CN116757635A - 一种工程勘察信息化监控管理系统及方法 - Google Patents

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代川云
尹相斌
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周天雨
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Abstract

一种工程勘察信息化监控管理系统及方法，系统包括工程勘察信息采集APP、工程勘察信息管理Web平台和数据库；监控管理方法为：工程勘察信息采集APP用于采集、填写数据并上传存储至数据库中，工程勘察信息管理Web平台用于对数据库中的数据访问、查询、分析以及样表生成；本发明通过在勘察现场架设监控设备，并在系统中嵌入改进后的YOLOv5模型，能让勘察人员远程监管、及时提供指导，且随时查看勘察现场录制视频，实时检测标准贯入、动力触探实验中用到的落锤，进而完成了自动统计试验中落锤锤击次数的任务，统计数据自动化及全过程可追溯；通过建立一种在线审核机制，让勘察现场人员上传的数据能及时得到审核及修正，无需二次录入，具有实时性高、准确性高的特点。

Description

一种工程勘察信息化监控管理系统及方法
技术领域
本发明属于工程勘察信息管理技术领域，具体涉及一种工程勘察信息化监控管理系统及方法。
背景技术
勘察过程一般由任务下达、项目策划、外业勘察、室内试验、内业编制、成果资料审查审定、项目成果提交等过程组成，勘察监理一般在外业过程中进行现场检查、旁站、巡视，对勘察单位的勘察质量、进度、中间性资料检查和初勘、详勘外业工作验收。
传统勘察模式具有以下缺点：(1)操作方式原始。地层编录大量重复书写，技术含量低，样式参差不齐；钻探取芯排样耗费大量人力和时间，样签书写易污损，难以辨认；外业纸质编录的记录在内业过程中还需要重复录入，内外业脱节，甚至出现内外业不一致等情况。(2)数据核查低效滞后。很多数据在进行内业编制时才发现外业过程中疏漏，如某土层标贯击数离散极大，需要调整分层，但外业编录只有一层；某土层取得原状样不够数量，违反规范强条，可是工地现场已经结束，无法补救；勘探点统计的标贯击数总量与分层统计的击数合计不一致等等。诸如此类分层不合理，取样数量不足等问题往往在勘察现场人工检查时很难发现。(3)数据管理粗放。内业数据格式凌乱，包括CAD、jpg、理正、word、excel等等，很难进行协同办公；数据存储分散，以项目为单位，甚至以单一工作人员为单位，形成众多的信息孤岛，缺乏汇总和分发平台，不能灵活共享，数据挖掘程度低，不能有效相互调用，未能形成大数据效应。(4)技术层和管理难以实施及时指导和有效监管。大型线性勘察外业工程中，勘察工作的进度、质量管理、安全管理，难度较大，如单日完成多少钻孔、进尺进度多少、某工点进展如何等数据，传统模式都是通过人工统计，但往往误差较大，统计时效性低；某工点的勘察过程真实性如何，传统模式一般都是通过监理和现场查看进行检验，但长距离线性工程的检查费时费力，效率低下。
工程勘察信息化监控管理系统的课题研究，就是突破传统工作模式，促进勘察的数据流转自动化、数据归集高效化、勘察现场监控实时化、勘察格式标准化，将传统勘察过程进行信息化升级改造，提升工作效率，降低人为误差，提高勘察工作质量。
工程勘察信息化监控管理系统的研究，也是国家战略需要和建设交通强国的需要，随着时代的发展，工程勘察信息化管理将是勘察行业的必然趋势和历史要求，很多科研院所、技术单位均有不同程度的研究，大多利用3S技术、数据库、计算机技术等进行了相关研究和开发，国内交通领域特别是陕西省交通领域的相关研究仍很匮乏。在国内交通勘察行业特别是陕西省交通领域先行一步，开展工程勘察信息化监控管理系统的研究，对巩固省内、进军国内勘察市场意义重大。
申请号为：CN201910276943.X的专利申请中公开了一种岩土工程勘察信息化作业系统及方法，所述系统包括外业管理子系统、土工试验管理子系统、勘察数据处理子系统和包含至少一个数据库的勘察项目管理子系统。各子系统功能分别为：①外业管理子系统用于获取外业数据和岩芯照片并传送至所述勘察项目管理子系统，生成电子送样单并传送至土工试验管理子系统；②土工试验管理子系统用于获取岩土样品的试验要求，获取试验数据并传送至勘察项目管理子系统；③勘察数据处理子系统用于生成勘察图表并传送至勘察项目管理子系统；④勘察项目管理子系统用于生成勘察报告。该系统将传统勘察模式中绝大部分涉及纸质材料的部分进行了信息化，节省了许多人力物力成本。但在发生数据错误时仍存在着无法及时发现并修正的问题，同时无法回溯勘察现场核对数据，且监理人员仍需要去逐个现场进行监管。
文献【彭建湘,李国林,聂伟.高速公路工程地质勘察实时多项目管理系+统的开发与应用[J].湖南交通科技,2022,48(2):66-70.DOI:10.3969/j.issn.1008-844X.2022.02.014.】一文中提出了一种高速公路工程地质勘察实时多项目管理系统，并且搭建了PC端和移动APP端。该系统主要功能有：①移动APP端实时采集外业勘察数据，采集录入信息包含:时间、天气情况、作业位置、经纬度、消息预警、附件(关于钻探照片及视频)以及状态(质量合格或不合格)；②实时管理勘察质量，包括消息预警、质量管理、监理过程管理、终孔报验管理、数据统计等功能；③通过多维度展示项目的进度、合同情况、未达标作业情况等数据，并支持从项目到作业点、勘察设计单位的数据调取功能，从而达到实时管理计划进度效果；④以计划、运行、维护、维修、巡检等为主进行设备管理。该系统视频部分采用将视频以附件的形式上传到数据库，可以对勘察现场进行一定程度的回溯，但这种方式仍无法及时发现数据中的错误并加以修正，且无法让管理人员实时监管勘察现场。
综上所述，现有技术中还存在以下缺点：
第一，在进行标准贯入、动力触探试验的过程中，仍采取人工统计锤击数的方式，容易出错且无法回溯佐证。
第二，在勘察过程中管理人员对现场难以及时指导和有效监管，往往需要逐个去勘察现场实地考察，不仅工作效率低，而且人员成本较高。
第三，现有的工程勘察领域内的信息化系统在数据审核方面的研究较少，在外业数据采集发生错误的情况下，无法及时修正。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种工程勘察信息化监控管理系统及方法，通过在勘察现场架设监控设备，并在系统中嵌入改进后的YOLOv5模型，能够让勘察人员远程监管、及时提供指导，且随时可以查看勘察现场录制视频，并且实现了实时检测标准贯入、动力触探实验中所用到的落锤，进而完成了自动统计试验中落锤锤击次数的任务，有效降低了由人工统计所带来的误差，统计数据自动化及全过程可追溯；通过建立一种在线审核机制，让勘察现场人员上传的数据能够及时得到审核及修正，无需二次录入，具有实时性高、准确性高的特点。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种工程勘察信息化监控管理系统，包括：工程勘察信息采集APP、工程勘察信息管理Web平台和数据库，工程勘察信息采集APP用于采集、填写数据并上传存储至数据库中，工程勘察信息管理Web平台用于对数据库中的数据访问、查询、分析以及样表生成；
所述工程勘察信息采集APP包括六大模块：外业数据采集模块、远程线上监理模块、人员管理模块、设备管理模块、消息通知模块和项目地图模块；不同权限的用户对各模块可执行的操作不同，根据用户类型将权限分为七种，权限由高到低分别为：超级管理员、项目负责人、技术负责人、技术员、监理、钻机管理员和机长/描述员；
所述工程勘察信息管理Web平台包括：首页数据大屏、项目管理模块、进度管理模块、项目地图模块、人员管理模块、设备管理模块、消息管理模块。
所述外业数据采集模块包括：勘探点管理子模块、文本数据采集子模块以及岩芯照片获取子模块；用于获取勘探点的五张表的数据以及岩芯照片，所述的五张表包括：值班记录表、标准贯入与动力触探试验记录、野外编录表、试验委托表和终孔验收单；
所述远程线上监理模块：用于采集勘探现场的视频数据，在工程勘察信息采集APP中通过调用萤石云接口实时查看勘察现场工作过程，并将视频数据上传至所述数据库中，在录制视频过程中，系统检测画面中是否有物体移动，有物体移动时才录像，在不影响录像记录信息的情况下，对视频进行抽帧处理和编码压缩，抽帧策略采用1s抽10-20帧，并对录制的视频进行压缩，并且系统的后台服务器中集成了改进的YOLOv5目标检测模型，用于检测视频中是否在做标准贯入、动力触探试验，并自动统计试验总锤击数，最后，将所述视频数据上传数据库；
所述人员管理模块：包括人事调动子模块和工程调度子模块；
所述人事调动子模块：用于项目负责人和超级管理员的用户调整人员权限，可调整的权限包括技术负责人、技术员和监理；
所述工程调度子模块：用于新项目成立时，技术负责人、项目负责人和超级管理员的用户调度勘察队伍人员到项目中；
所述设备管理模块：用于钻机管理员添加钻探设备以及查看自己管理的设备，并调度设备到某个勘探点，钻机管理员添加设备时，要求为设备添加描述员、机长及其联系方式，上传数据库后与数据库中的用户进行匹配，若无此用户则自动为所填机长或描述员创建新账号并以短信告知其账号密码，此外，技术负责人、项目负责人和超级管理员的用户可以对自己所参加的项目中的设备进行查看以及调度；
所述消息通知模块：用于审核所述外业数据以及人员申请加入项目的消息，审核流程相应地分为外业数据审核以及申请加入项目审核；
所述审核外业数据包括审核五张表的数据，审核等级按照权限由低到高为：机长/描述员、监理、技术员/技术负责人，即：技术员或技术负责人审核通过后，数据将正式存入数据库中；
其中，值班记录表、标准贯入与动力触探试验记录、野外编录表、试验委托表的审核基本流程为：机长或描述员依次填写值班记录、标准贯入与动力触探试验记录、钻探野外编录、试验委托，并在提交时选择下一节点的审核人，若下一节点审核人为监理，则监理审核后须提交技术员或技术负责人进行最终审核；若下一节点审核人为技术员或技术负责人，则一次审核后即正式存入数据库；
终孔验收单的审核基本流程为：监理现场填写终孔验收单，并选择下一节点审核人，技术员或技术负责人审核后存入数据库中；若由技术员或技术负责人填写试验委托及终孔验收单，则无需审核，直接存入数据库中；
人员申请加入项目的消息，由钻机管理员发起，技术负责人或项目负责人审核；
所述项目地图模块：调用高德地图接口，用于在地图中标记出用户参与的所有项目以及各个项目下的所有勘探点，以便用户查看，此外，项目地图模块还提供查看项目详情的入口以及项目外业数据填写模块的快捷入口。
所述的工程勘察信息管理Web平台中的首页数据大屏：用于展示项目的统计数据，包括：项目总投资、基本统计数据、高速公路、近年地区项目数、消息通知、项目具体信息、近期项目列表、宣传海报、项目总体概览、项目分布地图；
所述项目管理模块：用于总览用户所参加项目的具体信息，并且可以对项目进行编辑、删除操作，同时，在项目管理模块可以查看某个项目详情，项目详情页面展示的是项目下的所有勘探点基本信息，同时提供每个勘探点的五张表的数据、岩芯照片以及视频记录的查看接口，且五张表的数据查看页面均提供对数据的筛选查看功能，并设有Excel格式的标准数据表格的在线预览和下载接口，视频监理页面可查看该勘探点的现场录制视频，并且支持实时查看现场视频；
所述进度管理模块：用于展示用户参加的所有项目的进度统计数据；
所述项目地图模块：调用了百度地图接口，用于在地图中标出用户参与的所有项目以及各个项目下的所有勘探点，以便用户查看；
所述人员管理模块：用于展示所有监理、技术员、技术负责人个人信息以及当前工作状态，项目负责人或超级管理员可以对人员信息进行修改；
所述设备管理模块：用于查看当前数据库中所存储的设备信息，包括设备类型、最大钻进深度、负责人、负责人联系方式以及设备当前工作状态；
所述消息管理模块：用于对收到的消息进行查看、审核、删除操作，审核流程同工程勘察信息采集APP中消息通知模块。
所述的外业数据采集模块中的勘探点管理子模块：用于在项目下创建勘探点、修改勘探点基本信息以及删除勘探点；其中，创建勘探点时可手动输入勘探点的经纬度坐标位置，同时支持一键获取当前所在位置作为勘探点经纬度坐标；
文本数据采集子模块：用于外业现场人员填写并上传五张表，支持语音输入自动转化为文字，并在标准贯入与动力触探试验记录中支持自动累加计算试验中总锤击数，五张表的填写有先后顺序，在工程勘察信息采集APP中添加了各表之间对部分数据的自动统计校验；
岩芯照片获取子模块：用于获取岩芯照片，即相机拍照上传以及上传手机相册中的照片。
所述的数据库，根据勘察现场调研结果，在数据库中共建立了28张表，并且建立了与这些表配套的81个接口，包括用户注册登录接口，五张表的增删改查，项目、钻孔、公司、设备的增删改查，以及分配人员、删改人员，数据的提交的整套审核流程接口，其中，对于野外编录表、标准贯入与动力触探试验记录、值班记录表、试验委托表均设有数据审核流程，包括第一层审核及第二层审核接口，而终孔验收单只需经过一次审核，仅有一个审核接口。
所述压缩方式为：H.265编码格式或H.264编码格式或HEVC视频编码或AppleProRes视频编码或AV1视频编码；YOLOv5目标检测模型还可用Faster-RCNN、SSD、RetinaNet和DETR目标检测算法进行替代。
本发明还提供了一种工程勘察信息化监控管理方法，具体方法包括：
一：通过工程勘察信息采集APP的人员管理模块调度人员加入项目，人员加入项目后可根据权限对该项目进行相应的操作；
二：通过工程勘察信息采集APP的设备管理模块调度设备到勘探点，将设备调度到勘探点后，与设备绑定的外业钻探队伍便可对在工程勘察信息采集APP中填写、上传该勘探点的外业数据，其中，勘探队伍包括描述员、机长；
三：通过工程勘察信息采集APP的外业数据采集模块获取外业数据并上传数据库，其中，外业数据包括五张表的数据以及岩芯照片；
四：通过工程勘察信息采集APP的远程线上监理模块获取勘察现场的实时视频，管理人员可实时查看勘察现场工作过程；同时，系统中的后台服务器利用集成的改进的YOLOv5目标检测模型，根据视频实时自动识别标准贯入、动力触探试验并记录试验的锤击次数；勘探完成后系统将视频进行压缩并上传至所述数据库；
五：通过工程勘察信息采集APP的消息通知模块对所述外业数据采集模块中上传的数据进行审核，审核时可对有误的数据进行修改；
六：通过工程勘察信息采集APP的项目地图模块在地图中标记出用户参与的所有项目以及各个项目下的所有勘探点，以便用户查看；
七：通过工程勘察信息管理Web平台的首页数据大屏向用户展示该用户所参加项目的统计数据，其中的统计数据包括各市项目总投资、基本统计数据、项目完成情况概览、近年各地区项目数以及最近的项目列表；
八：通过工程勘察信息管理Web平台的项目管理模块总览用户所参加项目的基本信息，并且对项目进行查看、编辑、删除操作，以及查看项目下各勘探点的外业数据；
九：通过工程勘察信息管理Web平台的进度管理模块查看用户参加的所有项目的进度统计数据；
十：通过工程勘察信息管理Web平台的项目地图模块在地图中查看用户参与的所有项目以及各个项目下的所有勘探点位置；
十一：通过工程勘察信息管理Web平台的人员管理模块展示所有监理、技术员、技术负责人个人信息以及当前工作状态，项目负责人或超级管理员可以对人员信息进行修改；
十二：通过工程勘察信息管理Web平台的设备管理模块查看当前数据库中所存储的设备信息，包括设备类型、最大钻进深度、负责人、负责人联系方式以及设备当前工作状态；
十三：通过工程勘察信息管理Web平台的消息管理模块对收到的审核消息进行查看、审核、删除，并对所述工程勘察信息采集APP的外业数据采集模块中上传的数据进行审核，审核时可对有误的数据进行修改。
所述外业数据采集模块获取外业数据并上传数据库的具体实现方法包括：
3.1：通过所述勘探点管理子模块在项目中创建、管理勘探点；
3.2：通过所述文本数据采集子模块获取勘察现场的五张表的数据，并上传至所述数据库，其中，各数据表在填写时会自动进行数据的相互校验；
3.3：通过所述岩芯照片获取子模块获取勘察现场的岩芯照片，并上传至所述数据库。
所述改进的YOLOv5目标检测模型通过在线难例挖掘OHEM(OnlineHardnegativeExampleMining)进行训练，具体步骤包括：
步骤4.1、通过摄像头获取标准贯入、动力触探试验原视频，将原视频抽帧为多张图片并进行标注，构建工程勘察落锤检测数据集；
步骤4.2、将落锤检测数据集随机划分为训练集和验证集；
步骤4.3、在YOLOv5中，其损失函数表示为：
L＝λcoordLcoord+λobjLobj+λclsLcls+λgiouLgiou
其中，λcoord、λobj、λcls、λgiou、Lcoord表示定位损失，Lobj表示目标置信度损失，Lcls表示分类损失，Lgiou表示GIoU损失；
利用Focal loss函数使YOLOv5目标检测模型在训练时聚焦较难区分的落锤；
Focal loss函数是基于二分类交叉熵损失函数CE(Cross Entropy Loss)而改进的，具体构成如下：
FL(pt)＝-αt(1-pt)γlog(pt)
其中，pt定义为：p为模型预测属于前景的概率，y的取值为1和-1，分别代表前景和背景，式中引入权重因子α，若为正样本，则αt＝α，若为负样本，则αt＝1-α，在此基础上，Focal loss引入了一个调制因子γ，用来聚焦难区分的样本，所述训练模型取值为α＝0.25，γ＝1.5；
在YOLOv5中，Focal loss被用于分类损失Lcls的计算，具体表示为：
其中，N表示训练样本的数量，C表示定位损失，yi表示第i个样本的真实类别，pi,c表示模型对于第i个样本属于第c个类别的预测概率；
步骤4.4、在步骤4.3改进后的YOLOv5损失函数的基础上，使用步骤4.2中的训练集和验证集对YOLOv5目标检测模型进行训练，得到YOLOv5落锤检测模型；
在训练时使用在线难例挖掘OHEM的方法实时调整训练过程如下：
步骤4.4.1、使用给定的训练样本进行前向传播，并计算样本损失；
步骤4.4.2、根据损失排序选出困难样本；
步骤4.4.3、使用这些困难样本进行反向传播更新网络权重；
步骤4.5、将步骤4.4得到的YOLOv5落锤检测模型部署到系统中的后台服务器中，从而实现实时检测落锤位置；
步骤4.6、通过步骤4.5中落锤位置的中心点位置变化，来判断是否为下降动作，具体判断条件为：连续8帧图像中，落锤有4次较上一帧图像下降距离超过10，则记为一次下降动作，每检测到一次下降动作就停止计数15帧，依此类推，直至十分钟内没有检测到落锤下降动作则记为一次试验结束；最后将自动统计的数目填入标准贯入与动力触探试验记录中，将视频压缩后上传至数据库。
所述工程勘察信息管理Web平台的项目管理模块的具体实现方法包括：
8.1：通过所述项目管理模块中的项目详情子模块，查看该项目下所有勘探点基本信息；
8.2：通过项目详情子模块中的不同接口，查看所述五张表的数据，以及所述岩芯照片和现场视频，同时，所述五张表的数据通过工程勘察信息采集APP上传至数据库后，会自动生成Excel格式的标准数据表格，在所述五张表的数据的查看页面，提供了所述Excel格式的标准数据表格的在线预览和下载接口。
相较于现有技术，本发明的有益效果为：
1、现有技术中提出的勘察系统，其视频部分采用将视频以附件的形式上传到数据库，这种方式仍无法让管理人员实时监管勘察现场；而本发明中提供了一种视频监理模块，在勘察现场搭设一台摄像头，通过调用萤石云的接口，管理人员可以远程实时查看勘察现场的勘察情况并进行相应的指导。此外，后台的系统会使用训练好的YOLOv5检测模型实时检测标准贯入、动力触探试验中用到的落锤，接着根据检测出视频中的落锤位置，完成下游自动统计锤击次数的任务，以此减少人为统计的误差。并且在视频存储时首先采用抽帧方式进行简单压缩，再通过FFmpeg程序采用H.265编码格式对视频进行压缩，大大节省了数据存储成本。
2、本发明建立了一种在线审核流程，让外业数据在填写后可以先经由管理人员审核，管理人员可通过查看岩芯照片以及追溯外业现场录制的视频，对已有数据进行微调而无需重新录入一遍数据，审核完成后外业数据将正式存入数据库中，大大降低了内外业工作的重复性，并减少了数据不一致等情况。
3、本发明实现了表格之间的数据自动校验。根据外业勘察现场调研结果，在APP端填写五张数据表格时具有一定的先后顺序，如试验委托表是在野外编录表之后填写，终孔验收单是在其他四张表格填写完之后再填写，在此基础上，系统中添加了一层各表之间对部分数据自动统计校验。例如终孔验收单中的标贯次数以及各种样本的数量，同野外编录表和标准贯入与动力触探试验记录关联，因此在填写终孔验收表时系统会先对这两张表中的数据进行校验，这也可以避免一些人为错误，进一步保证了数据的准确性。
附图说明
图1是本发明中野外编录表、标准贯入与动力触探试验记录、值班记录表、试验委托表的数据审核流程。
图2是本发明中终孔验收单数据审核流程。
图3是本发明中使用OHEM进行训练的流程。
图4是本发明数据库主要数据表结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作详细介绍。
一种工程勘察信息化监控管理系统，包括：工程勘察信息采集APP、工程勘察信息管理Web平台和数据库，工程勘察信息采集APP用于采集、填写数据并上传存储至数据库中，工程勘察信息管理Web平台用于对数据库中的数据访问、查询、分析以及样表生成；
工程勘察信息采集APP负责数据的实时采集和上传，将数据传输到数据库中。而工程勘察信息管理Web平台则通过与数据库的连接，提供了对数据的访问、查询、分析以及样表生成功能，以便用户能够方便地管理和利用工程勘察数据。整个系统通过这三个部分的协同工作，实现了工程勘察信息的全面管理和监控。
所述工程勘察信息采集APP包括六大模块：外业数据采集模块、远程线上监理模块、人员管理模块、设备管理模块、消息通知模块和项目地图模块；并且不同权限的用户对各模块可执行的操作不同，根据用户类型将权限分为七种，权限由高到低分别为：超级管理员、项目负责人、技术负责人、技术员、监理、钻机管理员和机长/描述员；
所述外业数据采集模块包括勘探点管理子模块、文本数据采集子模块以及岩芯照片获取子模块；用于获取勘探点的五张表的数据以及岩芯照片，所述的五张表包括：值班记录表、标准贯入与动力触探试验记录、野外编录表、试验委托表和终孔验收单；
所述勘探点管理子模块：用于在项目下创建勘探点、修改勘探点基本信息以及删除勘探点；其中，创建勘探点时可手动输入勘探点的经纬度坐标位置，同时支持一键获取当前所在位置作为勘探点经纬度坐标；
文本数据采集子模块：用于外业现场人员填写并上传五张表，支持语音输入自动转化为文字，并在标准贯入与动力触探试验记录中支持自动累加计算试验中总锤击数，解决了勘探点统计的总锤击数与分层统计的锤击数合计不一致问题，并且由于五张表的填写有先后顺序，即：值班记录表、标准贯入与动力触探试验记录、野外编录表、试验委托表和终孔验收单；因此在工程勘察信息采集APP中添加了各表之间对部分数据的自动统计校验；这也可以避免一些人为错误，进一步保证了数据的准确性；
进一步，建立一种表格之间的数据自动校验。根据外业勘察现场调研结果，在APP端填写五张数据表格时具有一定的先后顺序，如试验委托表是在野外编录表之后填写，终孔验收单是在其他四张表格填写完之后再填写，在此基础上，系统中添加了一层各表之间对部分数据自动统计校验。例如，终孔验收单中的标贯次数以及各种样本的数量，同野外编录表和标准贯入与动力触探试验记录关联，因此在填写终孔验收表时系统会先对这两张表中的数据进行校验，这也可以避免一些人为错误，进一步保证了数据的准确性。
岩芯照片获取子模块：用于获取岩芯照片，即相机拍照上传以及上传手机相册中的照片。
所述远程线上监理模块：用于采集勘探现场的视频数据，在工程勘察信息采集APP中通过调用萤石云接口实时查看勘察现场工作过程，并将视频数据上传至所述数据库中，在录制视频过程中，系统会检测画面中是否有物体移动，有物体移动时才会录像，具体来说，有物体移动时摄像头才会进行录像，如果是静止画面摄像头会处于休眠状态不录像，以节省存储空间。此外，在将所述视频数据上传数据库之前，会对视频进行抽帧处理和编码压缩，在不影响录像记录信息的情况下，对录制的视频进行抽帧，抽帧策略采用1s抽16帧，可以根据对现场视频的保真程度的需求进行调整，并采用H.265编码格式对录制的视频进行压缩，以大幅节省存储空间，并且系统的后台服务器中集成了改进的YOLOv5目标检测模型，会检测视频中是否在做标准贯入、动力触探试验，并自动统计试验总锤击数；
通过建立远程线上监理模块，能够实时进行远程指导；或查看现场的录制视频，对外业数据进行矫正。
所述压缩方式还可以为H.264编码格式、HEVC视频编码、AppleProRes视频编码和AV1视频编码；YOLOv5目标检测模型还可用Faster-RCNN、SSD、RetinaNet和DETR目标检测算法进行替代。
所述工程勘察信息采集APP中的人员管理模块：包括人事调动子模块和工程调度子模块；
人事调动子模块：用于项目负责人和超级管理员的用户调整人员权限，可调整的权限包括技术负责人、技术员和监理；
工程调度子模块：用于新项目成立时，技术负责人、项目负责人和超级管理员的用户调度勘察队伍人员到项目中；
进一步，建立人员管理模块，技术负责人及以上权限的用户可通过该模块对监理及以上的人员进行工程上的调度，但不能调度和自己同权限或比自己权限高的人员。此外，项目负责人及以上权限的用户可通过此模块调整人员权限，可调整的权限包括技术负责人、技术员、监理。
所述工程勘察信息采集APP中的设备管理模块：用于钻机管理员添加钻探设备以及查看自己管理的设备，并调度设备到某个勘探点，钻机管理员添加设备时，会要求为设备添加描述员、机长及其联系方式，上传数据库后与数据库中的用户进行匹配，若没有此用户则自动为所填机长或描述员创建新账号并以短信告知其账号密码，此外，技术负责人、项目负责人和超级管理员的用户可以对自己所参加的项目中的设备进行查看以及调度；
所述消息通知模块：用于审核所述外业数据以及人员申请加入项目的消息，审核流程相应地分为外业数据审核以及申请加入项目审核；
所述审核外业数据主要包括审核五张表的数据，审核等级按照权限由低到高为：机长/描述员、监理、技术员/技术负责人，即：技术员或技术负责人审核通过后，数据将正式存入数据库中；
如图1所示，其中，值班记录表、标准贯入与动力触探试验记录、野外编录表和试验委托表的审核基本流程为：机长或描述员依次填写值班记录、标准贯入与动力触探试验记录、钻探野外编录、试验委托，并在提交时选择下一节点的审核人，若下一节点审核人为监理，则监理审核后须提交技术员或技术负责人进行最终审核；若下一节点审核人为技术员或技术负责人，则一次审核后即正式存入数据库；
如图2所示，终孔验收单的审核基本流程为：监理现场填写终孔验收单，并选择下一节点审核人，技术员或技术负责人审核后存入数据库中；若由技术员或技术负责人填写试验委托及终孔验收单，则无需审核，直接存入数据库中；
进一步，数据经审核通过后将正式存入数据库，只有后台管理人员才能修改。审核数据的人员分三级，权限从低到高分别为：机长/描述员、监理、技术员/技术负责人，在勘察外业采集过程中依次从低到高进行数据填写和审核。考虑到现场情况较为复杂，例如某工程勘察现场暂未安排监理等情况，需要增强审核过程的灵活性。因此，对外业数据审核的流程做以下调整：
1)提交数据时增加一个窗口让用户选择下一节点审核人，可越级提交，即机长/描述员提交时可直接选择技术员/技术负责人进行审核；
2)若是监理提交数据，则只需要经历技术员/技术负责人一层审核即可，若是技术员/技术负责人直接提交数据，则无需审核自动存入数据库中。
人员申请加入项目的消息，主要由钻机管理员发起，技术负责人或项目负责人审核；
所述工程勘察信息采集APP中的项目地图模块：调用了高德地图接口，用于在地图中标记出用户参与的所有项目以及各个项目下的所有勘探点，以便用户查看，此外，项目地图模块还提供了查看项目详情的入口以及项目外业数据填写模块的快捷入口。
所述工程勘察信息管理Web平台主要包括：首页数据大屏、项目管理模块、进度管理模块、项目地图模块、人员管理模块、设备管理模块、消息管理模块。
所述首页数据大屏：用于展示项目的一些统计数据，包括：各市项目总投资、基本统计数据、陕西省高速公路、近年地区项目数、消息通知、项目具体信息、近期项目列表、宣传海报、项目总体概览、项目分布地图；
所述项目管理模块：用于总览用户所参加项目的具体信息，并且可以对项目进行编辑、删除操作，同时，在项目管理模块可以查看某个项目详情，项目详情页面展示的是项目下的所有勘探点基本信息，同时提供每个勘探点的五张表的数据、岩芯照片以及视频记录的查看接口，且五张表的数据查看页面均提供对数据的筛选查看功能，并设有Excel格式的标准数据表格的在线预览和下载接口，视频监理页面可查看该勘探点的现场录制视频，并且支持实时查看现场视频；
所述进度管理模块：用于展示用户参加的所有项目的进度统计数据；
所述工程勘察信息管理Web平台中的项目地图模块：调用了百度地图接口，用于在地图中标出用户参与的所有项目以及各个项目下的所有勘探点，以便用户查看；
所述工程勘察信息管理Web平台中的人员管理模块：用于展示所有监理、技术员、技术负责人个人信息以及当前工作状态，项目负责人或超级管理员可以对人员信息进行修改；
所述工程勘察信息管理Web平台中的设备管理模块：用于查看当前数据库中所存储的设备信息，包括设备类型、最大钻进深度、负责人、负责人联系方式以及设备当前工作状态；
所述消息管理模块：用于对收到的消息进行查看、审核、删除操作。审核流程同工程勘察信息采集APP中消息通知模块。
所述的数据库，根据勘察现场调研结果，在数据库中共建立了28张表，并且建立了与这些表配套的81个接口，包括用户注册登录接口，五张表的增删改查，项目、钻孔、公司、设备的增删改查，以及分配人员、删改人员，数据的提交的整套审核流程接口，其中，对于野外编录表、标准贯入与动力触探试验记录、值班记录表、试验委托表这四张表格均设有数据审核流程包括第一层审核及第二层审核接口，而终孔验收单只需经过一次审核，因此仅有一个审核接口。
以下参照图4所示，对数据库中28张表中核心的15张表进行说明：
用户表user：用于存储用户账号信息，包括用户名、密码、用户权限、手机号码等个人信息。
用户信息表People：用于存储用户的详细信息，包括职位、职称、身份证号、姓名、地址等，每一条用户信息都与一个用户相连。
令牌表authtoken_token：用于用户的身份验证和授权，包括生成时间和jwt值，每一个令牌都与一个用户相连。
项目表project_program：用于存储项目的详细信息，包括项目编号、名称、所属公司、项目负责人、地址等项目信息。
用户-项目表user_program：用于存储用户和项目的关联信息，包括用户和项目的序号。这是一个多对多的表，一个用户可以加入多个项目，一个项目拥有多个用户。
值班记录表、标准贯入与动力触探试验记录、野外编录表、试验委托表和终孔验收单表：这5张表除了各自所需的字段外，还有其归属的项目编号、项目名称、钻孔编号等作为外键。
钻孔表project_drill：用于存储钻孔具体信息，包括钻孔编号、设计深度、经纬度等。多个钻孔属于一个项目。
钻机表project_device：用于存储钻机具体信息，包括钻机编号、型号、状态等。一个钻机属于一个钻孔，一个钻机有一个机长、一个钻机管理员、一个描述员。
消息表noticebox：用于存储用户收到的提示消息，每位用户查看自己的提示消息时，能看到消息状态、发起人信息、发起时间、消息内容等。
钻孔照片表drillimg：用于存放每个钻孔的照片，以obs桶的url形式存储，关联钻孔。
摄像头表project_camera：用于存放每个摄像头的直播url及其所属钻孔。
本发明还提供了一种工程勘察信息化监控管理方法，具体方法包括：
一：通过工程勘察信息采集APP的人员管理模块调度人员加入项目，人员加入项目后可根据权限对该项目进行相应的操作；
二：通过工程勘察信息采集APP的设备管理模块调度设备到勘探点，将设备调度到勘探点后，与设备绑定的外业钻探队伍便可对在工程勘察信息采集APP中填写、上传该勘探点的外业数据，其中，勘探队伍包括描述员、机长；
三：通过工程勘察信息采集APP的外业数据采集模块获取外业数据并上传数据库，其中，外业数据包括五张表的数据以及岩芯照片；
3.1：通过所述勘探点管理子模块在项目中创建、管理勘探点；
3.2：通过所述文本数据采集子模块获取勘察现场的五张表的数据，并上传至所述数据库，其中，各数据表在填写时会自动进行数据的相互校验；
3.3：通过所述岩芯照片获取子模块获取勘察现场的岩芯照片，并上传至所述数据库；
四：通过工程勘察信息采集APP的远程线上监理模块获取勘察现场的实时视频，管理人员可实时查看勘察现场工作过程；同时，系统中的后台服务器利用集成的改进的YOLOv5目标检测模型，根据视频实时自动识别标准贯入、动力触探试验并记录试验的锤击次数；勘探完成后系统将视频进行压缩并上传至所述数据库；
如图3所示，所述改进的YOLOv5目标检测模型通过在线难例挖掘OHEM(OnlineHardnegativeExampleMining)进行训练，具体步骤包括：
步骤4.1、通过摄像头获取标准贯入、动力触探试验原视频，将原视频抽帧为多张图片并进行标注，构建工程勘察落锤检测数据集；
步骤4.2、将落锤检测数据集随机划分为训练集和验证集；
步骤4.3、在YOLOv5中，其损失函数表示为：
L＝λcoordLcoord+λobjLobj+λclsLcls+λgiouLgiou
其中，λcoord、λobj、λcls、λgiou、Lcoord表示定位损失，Lobj表示目标置信度损失，Lcls表示分类损失，Lgiou表示GIoU损失；
由于数据集中每张图像里只有一个落锤，即一张图像中只有一个groundtruth框，导致数据集中正负样本数量极不平衡，且落锤在很多场景下较难区分，因此本发明中利用Focal loss函数使YOLOv5目标检测模型在训练时聚焦较难区分的落锤；从而提升模型的精度。
Focal loss函数是基于二分类交叉熵损失函数CE(Cross Entropy Loss)而改进的，具体构成如下：
FL(pt)＝-αt(1-pt)γlog(pt)
其中，pt定义为：p为模型预测属于前景的概率，y的取值为1和-1，分别代表前景和背景，式中引入权重因子α，若为正样本，则αt＝α，若为负样本，则αt＝1-α，在此基础上，Focal loss引入了一个调制因子γ，用来聚焦难区分的样本，所述训练模型取值为α＝0.25，γ＝1.5；
在YOLOv5中，Focal loss被用于分类损失Lcls的计算，具体表示为：
其中，N表示训练样本的数量，C表示定位损失，yi表示第i个样本的真实类别，pi,c表示模型对于第i个样本属于第c个类别的预测概率。
步骤4.4、在步骤4.3改进后的YOLOv5损失函数的基础上，使用步骤4.2中的训练集和验证集对YOLOv5目标检测模型进行训练，得到YOLOv5落锤检测模型，在本发明中使用的落锤数据集，简单样本的数量非常大，其产生的贡献在模型的训练中占据主导作用，这意味着本就容易区分的样本被用来主导模型的更新，导致模型的整个训练过程低效。
因此在训练时使用在线难例挖掘OHEM(OnlineHardnegativeExampleMining)的方法实时调整训练过程如下：
步骤4.4.1、使用给定的训练样本进行前向传播，并计算样本损失；
步骤4.4.2、根据损失排序选出困难样本；
步骤4.4.3、使用这些困难样本进行反向传播更新网络权重。
这种训练方法同样有助于模型训练时关注到更多的难区分样本，从而提高模型的性能。
步骤4.5、将步骤4.4得到的YOLOv5落锤检测模型部署到系统中的后台服务器中，从而实现实时检测落锤位置；
步骤4.6、通过步骤4.5中落锤位置的中心点位置变化，来判断是否为下降动作，具体判断条件为：连续8帧图像中，落锤有4次较上一帧图像下降距离超过10，则记为一次下降动作，并且为了避免重复计数，每检测到一次下降动作就停止计数15帧，依此类推，直至十分钟内没有检测到落锤下降动作则记为一次试验结束；最后将自动统计的数目填入标准贯入与动力触探试验记录中，最终实现管理人员远程监理并指导以提高工作效率和节省人力物力成本、自动检测并记录标准贯入与动力触探试验中的锤击次数以降低人工统计误差，将视频压缩后上传至数据库。以达到勘察过程可追溯的目的。
五：通过工程勘察信息采集APP的消息通知模块对所述外业数据采集模块中上传的数据进行审核，审核时可对有误的数据进行修改；
六：通过工程勘察信息采集APP的项目地图模块在地图中标记出用户参与的所有项目以及各个项目下的所有勘探点，以便用户查看；
七：通过工程勘察信息管理Web平台的首页数据大屏向用户展示该用户所参加项目的统计数据，其中的统计数据包括各市项目总投资、基本统计数据、项目完成情况概览、近年各地区项目数以及最近的项目列表；
八：通过工程勘察信息管理Web平台的项目管理模块总览用户所参加项目的基本信息，并且可以对项目进行查看、编辑、删除操作，以及查看项目下各勘探点的外业数据；
8.1：通过所述项目管理模块中的项目详情子模块，可查看该项目下所有勘探点基本信息；
8.2：通过项目详情子模块中的不同接口，可以查看所述五张表的数据，以及所述岩芯照片和现场视频，同时，所述五张表的数据通过工程勘察信息采集APP上传至数据库后，会自动生成Excel格式的标准数据表格，在所述五张表的数据的查看页面，提供了所述Excel格式的标准数据表格的在线预览和下载接口。
九：通过工程勘察信息管理Web平台的进度管理模块可以查看用户参加的所有项目的进度统计数据；
十：通过工程勘察信息管理Web平台的项目地图模块在地图中查看用户参与的所有项目以及各个项目下的所有勘探点位置；
十一：通过工程勘察信息管理Web平台的人员管理模块展示所有监理、技术员、技术负责人个人信息以及当前工作状态，项目负责人或超级管理员可以对人员信息进行修改；
十二：通过工程勘察信息管理Web平台的设备管理模块可以查看当前数据库中所存储的设备信息，包括设备类型、最大钻进深度、负责人、负责人联系方式以及设备当前工作状态；
十三：通过工程勘察信息管理Web平台的消息管理模块对收到的审核消息进行查看、审核、删除，并对所述工程勘察信息采集APP的外业数据采集模块中上传的数据进行审核，审核时可对有误的数据进行修改。
本发明能够提高工程勘察效率与质量，采用勘察数据信息化的方式形成大数据效应，并且在外业人员上传数据后，须经过管理人员的审核后才存入数据库中，无需二次录入，从而保障数据的准确性，提高工作效率。现场勘察过程中会全程录像，且管理人员可以实时查看并进行指导，从而提高管理人员的监管效率，降低监管成本。针对工程勘察视频的特点，本系统提出改进的YOLOv5目标检测方法，实时检测视频中落锤的位置，再根据检测出的落锤位置变化情况，自动统计每次标贯过程的锤击次数，从而减少人为统计的误差。另外，为了便于管理人员审核勘察过程中记录信息的准确性，还采用H.265编码格式对录制视频进行压缩存储，在保证存储勘察全过程的前提下尽量耗费较小的存储空间。
工程勘察过程一般由任务下达、项目策划、外业勘察、室内试验、内业编制、成果资料审查审定、项目成果提交等过程组成。传统勘察模式一般具有数据编录原始低效、数据流转缓慢、数据检查低效滞后、数据管理粗放等弊端。而本发明旨在将传统勘察过程进行信息化升级改造，通过一套完整的工程勘察信息化系统，整合内外业数据，使得编录人员提升工作效率以及降低人为误差，让管理人员实时监管，进而提高工程勘察效率及质量。

Claims (10)

1.一种工程勘察信息化监控管理系统，其特征在于：包括：工程勘察信息采集APP、工程勘察信息管理Web平台和数据库，工程勘察信息采集APP用于采集、填写数据并上传存储至数据库中，工程勘察信息管理Web平台用于对数据库中的数据访问、查询、分析以及样表生成；
所述工程勘察信息采集APP包括六大模块：外业数据采集模块、远程线上监理模块、人员管理模块、设备管理模块、消息通知模块和项目地图模块；不同权限的用户对各模块可执行的操作不同，根据用户类型将权限分为七种，权限由高到低分别为：超级管理员、项目负责人、技术负责人、技术员、监理、钻机管理员和机长/描述员；
所述工程勘察信息管理Web平台，包括：首页数据大屏、项目管理模块、进度管理模块、项目地图模块、人员管理模块、设备管理模块、消息管理模块。
2.根据权利要求1所述的一种工程勘察信息化监控管理系统，其特征在于：所述工程勘察信息采集APP中的外业数据采集模块包括勘探点管理子模块、文本数据采集子模块以及岩芯照片获取子模块；用于获取勘探点的五张表的数据以及岩芯照片，所述的五张表包括：值班记录表、标准贯入与动力触探试验记录、野外编录表、试验委托表和终孔验收单；
所述远程线上监理模块：用于采集勘探现场的视频数据，在工程勘察信息采集APP中通过调用萤石云接口实时查看勘察现场工作过程，并将视频数据上传至所述数据库中，在录制视频过程中，系统检测画面中是否有物体移动，有物体移动时才录像，在不影响录像记录信息的情况下，对视频进行抽帧处理和编码压缩，抽帧策略采用1s抽10-20帧，并对录制的视频进行压缩，并且系统的后台服务器中集成了改进的YOLOv5目标检测模型，用于检测视频中是否在做标准贯入、动力触探试验，并自动统计试验总锤击数，最后，将所述视频数据上传数据库；
所述人员管理模块：包括人事调动子模块和工程调度子模块；
所述人事调动子模块：用于项目负责人和超级管理员的用户调整人员权限，可调整的权限包括技术负责人、技术员和监理；
所述工程调度子模块：用于新项目成立时，技术负责人、项目负责人和超级管理员的用户调度勘察队伍人员到项目中；
所述设备管理模块：用于钻机管理员添加钻探设备以及查看自己管理的设备，并调度设备到某个勘探点，钻机管理员添加设备时，要求为设备添加描述员、机长及其联系方式，上传数据库后与数据库中的用户进行匹配，若无此用户则自动为所填机长或描述员创建新账号并以短信告知其账号密码，此外，技术负责人、项目负责人和超级管理员的用户可以对自己所参加的项目中的设备进行查看以及调度；
所述消息通知模块：用于审核所述外业数据以及人员申请加入项目的消息，审核流程相应地分为外业数据审核以及申请加入项目审核；
所述审核外业数据包括审核五张表的数据，审核等级按照权限由低到高为：机长/描述员、监理、技术员/技术负责人，即：技术员或技术负责人审核通过后，数据将正式存入数据库中；
其中，值班记录表、标准贯入与动力触探试验记录、野外编录表、试验委托表的审核基本流程为：机长或描述员依次填写值班记录、标准贯入与动力触探试验记录、钻探野外编录、试验委托，并在提交时选择下一节点的审核人，若下一节点审核人为监理，则监理审核后须提交技术员或技术负责人进行最终审核；若下一节点审核人为技术员或技术负责人，则一次审核后即正式存入数据库；
终孔验收单的审核基本流程为：监理现场填写终孔验收单，并选择下一节点审核人，技术员或技术负责人审核后存入数据库中；若由技术员或技术负责人填写试验委托及终孔验收单，则无需审核，直接存入数据库中；
人员申请加入项目的消息，由钻机管理员发起，技术负责人或项目负责人审核；
所述项目地图模块：调用高德地图接口，用于在地图中标记出用户参与的所有项目以及各个项目下的所有勘探点，以便用户查看，此外，项目地图模块还提供查看项目详情的入口以及项目外业数据填写模块的快捷入口。
3.根据权利要求1所述的一种工程勘察信息化监控管理系统，其特征在于：所述的工程勘察信息管理Web平台中的首页数据大屏：用于展示项目的统计数据，包括：项目总投资、基本统计数据、高速公路、近年地区项目数、消息通知、项目具体信息、近期项目列表、宣传海报、项目总体概览、项目分布地图；
所述项目管理模块：用于总览用户所参加项目的具体信息，并且可以对项目进行编辑、删除操作，同时，在项目管理模块可以查看某个项目详情，项目详情页面展示的是项目下的所有勘探点基本信息，同时提供每个勘探点的五张表的数据、岩芯照片以及视频记录的查看接口，且五张表的数据查看页面均提供对数据的筛选查看功能，并设有Excel格式的标准数据表格的在线预览和下载接口，视频监理页面可查看该勘探点的现场录制视频，并且支持实时查看现场视频；
所述进度管理模块：用于展示用户参加的所有项目的进度统计数据；
所述项目地图模块：调用了百度地图接口，用于在地图中标出用户参与的所有项目以及各个项目下的所有勘探点，以便用户查看；
所述人员管理模块：用于展示所有监理、技术员、技术负责人个人信息以及当前工作状态，项目负责人或超级管理员可以对人员信息进行修改；
所述设备管理模块：用于查看当前数据库中所存储的设备信息，包括设备类型、最大钻进深度、负责人、负责人联系方式以及设备当前工作状态；
所述消息管理模块：用于对收到的消息进行查看、审核、删除操作，审核流程同工程勘察信息采集APP中消息通知模块。
4.根据权利要求2所述的一种工程勘察信息化监控管理系统，其特征在于：
所述的外业数据采集模块中的勘探点管理子模块：用于在项目下创建勘探点、修改勘探点基本信息以及删除勘探点；其中，创建勘探点时可手动输入勘探点的经纬度坐标位置，同时支持一键获取当前所在位置作为勘探点经纬度坐标；
文本数据采集子模块：用于外业现场人员填写并上传五张表，支持语音输入自动转化为文字，并在标准贯入与动力触探试验记录中支持自动累加计算试验中总锤击数，五张表的填写有先后顺序，在工程勘察信息采集APP中添加了各表之间对部分数据的自动统计校验；
岩芯照片获取子模块：用于获取岩芯照片，即相机拍照上传以及上传手机相册中的照片。
5.根据权利要求1所述的一种工程勘察信息化监控管理系统，其特征在于：所述的数据库，根据勘察现场调研结果，在数据库中共建立了28张表，并且建立了与这些表配套的81个接口，包括用户注册登录接口，五张表的增删改查，项目、钻孔、公司、设备的增删改查，以及分配人员、删改人员，数据的提交的整套审核流程接口，其中，对于野外编录表、标准贯入与动力触探试验记录、值班记录表、试验委托表均设有数据审核流程，包括第一层审核及第二层审核接口，而终孔验收单只需经过一次审核，仅有一个审核接口。
6.根据权利要求2所述的一种工程勘察信息化监控管理系统，其特征在于：所述压缩方式为：H.265编码格式或H.264编码格式或HEVC视频编码或AppleProRes视频编码或AV1视频编码；YOLOv5目标检测模型还可用Faster-RCNN、SSD、RetinaNet和DETR目标检测算法进行替代。
7.基于权利要求1至6任一项所述的一种工程勘察信息化监控管理方法，其特征在于：具体方法包括：
一：通过工程勘察信息采集APP的人员管理模块调度人员加入项目，人员加入项目后可根据权限对该项目进行相应的操作；
二：通过工程勘察信息采集APP的设备管理模块调度设备到勘探点，将设备调度到勘探点后，与设备绑定的外业钻探队伍便可对在工程勘察信息采集APP中填写、上传该勘探点的外业数据，其中，勘探队伍包括描述员、机长；
三：通过工程勘察信息采集APP的外业数据采集模块获取外业数据并上传数据库，其中，外业数据包括五张表的数据以及岩芯照片；
四：通过工程勘察信息采集APP的远程线上监理模块获取勘察现场的实时视频，管理人员可实时查看勘察现场工作过程；同时，系统中的后台服务器利用集成的改进的YOLOv5目标检测模型，根据视频实时自动识别标准贯入、动力触探试验并记录试验的锤击次数；勘探完成后系统将视频进行压缩并上传至所述数据库；
五：通过工程勘察信息采集APP的消息通知模块对所述外业数据采集模块中上传的数据进行审核，审核时可对有误的数据进行修改；
六：通过工程勘察信息采集APP的项目地图模块在地图中标记出用户参与的所有项目以及各个项目下的所有勘探点，以便用户查看；
七：通过工程勘察信息管理Web平台的首页数据大屏向用户展示该用户所参加项目的统计数据，其中的统计数据包括各市项目总投资、基本统计数据、项目完成情况概览、近年各地区项目数以及最近的项目列表；
八：通过工程勘察信息管理Web平台的项目管理模块总览用户所参加项目的基本信息，并且对项目进行查看、编辑、删除操作，以及查看项目下各勘探点的外业数据；
九：通过工程勘察信息管理Web平台的进度管理模块查看用户参加的所有项目的进度统计数据；
十：通过工程勘察信息管理Web平台的项目地图模块在地图中查看用户参与的所有项目以及各个项目下的所有勘探点位置；
十一：通过工程勘察信息管理Web平台的人员管理模块展示所有监理、技术员、技术负责人个人信息以及当前工作状态，项目负责人或超级管理员可以对人员信息进行修改；
十二：通过工程勘察信息管理Web平台的设备管理模块查看当前数据库中所存储的设备信息，包括设备类型、最大钻进深度、负责人、负责人联系方式以及设备当前工作状态；
十三：通过工程勘察信息管理Web平台的消息管理模块对收到的审核消息进行查看、审核、删除，并对所述工程勘察信息采集APP的外业数据采集模块中上传的数据进行审核，审核时可对有误的数据进行修改。
8.根据权利要求7所述的一种工程勘察信息化监控管理方法，其特征在于：所述外业数据采集模块获取外业数据并上传数据库的具体实现方法包括：
3.1：通过所述勘探点管理子模块在项目中创建、管理勘探点；
3.2：通过所述文本数据采集子模块获取勘察现场的五张表的数据，并上传至所述数据库，其中，各数据表在填写时会自动进行数据的相互校验；
3.3：通过所述岩芯照片获取子模块获取勘察现场的岩芯照片，并上传至所述数据库。
9.根据权利要求7所述的一种工程勘察信息化监控管理方法，其特征在于：所述改进的YOLOv5目标检测模型通过在线难例挖掘OHEM(OnlineHardnegativeExampleMining)进行训练，具体步骤包括：
步骤4.1、通过摄像头获取标准贯入、动力触探试验原视频，将原视频抽帧为多张图片并进行标注，构建工程勘察落锤检测数据集；
步骤4.2、将落锤检测数据集随机划分为训练集和验证集；
步骤4.3、在YOLOv5中，其损失函数表示为：
L＝λcoordLcoord+λobjLobj+λclsLcls+λgiouLgiou
其中，λcoord、λobj、λcls、λgiou、Lcoord表示定位损失，Lobj表示目标置信度损失，Lcls表示分类损失，Lgiou表示GIoU损失；
利用Focal loss函数使YOLOv5目标检测模型在训练时聚焦较难区分的落锤；
Focal loss函数是基于二分类交叉熵损失函数CE(Cross Entropy Loss)而改进的，具体构成如下：
FL(pt)＝-αt(1-pt)γlog(pt)
其中，pt定义为：p为模型预测属于前景的概率，y的取值为1和-1，分别代表前景和背景，式中引入权重因子α，若为正样本，则αt＝α，若为负样本，则αt＝1-α，在此基础上，Focalloss引入了一个调制因子γ，用来聚焦难区分的样本，所述训练模型取值为α＝0.25，γ＝1.5；
在YOLOv5中，Focal loss被用于分类损失Lcls的计算，具体表示为：
其中，N表示训练样本的数量，C表示定位损失，yi表示第i个样本的真实类别，pi,c表示模型对于第i个样本属于第c个类别的预测概率；
步骤4.4、在步骤4.3改进后的YOLOv5损失函数的基础上，使用步骤4.2中的训练集和验证集对YOLOv5目标检测模型进行训练，得到YOLOv5落锤检测模型；
在训练时使用在线难例挖掘OHEM的方法实时调整训练过程如下：
步骤4.4.1、使用给定的训练样本进行前向传播，并计算样本损失；
步骤4.4.2、根据损失排序选出困难样本；
步骤4.4.3、使用这些困难样本进行反向传播更新网络权重；
步骤4.5、将步骤4.4得到的YOLOv5落锤检测模型部署到系统中的后台服务器中，从而实现实时检测落锤位置；
步骤4.6、通过步骤4.5中落锤位置的中心点位置变化，来判断是否为下降动作，具体判断条件为：连续8帧图像中，落锤有4次较上一帧图像下降距离超过10，则记为一次下降动作，每检测到一次下降动作就停止计数15帧，依此类推，直至十分钟内没有检测到落锤下降动作则记为一次试验结束；最后将自动统计的数目填入标准贯入与动力触探试验记录中，将视频压缩后上传至数据库。
10.根据权利要求7所述的一种工程勘察信息化监控管理方法，其特征在于：所述工程勘察信息管理Web平台的项目管理模块的具体实现方法包括：
8.1：通过所述项目管理模块中的项目详情子模块，查看该项目下所有勘探点基本信息；
8.2：通过项目详情子模块中的不同接口，查看所述五张表的数据，以及所述岩芯照片和现场视频，同时，所述五张表的数据通过工程勘察信息采集APP上传至数据库后，会自动生成Excel格式的标准数据表格，在所述五张表的数据的查看页面，提供了所述Excel格式的标准数据表格的在线预览和下载接口。
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CN118013207A (zh) * 2024-04-10 2024-05-10 海油来博(天津)科技股份有限公司 一种勘探作业数据采集和质检的管理方法及系统

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