想為利用CCTV 巡察海面，采用人工智能自動識別白海豚，智能跟蹤，同步報警；另一種方案是采用人工在監(jiān)控室肉眼監(jiān)控。兩種方案均可有效地減少人員投入，大幅降低成本。

替代觀察方案優(yōu)劣對比見表1。

表1 替代觀察方案優(yōu)劣比較Table 1 Comparison of advantages and disadvantages of alternative observation schemes

通過對人工智能技術的深入了解，發(fā)現(xiàn)市場無類似項目的應用案例，需重新開發(fā)，耗時較長（約3～4 個月），且識別率無法達到100%[5]。該項技術在白海豚自動識別領域應用不夠成熟，更難以說服業(yè)主、環(huán)保署同意該方案實施。

最終選擇第二種方案，將CCTV 攝像頭安裝在船端，安排海豚觀察員在監(jiān)控室監(jiān)控畫面。具體實施方案如下：

在海堤施工船舶橫雞躉艏艉各安裝1 部攝像頭，船尾駕駛艙位置安裝主攝像頭，用于巡航大部分水域，船首安裝輔助鏡頭用于觀測小范圍的盲區(qū)（見圖2）。供電由船上發(fā)電機提供，視頻數(shù)據(jù)通過4G 網(wǎng)絡回傳。海豚觀察員在獨立監(jiān)控室進行遠程監(jiān)控。

圖2 主輔鏡頭實際安裝位置Fig.2 Actual main and auxiliary cameras installation locations

5 模擬驗證試驗

5.1 試驗鏡頭的選擇

鏡頭分為主鏡頭及輔鏡頭，主鏡頭應有20×以上的變焦功能、較好的夜視功能，同時具備雨刷、360°旋轉(zhuǎn)等基本功能[6]。輔鏡頭采用一般的變焦鏡頭，負責小范圍盲區(qū)的觀測。

通過市場調(diào)查，最終選購了3 組鏡頭進行測試，型號分別是：

1） 主鏡頭

①Hikvision：DS-2DF9C435IH-DLW

②Hikvision：DS-2DY9437I5X（D）

2） 輔鏡頭：

Hikvision：DS-2DE4225IW-DE

5.2 驗證試驗

為了驗證實施效果，采用假海豚進行模擬測試，驗證了不同鏡頭在白天、夜間，距離250 m及500 m 的觀測效果。通過實際效果，選出了最佳主鏡頭①，該試驗結(jié)果也獲得業(yè)主、獨立環(huán)保團隊的認可。

6 實施中遇到的問題及解決方案

業(yè)主對于雨天觀測效果，鏡頭巡航時間、方式，距離測量等問題提出質(zhì)疑，解決方案見表2。

表2 相關問題的解決方案Table 2 Solutions to related problems

圖3 方位、距離判斷示意圖Fig.3 Schematic diagram of orientation and distance recognition

7 應用效果對比

截至2021年3月，該方案已在香港三跑工程正式運行1 a 多，運轉(zhuǎn)效果良好，獲得了多方的認可。相比之前的人工現(xiàn)場觀測，優(yōu)勢如下：

1） 觀測覆蓋面更廣，無盲區(qū)，且夜間觀測效果更為清晰；

2） 由于在辦公室觀測，不會因為海豚觀察員未就位而影響開工；

3） 人員工作環(huán)境得到較大改善，方便就餐、休息；

4） 人員不用出海、上落船，消除了安全隱患[8]；

5） 利于業(yè)主、環(huán)保署隨時抽檢，實際實施效果遠好于傳統(tǒng)的觀測方案；

6） 原本需要3 組6 個人的工作內(nèi)容，現(xiàn)方案只需2 人便可完成。實際核算成本相當于之前的1/5，為項目部創(chuàng)造了非?？捎^的經(jīng)濟效益。

8 結(jié)語

新技術的發(fā)展能為各行業(yè)提供新的解決方案，利用CCTV 觀測海豚只是遠程監(jiān)控方面的一個應用，工程人員在項目安全、進度、質(zhì)量監(jiān)管方面應用新的邊緣技術進行實踐，可提高管理質(zhì)效。隨著5G、AI 技術的發(fā)展，或許未來的海豚觀測可自動識別，圖像更為清晰，識別更為準確、并與其他系統(tǒng)形成聯(lián)動，全面替代人工觀測，實現(xiàn)智能識別、動態(tài)跟蹤、健康狀況提醒等多方面的應用。