河湖采砂全过程智慧监管关键技术及应用
获奖名称: 河湖采砂全过程智慧监管关键技术及应用
获奖等级: 二等奖
获奖类别: 长江科学技术奖
授奖单位: 长江技术经济学会
完成单位: 江西省水利科学院、南昌工程学院、长江水利委员会长江科学院、江西省鄱阳湖水利枢纽建设办公室、重庆惠泽科技发展有限公司
获奖年度: 2022
获奖人员: 许小华、包学才、王海菁、姚仕明、张秀平、李亚琳、渠庚、王军、袁锦虎、李斯颖、金中武、王小笑、聂菊根、雷文韬
成果简介:本项目针对河湖采砂监管中长期存在的采砂规划不精细、实时采砂计 量不精准、采砂船只管理不规范、采砂监控信息传输不稳定等难题，基于 泥沙与河床演化互馈机理、多元传感器协同、机器视觉与深度学习、仿复 眼感知和最优化等理论技术与方法，开展河砂可采量预测、采砂量实时动 态监测、采砂船及其行为识别、能量自适应视频帧采集传输等研究，构建 “预测—感知—识别—跟踪—预警—决策”六位一体的采砂协同感知与智 能监管技术体系。采用“典型示范-省级应用-全国推广”方式，为河湖采 砂规范有序开采、全方位监管、管理决策支持等提供强有力技术支撑，有 效提升河湖采砂监管现代化水平。主要成果如下： （1）揭示了泥沙与河床演化互馈机理，构建了复杂区域的泥沙可采 量预测模型，发展了面向可采量估算的河湖泥沙演化预测理论体系，为河 湖采砂规划和相关标准制定提供了科学依据。 （2）突破了采砂量实时精确计量技术，首创了基于“声-光-电-振” 协同感知的采砂量实时监测成套技术，提出了基于深度神经网络的采砂量 计量智能校正方法，研制了采砂量计量装置，实现了采砂量实时精确计量。 （3）突破了复杂气候环境下采砂船识别与追踪关键技术，创新性提 出了基于机器视觉和深度学习的采砂船及过往船只、采砂船“船脸”智能 识别技术，发明了基于仿复眼成像原理和注意力机制的采砂行为识别及采 砂船目标追踪技术，研制了基于边缘计算及仿复眼识别装置，实现了采砂 船全过程精准识别与目标追踪。 （4）发明了基于获取能量变化的采砂船监控视频帧自适应采集频度 及传输技术，解决了河湖岸线区域缺乏供电设施条件下，采砂船监控数据 采集难题和持续阴雨气候条件下采砂信息持续稳定传输问题，为长期不间 断采砂船识别与传输提供保障。 （5）研发了基于可视化决策树模型的省市县及管理单位多级联动采 砂智慧监管平台，实现了河湖采砂全过程监管。 本成果已在国内河湖采砂规划、标准编制、采砂监管中得到广泛应用， 产生了显著效益。授权专利16项（发明11项、实用新型专利5项），软 著9项，发表论文105篇（15篇SCI、16篇EI），制定国家与行业标准2 部，参编地方法规1部、出版著作6部，为河湖采砂监管提供了新思路和 技术支撑，助推了河湖采砂管理现代化进程，促进了智慧水利建设高质量 发展
