XX城墙监测预警系统建设需求

XX城墙监测预警系统建设需求一、项目建设背景XX城墙全线存在着大量不同程度的各种安全隐患点，并近些年已发生了多起险情，包括城墙的局部坍塌。虽近期XX城墙实施了保护工程，对危险部位进行了修缮加固，但因城墙的结构特点以及文物属性，保护工程实施后的XX城墙安全状况仍存在着较大的不确定性，需从管理手段上弥补和提高城墙的安全性。为及时发现并精准掌控XX城墙的安全隐患，确保人员安全、文物安全和景区安全，确保安全度汛，建设XX城墙监测预警系统。二、项目建设目标1.建设XX城墙监测预警系统，通过技防+人防，实现XX城墙全天侯的结构安全监测和预警，提高城墙的安全管理能力；2.建设XX城墙监测预警系统，精准把控城墙结构安全隐患，实现XX城墙的预防性保护；3.建设XX城墙监测预警系统，通过数字化平台，打通各行业信息壁垒，实现各方信息共享和联动，提高应急响应能力和综合管理能力，提高城墙、周边群众及游客的安全保障能力，提升城墙以及临海城区的防洪能力。三、项目建设内容1.XX城墙结构安全勘查评估：勘查评估对象为城墙全线，勘查评估内容包括现状残损和病害的勘查、内部状况的勘察、历次修缮加固情况、已有各项监测数据的分析、安全评估等；2.XX城墙监测预警建设实施方案：根据XX城墙结构安全勘查评估成果，结合现场实施条件，编制XX城墙监测预警建设实施方案，包括监测对象、监测内容、监测指标、监测方式、测点和设备布置，监测设备选用，以及其他各项监测技术参数及设备要求的设定等。对于城墙的监测预警，需科学、经济、合理、有效，需顾及全线，需突出重点部位和关键指标，重点部位包括沿江段的四个瓮城和马面，山上段的1#~4#敌台间、邻卫校处、揽胜门城墙遗址段，以及其他残损和病害严重处等；3.XX城墙监测系统设备采购、安装和调试，具体设备名称、数量及性能参数如下：序号设备种类单位数量性能参数备注1传感器（均自带安装夹具）深层土体位移计（光纤光栅型）组145米长，双侧各设5个应变计，共10个应变计。应变计标准量程：±1500με；测量精度：±0.25%FS；分辨率：≤0.1%FS；波长范围：1525～1565nm；连接方式：FC/PC或熔接。内置式测墙背土体水平位移，钻孔费用另计。2墙体矩阵位移计（振弦型）组36每米一节，共5节。测量范围:-90°～90°(单节)；分辨力:15″（单节)；精度:10′(单节)；温度测量范围:-20~60℃；耐水压:2MPa。市电和太阳能双供电方式，网络和无线双接口。外置式测墙外鼓外倾，太阳能按需另配。3近景相机套25像素：800万；变倍变焦：数字+光学；云台，自动巡航，球型；存储方式：硬盘+内存卡；供电方式：电源供电；红外夜视；防水防尘。市电和太阳能双供电方式，网络和无线双接口。安装于城墙、周边建筑以及已有竖杆等。如需立杆，另配。4位移计（光纤光栅型）支20标准量程：0-200mm；分辨率：0.1mm；波长范围：1525nm～1565nm；连接方式：FC/PC或熔接。5位移计（振弦型）支5量程：100mm；分辨率：0.001mm；精度：0.1mm。电池供电，自带解调和无线模块。为无法布线处应用。6激光水平位移计（振弦型）套35量程：25m；精度1mm；分辨率0.1mm；激光寿命>50000h。市电和太阳能双供电方式，网络和无线双接口。需具有无线模块。测外鼓外倾。太阳能按需另配。如需立杆，另配。7含水率计（振弦型）支5测量范围：0~100%RH，分辨率：1%RH精度：±4%RH。市电和太阳能双供电方式，网络和无线双接口。需具有无线模块。测土体的含水率（渗水情况）。太阳能按需另配。8水压计（光纤光栅型）支5标准量程：700kpa,1,2,3mpa；分辨率：≤0.1%F.S波长范围：1525nm～1565nm；连接方式：FC/PC或熔接；内置温补；量程（MPa）：≥0.2。9倾角计（光纤光栅型）支10标准量程：±5°；分辨率≤0.1％F·S；精度±0.25％F·S；波长范围：1528nm～1568nm；量程：±15°。10倾角计（振弦型）支5量程：±30°；分辨率：0.001°；精度：0.02°；无线一体化设计，电池容量19Ah。电池供电，自带解调和无线模块。为无法布线处应用。11振动传感器（振弦型）支5量程2g，三向，可阈值触发，100hz采样频率，采集发送一体化。为高频动态。市电和太阳能双供电方式，网络和无线双接口。需具有无线模块。太阳能按需另配。12密集式应变光纤个3000直径（mm）：2.5；应变测试量程（με）：20000；精度（με）：±2；光栅中心波长（nm）：1528~1568最小弯曲半径（cm）：5.0；最大拉断力（N）：＞50；工作温度（℃）：-20~80。13机房设备光纤光栅解调仪（32通道）台2通道数量：32；频率：1-1000Hz；波长范围：1525～1565nm；精度：±1pm；分辨率：1pm；扫描方式：所有通道并行扫描；全光谱；光学接口：FC/APC；通信接口：100M以太、GPRS通信模块；工作温度：-10℃～＋50℃；存储温度：-20℃～＋60℃。自带无线传输模块，数据直接上传和接入工控机两种模块。14密集式应变光纤解调仪（8通道）台1通道数：8；波长测量范围（nm）：1528~1568；波长分辨力（pm）：1；波长重复性（pm）：±5；动态范围（dB）：30；单通道解调频率（Hz）：0.1；单通道测试距离（km）：1；单通道测点数量（个）：＞1000；光纤端口规格：FC/APC；通讯接口：以太网、3G/4G；输入电源：AC220V，50Hz；尺寸（mm）：482*270*81。自带无线传输模块，数据直接上传和接入工控机两种模块。15采集箱（8通道）台1可接7个振弦传感器，10个RS485传感器。16工控机台1i5-8500/无驱/300W16G内存/2T硬盘/定制CentOS7.8系统。为监控室采用。17路由器个1三层千兆网管以太网交换机；8个10/100/1000TX以太网端口支持GE、10GE、40G端口聚合，支持静态、动态、跨设备、8端口链路聚合。为监控室采用，为工控机联网使用。18机柜个119英寸标准网络机柜，前配网门，后门平板网门，高42U。为监控室采用。19显示屏只127英寸，高清IPS技术，屏幕刷新率：60Hz，分辨率：1920*1080，屏幕尺寸：23.5-24英寸。为监控室采用，非大屏。20网络交换机千兆台148口带配置21协议转换器机架台316/14槽插卡式机架2U带电源。22集线器台1RS485集线器24路。23协议光转换器对60RS485光电转换/光以太转换器。24电源个55AC-DC-24V/12V3A。25光缆接线盒个5032芯/12芯。26空开个16AC220V40A。275G路由器台2支持移动/联通/电信三网合一。28光缆终端盒台2机架式多接口。29配件防水接头个500为预留的太阳能供电。30太阳能只5为预留的单独无线传输。31无线模块个532芯,，单模单芯；金属螺纹管加金属编制网双层铠装；抗拉力>1000N。32室外铠装光缆米25002芯,，单模单芯；金属螺纹管加金属编制网双层铠装；抗拉力>1000N。33室外铠装光缆米4000D100。34PE塑料保护管米500D32。35PE塑料保护管米3000RJV3*8。36电力电缆米1000RJV3*6。37电力电缆米1000RVV3*2.5。38电源线米2000300*400*200。39室外箱台15定制。40保护罩个120除上述表格中所列监测设备的常规安装和调试外，还需专项安装的项目如下：序号专项安装项目单位数量要求1城墙顶面钻孔组14用于安装内置式深层土体位移计。2表面勾缝米3000密集式应变光纤安装后灰缝修补。3已有摄像头矫正、标定个15包括摄像头定位和角度测量、被拍摄物点云测量和图片校正、特征点设置等。4近景相机矫正、标定套20包括摄像头定位和角度测量、被拍摄物点云测量和图片校正、特征点设置等。5近景相机竖杆及其基础架设套5包括基础开挖、基础砼浇筑、竖杆立设等。XX城墙监测预警管理平台开发：包括需求调研、页面设计、平台软件开发、调试、部署和培训，包括BIM可视化前端和移动端。平台主要功能模块、功能和要求描述如下表：序号终端功能模块功能和要求描述1用户登录自建平台用户体系登录鉴权支持平台用户的登录和信息获取，支持移动端扫码登录后台管理系统。2城墙监测预警系统系统管理用户管理主要用于对系统的用户进行统一的定义和管理。3角色管理对各种不同的权限进行归集整合，形成各种不同的角色，把各种角色赋予不同的用户，使用户能进行各种相对应的操作，满足各个用户的多样化需求。4系统日志为保障业务系统的安全可靠，需建立一个安全稳定的日志中心，通过日志中心将各类用户的操作进行整合归纳，优化数据结构、提取关键数据，实现用户操作的实时记录，确保数据和平台的整体安全，做到有迹可循，有据可查。5系统字典管理支持系统字典的增删改查，支持系统字典的导出操作，支持通过模板批量导入系统字典。6文物本体和环境要素管理文物本体和环境要素列表按空间和管理关系，对城墙文物本体和环境要素进行分区、分段管理；支持分区分段按类型、各状态、各信息等进行检索和统计。7文物本体组成管理根据监测预警需要，按形制和组成关系，对城墙各分区分段的文物本体进行逐层细分，并按逻辑关系组成树状组织进行管理；支持文物本体组成按类型、各状态、各信息等进行检索和统计，支持列表管理和树状管理两种模式。8监测项目管理监测项目列表具体监测工作按项目进行管理。支持项目按类型、各状态、各信息等进行检索和统计，支持项目与文物本体和环境要素或与其组成的绑定。9项目进度条制定项目进度流程，根据项目下的任务执行情况，自动判定项目的状态，生成项目管理进度信息。10项目的预警提醒项目预警提醒功能，可根据项目时间和进度情况，自动判定项目执行异常情况，并向相关人员发送项目预警提醒信息。11项目字典管理支持项目字典的增删改查操作，支持项目字典的导出操作，支持通过模板批量导入项目字典。12任务管理任务列表监测数据采集、数据处理、分析评估、预警和处置等，均按任务分派和执行的方式进行组织管理。支持任务按类型、来源、状态、各信息等条件进行检索统计。13任务流编辑器支持任务流自主编辑功能，管理员可定制任务的相关条件，便于任务流程调整。14任务进度条任务进度条功能，每种类型的任务在创建下发后，将会自动判定任务的状态，同时根据每个任务类型的不同生成对应不同的任务进度条。15任务提醒任务提醒功能，特定任务类型需要具备定期任务下发功能，系统能自动发送任务提醒至任务相关人员。16采集管理指标管理将城墙监测所需的各项监测内容具体量化为指标进行数据存储。支持指标信息的输入和维护；支持对指标进行筛选、搜索、查看。17设备管理如传感器、监控摄像头等硬件设备。设备采用列表管理，支持设备信息的输入和维护；支持对设备进行筛选、搜索、查看。18测点管理指标下设置测点并进行管理。测点采用列表管理，支持测点信息的输入和维护；支持对测点进行筛选、搜索、查看。19数据接入硬件设备数据接入外贴式传感器在线检测设备接口开发对接，接入传感器数据。20内置式传感器在线检测设备接口开发对接，接入传感器数据。21监控摄像头数据接入，便于监控摄像头调取查看。22人工录入监测数据的人工录入，并提供数据导出功能，为平台运行提高维稳性。23数据管理数据管理对平台各类数据，包括监测原始数据、计算数据、预处理后数据、各类分析数据、评估预警数据、处置数据等进行管理，支持数据的输入、维护、检索等功能。24数据预处理按设定好的算法对数据进行去噪、降噪处理，显示和查询其他去噪、降噪结果。25数据统计分析按设定好的规则对数据进行统计分析，显示和查询统计结果。26数据规律性分析按设定好的算法对数据进行规律性分析，显示和查询数据规律性分析结果。27数据趋势预测按设定好的算法对数据进行趋势预测，显示和查询数据趋势预测结果。28数据归档支持城墙数字归档功能，针对运行时数据库做定期数据归档，支持对归档数据的查看查询等操作。29监测预警管理分级预警对不同类型的预警内容进行预警分级，根据预警等级制定合理的预警信息发送、处置、消警等闭环流程。30预警研判支持算法研判，依据指标信息指定分析研判方式方法，根据研判结果触发分级预警流程。31研判规则设置预警研判规则自定义设置。32监测报告平台自动收集相关基础数据、监测数据、数据处理结果、分析评估结论、预警和处置过程等信息，自动按已设定的报告格式生成相关监测报告。33消息通道对接对接消息通道，利用通道与钉钉群组建立协同机制，巡查告警信息通过钉钉群组自动发送给制定运维群组并提醒具体负责人。34项目参与人员和单位管理项目参与人员管理项目参与人员信息管理，支持对项目参与人员进行维护、查看、搜索等操作。35项目参与单位管理项目参与单位信息管理，支持对项目参与单位进行维护、查看、搜索等操作。36资质证书管理资质证书信息管理，支持对资质证书进行维护、查看、搜索等操作。37库管理指标库为统一监测数据的内容和格式，设置监测指标库；支持指标库内指标的维护、查看、搜索等操作，支持指标下自定义参数，支持指标库指标引用的查询和统计。38任务库为方便用户自定义各种类型的监测任务，设置任务库，包括人工采集任务、人工数据处理分析评估任务、人工处置任务等；支持任务库内任务的维护、查看、搜索、统计等操作，支持任务库任务引用的查询和统计。39方式方法库包括数据计算、预处理、统计分析、规律性分析、趋势预测、评估、预警等的算法规则，以供指标定义时引用。40BIM可视化－大屏和首页展示三维场景展示天气光照渲染设置、场景视图切换、三维场景多种视角、支持晴天、阴天、雨天、夜晚展示。41三维模型渲染各种模型及内部结构按模型树组织和模型个性化配置进行渲染显示，包括倾斜模型、点云模型、实体模型、矢量数据、全景照片、标绘等；支持模型整体及内部模型的自动定位切换显示；支持模型整体及内部模型的选中识别等。42倾斜模型加载展示倾斜模型大数据量的动态缓存加载展示，包括各单体化模型。43点云模型加载展示点云模型大数据量的动态缓存加载展示。44实体模型加载展示实体模型大数据量的动态缓存加载展示，包括各层级的子模型。45其他数据加载展示包括矢量数据、全景照片等加载展示。46漫游动画播放轨迹飞行漫游设置、飞行漫游动画播放、漫游文字动态介绍等。47统计信息展示统计信息的展示，具体包括档案信息、残损和病害信息、监测预警信息、任务信息等的统计展示；按城墙的部位和组件类别，采用各种统计分析图表等方式显示统计信息；不同权限用户显示不同的内容和采用不同的显示形式。48档案信息展示各时期城墙数字化档案资料展示；采用矢量图层、模型、图片的叠加切换和介绍图文表单的联动；不同权限用户显示不同的内容和采用不同的显示形式。49残损和病害信息展示各时期城墙残损和病害资料展示；采用矢量图层、模型、图片的叠加切换和介绍图文表单的联动；不同权限用户显示不同的内容和采用不同的显示形式。50监测预警信息展示城墙各类监测预警信息的展示，具体包括变形测量、视频识别、移动端巡查和硬件监测设备等的监测和预警；不同权限用户显示不同的内容和采用不同的显示形式。51任务信息展示城墙各类任务的展示，具体任务包括数据采集、巡查、应急处置等任务；按区域和日期查询任务记录，打卡位置、路径、事件的显示等；不同权限用户显示不同的内容和采用不同的显示形式。52BIM可视化－模型和数据管理城墙部位管理城墙各部位的管理，采用分段分级组成树状进行管理；支持部位查询、部位范围显示、定位、部位详情展示等。53档案管理构建城墙档案信息与城墙结构组件之间的关系，包括各类档案信息的显示、查看、检索、统计、录入、编辑、上传、下载等。54残损和病害管理构建城墙残损和病害信息与城墙结构组件之间的关系，包括各类残损和病害信息的显示、查看、检索、统计、录入、编辑、上传、下载等。55监测预警管理构建监测预警信息与城墙结构组件及测点之间的关系，包括指标管理、测点管理、各类监测预警信息管理等。56任务管理构建城墙任务信息与城墙结构组件及测点之间的关系，包括各类任务的手动和自动创建，任务的查看、检索、统计、导出等。57模型树状管理将各类模型、各个模型以及实体模型自带的内部子模型，包括倾斜模型、点云模型、实体模型、矢量数据、全景照片、标绘等，通过统一的坐标系按组件方式分层分段组织起来，并分别与城墙各部位进行关联，组成树状组织来进行模型管理，城墙部位、数据、模型互相间关联，实现BIM化。58模型显示管理各类模型，各种渲染显示方式和渲染显示参数的调整，包括模型位置、比例、角度、透明度、颜色、层叠顺序、显示隐藏等的调整。59地图工具查询、测量、截图、地图要素管理等。60图形绘制支持点、线、面等简易图形绘制。61三维符号库通过内置符号图标库，进行多种点图标标绘。62三维模型库管理模型库的查询、管理、上传更新、展示。63模型个性化配置用户可设置模型类型名称、位置、比例、角度、透明度、颜色、层叠顺序等。64模型动画交互联动用户任务、监测点与模型的联动，包括告警高亮、场景定位、点击选中、弹框、显亮、轮廓等。65移动端我的关注关注测点可对移动端测点列表进行关注，并支持在我的关注列表中查看关注测点数据信息，支持取消关注操作。66关注对象可对移动端对象列表进行关注，并支持在我的关注列表中查看关注对象数据信息，支持取消关注操作。67任务处理任务列表可在移动端填写提交当前进行中的任务，支持历史任务数据与测点历史数据查看。68任务处理可在移动端进行当前进行中的任务处理，并支持在任务执行的过程中，进行任务测点添加，提高监测灵活性。69监测预警提交预警移动端用户可在移动端应用内主动新增预警信息并提交。70查看预警可在移动端内主动查看监测预警系统后台下发的预警信息，并可点击进行查收操作。71BIM可视化－移动端模型和数据展示三维场景查看三维场景的移动端适配，包括场景视图切换、三维场景多种视角。72三维模型显示三维模型的移动端适配，包括适配屏幕尺寸、手指触屏操作等。73各类信息和数据展示各类信息展示的移动端适配；包括各类信息的三维弹框、信息与模型部件或测点相关联；具体信息包括城墙各部位信息、档案信息、残损和病害信息、监测预警信息、任务信息等。74移动端巡查管理巡查路线展示，以及巡查任务管理、巡查数据录入等。75APP端APP端配合业主提交上架APP端。76实施交付系统部署系统部署和初始数据配置基于采购单位提供的政务云平台部署环境，部署安装系统，包含底层数据库，基础组件，应用系统，网关，监控告警安全等辅助系统。为了系统正常运行，初始录入基础字典，码表，核心基础数据等。本项目部署所需的云资源以及系统等级保护测评等相关费用需采购单位自理，不包括在本次招标内，需确保系统正常稳定运行。77培训交付培训交付为客户移交系统和正常使用系统进行的培训，资料讲解和系统交付。78平台维护平台维护平台维护平台交付并开始试运行后三年的维护。XX城墙监测预警管理平台专项算法开发：包括数据采集、数据处理分析、预警评估等的专项算法开发。专项算法内容、功能、要求如下表：序号专项算法类型专项算法功能和要求描述1XX城墙病害和风险识别应用植物根系识别算法识别墙面根系和墙脚场地根系等。判断植物根系生长程度与生长曲线，针对城墙材料和外形的特点以及城墙上植物根系生长的特点，补充样本进行深化训练和完善算法适用性。2裂缝（拉脱）识别算法识别墙面开裂、拱券开裂、城墙顶面铺地与墙垛间开裂（拉脱）、城墙顶面铺地开裂（拉脱）、捍城与主城墙间拉脱等。结合机器学习、图像处理和特征工程等方法，研发裂缝识别算法，对提取出的裂缝特征进行分类识别以及判定，在此基础上，判断裂缝（拉脱）发展情况。3周边大型车辆通行识别算法基于目标检测算法，对城墙周边道路通行的各类大货车、公交车等大型车进行分类检测，针对城墙所需车辆识别的场地特点以及所需车辆识别的范围，补充样本进行深化训练和算法适用性完善。4XX城墙形变发展识别应用城墙墙顶下沉和外闪变形识别算法识别和提取城墙墙顶的轮廓（外轮廓和转角边等）。通过对不同时期的轮廓线进行叠加对比识别城墙下沉和外闪的变形发展。5城门洞拱轴线变形识别算法识别和提取城门洞拱券的轮廓（外轮廓和转角边等）。通过语义分割、识别等算法对不同时期的轮廓线进行叠加对比识别城门洞拱轴线的变形发展。6侧墙外鼓形变识别算法识别和提取某区域的双向多条轮廓。通过语义分割、识别等算法对不同时期的轮廓线进行叠加对比外墙外鼓的变形发展。7XX城墙形变发展量化应用视觉图像配准算法开发和研究定点定焦高清相机（或高清摄影机）定时拍摄照片；系统自动创建该图片中某些显著特征点的相关参数，并在后续每次的照片上，通过图像识别算法，计算这些特征点参数的前后变化，同时确保识别的正确性和精度。8古城墙位移分析监测算法研发古城墙位移分析监测算法。利用多台相机测量相机和拍摄物体的三维坐标，创建显著特征点。根据特征点像素定位的变化，推算视角、位置的变化情况，进而预测监测古城墙的位移变化。9XX城墙监测数据处理应用数据粗差识别算法针对各类监测数据，包括变形测量数据、设备在线采集数据、巡查数据等。通过统计分析、数据分布模型、机器学习等方法，对城墙监测数据进行智能化识别和处理，识别监测数据粗差，提高了城墙监测数据的质量和可靠性。10数据降噪算法实现数据降噪算法的关键要求包括建立基于深度学习等机器学习方法的模型，通过使用大量样本数据进行训练，确保模型能够学习数据中的时序依赖性和空间相关性，并最终实现精确的噪声去除，提高数据的质量和准确性。11数据关联性分析包括不同指标间（包括监测指标间、监测指标与基础数据间等）的关联性、相邻测点间的关联性分析等。基于算法模型挖掘不同指标间和不同测点间数据的内在关系，以实现数据的相互验证、自动补全以及相互间的量化关系。12形变规律性分析和趋势预测算法针对监测点时序样本监测数据、机器学习后预测数据、判定数据等，分析判定数据和监测成果中的影响因子。在此基础上，应用ARMA、LSTM等多种时间序列模型进行样本数据训练。通过采用μ模型、T模型、λ模型、F模型等对影响因子和预测结果进行评估，从而确定各监测点的最优预测模型。13XX城墙监测预警处置应用监测数据知识图谱系统每日生成监测数据、任务数据、分析数据。基于这些数据信息，对城墙监测预警系统各区域范围的数据进行二次建模加工，为评估、预测、预警、处置模型提供数据知识支撑，并构建监测数据知识图谱。14预警值自动修正算法研发预警值自动修正算法实现城墙监测预警处置的准确性和及时性，通过监测数据及变形趋势预测的正确性与预测预警事件的判断正确性进行关联对比，为经过补全后的监测数据及变形趋势预测模型进行实时自动修正，提高预警准确性。6.XX城墙监测预警管理平台所需三维模型的制作、已有数据的整理录入（具体数据由建设方提供）、平台的初始设置等；7.XX城墙监测评估、预警、处置方法和标准的研究制定，预警值的研究设定，预警处置预案的编制等；8、平台交付并开始试运行后三年的维护、监测设备验收后二年的维保（投标人可以提供更优惠的维保期）。平台和设备需长期维护或维保，本项目维护和维保到期后，由建设方另行委托专业单位进行维护或维保。本监测预警系统的数据，除监测设备自动采集的数据外，其余数据的采集和录入均由建设方另行委托专业单位实施，监测实施需长期进行。四、技术要求监测预警建设实施方案监测内容、测点布置、设备选项等合理、科学、经济、可行；实施方案需经文物行政主管部门组织专家组评审通过。监测设备安装城墙本体上安装监测设备必须经当地文物部门同意。不得破坏文物，需最小干预。安装需可逆，需安全可靠，需与文物外观协调；局部干预文物本体的，需事后按文物保护要求修复；城墙本体周边的立杆等，需设于隐蔽处，且不得靠近城墙，需注意风貌