測量技術邁向自動化–海洋大學河海測量系統產學技術聯盟

 
2016/01/27 張志玲 | 特約文字編輯     4,728
 
所謂「測量」是指:應用適當的儀器和方法,以決定點與點間的距離、方向和高度。舉凡河海、陸地或太空等領域都有測量上的需求,然傳統上量測程序大都由人工操作容易產生誤失,而衍生設計或施工上的誤差,也會導致施工品質不良。近年來,測量儀器的電子化、自動化和雷射測距的使用雖然已大幅提升了測量的準確度,惟其作業仍需專業人員操作,所以測量成本始終居高不下。

國立臺灣海洋大學河海工程學系蕭松山教授,將其二十多年來的研究成果,結合了智慧型傳輸技術和雲端運算概念,開發出雲端自動化河海測量系統。該系統將「基本測量軟體與安卓系統(Android)結合的輔助測量系統」納入儀器中,數據經量測後可透過智慧型手機或平板電腦上傳至雲端,經運算檢驗後再回傳回來。這種技術具有作業簡化、主動偵錯和流程標準化等特色,除可提升測量的精凖度外,又具有即時性、節省成本、縮短工期、降低人工誤失等優勢。
   
支援與諮詢 客製化服務

103年2月,蕭教授與其同僚郭世榮教授、方惠民助理教授等組成了團隊,於科技部補助下成立產學技術聯盟。聯盟初期以講習方式邀請業者入會,惟成效不如預期。經檢討後發現,不同業者聚在一起講習不容易產生共鳴,於是改變方法,由聯盟與各公司進行個別講習,同時提供量身訂作的支援諮詢服務。

此一方式業界的反應很好,於是聯盟就以之作為運作的模式,而其輔導協助對象則以測繪業者、儀器代理商、工程顧問公司、營造商等為主,且在入會時,會員可以選擇為研發會員、企業會員或一般會員。

成為會員須繳納入會費5萬元,乍看費用似乎不少,惟從業者角度思考,區區5萬元就能與素質學養俱佳的專家共同開發新技術,並獲得支援諮詢的服務,這對動輒數百萬、數千萬乃至上億元的工程來說只是九牛一毛,當是值得投資的事。

而加入聯盟一般會員的方式也很特別,有意加入者只需上網登錄便可成為一般會員,可以免費使用簡單軟體,若有需要還可向聯盟租借設備使用。這種貼心的彈性入會方式,是學術單位回饋社會的具體表現。
 
河海測量 表現亮眼

令人訝異的是,聯盟在成立的第二年就有亮眼的表現。例如以往進行海域水深測量時,船上必須安置許多儀器,不僅儀器接線繁複,供電接線系統迥異,而且專業人員也必須辛苦地隨船出海,以避免因為丁點差池而導致成本增加甚至工期延長。有一家從事水深地形測繪作業的公司於加入聯盟後,把研究團隊開發,裝有整合供電系統、接線防呆、自動傳輸、即時運算與即時回傳儀器的「水深測量資料收集器」放在船上,因此解決了以往儀器供電及接線繁複問題,而且在辦公室內就能即時獲得資訊,充分簡化了作業、縮短工期、又降低了成本,因此對加入聯盟的效益讚不絕口。

又如為取得海流資訊,研究團隊開發了如排球大小的漂浮球,球內裝載有定位傳輸晶片與微型主機板,當漂浮球蒐集到即時定位資訊後即將其上傳雲端,並同時計算及記錄海流資訊。這項新技術可在輪船漏油污染擴散,或岸邊遊客被瘋狗浪捲入海中時,用來量測海流流況,而救援人員可依照傳回的海流資訊進行攔污或救援工作,就可達到事半功倍的效果。

除此,對於河川流速的量測,也可利用小漂浮球作業。由於汛期期間可能會出現河川溢淹等災害,防災中心若能取得即時的河川流速資訊,便可儘早示警,疏散居民。其主要原理是在河川上游定時拋下如排球大小的漂浮球,再透過球內微型主機板與GPS晶片板的結合,將量測到的時間座標透過網際網路傳給救災中心,救災中心便可連同已知的河川段面和水位數據資料推算河水流量,掌握救援先機。

蕭教授表示,相關作業系統已在桃園石門大圳、台北市士林雙溪河及花蓮和平溪口完成系統驗證,下一階段正在等待颱風天的實際測試。也就是說,只要小漂浮球通過了測試,就可加入協助救災的任務。
 
陸地測量  成效斐然

不僅是河海測量,聯盟團隊在陸地測量上的研發成果也很亮麗。例如一家光學測量儀器代理商,雖然擁有功能健全的儀器,但是程序操作繁瑣複雜,故產品並不討喜。於是聯盟協助將其繁瑣的操作程序開發成簡易的軟體,使得儀器的測量品質提升,操作成本也下降了,更強化了於同類產品中的競爭力。

又如某家工程顧問公司,將聯盟開發的「多點即時變位監測系統」應用在超大型桁架推升工程上,除可即時獲得鋼構推升的高度,還可取得以圖表呈現的桁架推升高度與傾斜度,讓起重機的操作員有了更精確指引,大幅降低工安風險,工期也因此縮短7天。另一家會員也表示,於橋墩上裝設聯盟開發的自動化監測系統後,透過雲端的即時計算與回傳,即可24小時在螢幕上進行橋墩變化監控,大幅節省了龐大的人力與物力。

更值得一提的是,原本為維護海岸防波堤與港灣所開發的檢測維修系統,也可以應用在歷史建物的檢測維修上。一般說來,歷史建物的檢測維修是由人工填寫表單和拍照,姑且不論人工操作潛藏的可能疏失,單就每半年一次針對樑柱與裂縫的檢查作業就很費時費事。聯盟團隊開發的檢測維修系統,具有表單自動化與電腦化等優勢,而且透過電腦就可取得建物現況資訊,這對古蹟與歷史建物的維護保養工作助益甚大。
   
推動測量自動化模式

由上述介紹可知,海洋大學雲端自動化河海測量系統聯盟所提供的服務,既廣泛又多元。加入會員者除可獲得量身訂作的技術服務外,還可透過聯盟創造技術交流合作平台,與其他聯盟會員技術互補,共同提升競爭力,爭取互利共榮機會。

而在進行工程標案時,業主們對於聯盟會員亦具有較高的信任感,這些都是產學小聯盟預期效應的表現。對於聯盟的願景,蕭教授表示,近期目標是希望建構一個完整的行政團隊,以便在研發推廣與企業需求間扮演稱職的溝通角色。長期目標則是希望測量技術能與更多的自動化系統結合,以建構更完整的測量工程自動化模式。
 
註:蕭松山教授研究團隊獲科技部103年度「產學技術聯盟合作計畫」補助(計畫名稱:雲端自動化河海測量系統之推廣),執行期間:2014/02/01~2015/01/31)。科技部推動「產學技術聯盟合作計畫」之目的,係為促使大專校院及學術研究機構有效運用研發能量,以其已建立之核心技術與相關之上中下游業界建構技術合作聯盟,以協助產業界提昇競爭能力及產品價值。