“老”行业注入了“新”活力 ——铁四院地质勘探数智化转型侧记

本文转自：人民日报客户端

盛夏时节，在铁四院勘察设计的宜涪高铁地质勘探现场，钻机纵列，马达轰鸣。

每一台钻机旁边，都有一个不起眼的三脚架默默陪伴，形影不离。三脚架上，就是铁四院自主研发的地质勘探AI管理系统现场数据采集设备。小小的设备“背后”，是铁四院宜涪高铁勘察设计团队，他们有的在距离钻机几十公里外的勘探项目部，有的则在几百公里外的铁四院武汉总部甚至更远的地方。

无论在哪里，点点鼠标、动动手指，就可以通过电脑或手机终端实时掌握宜涪高铁地质勘察现场的“第一手资料”。这样的场景，在铁四院地质勘探管理工作已经成为日常。

“以前想都不敢想的事，现在变成了现实。”在铁四院工作32年的高级工程师、宜涪高铁勘探项目经理时风永感叹到。

催生：“低效率”的人工勘探有了新使命

传统的地质勘探管理高度依赖人工操作，从放孔（确定钻孔的位置），到验孔（对钻机钻取的岩芯等相关“成果”进行验收），再到资料入库（把勘探原始资料录入电脑程序），每一个环节、每一个细节都需要勘察设计人员去完成。

“平原地区稍微好点，可以借助汽车等交通工具到达现场。而在交通不便的山区，尤其是像宜涪高铁经过的地形陡峻、地质条件复杂地区，很多时候就需要勘察设计人员采取最原始的徒步方式。”时风永说，“山区陡坎、沟谷密布，很多地方靠双脚还不行，得手脚并用，费力又费时。”

按照传统的地质勘探管理模式，一个山区铁路钻孔从放孔开始，到完成验孔，再到资料入库，一整套流程下来，快者个把星期，慢者数十天。为了管理一个“小钻孔”，付出的时间和精力则是“一大把”。

铁路项目勘察一般每隔30～50米就有一个钻孔，一百公里长的铁路项目，一次勘察就需要完成两千多个钻孔，勘探管理工作面临极大考验。

在时风永的印象中，铁路项目尤其是全长数百公里的长大干线项目，地质勘探工作一旦全面展开，即使勘探管理人员已经进入“连轴转”状态，还是感觉人手不够、忙不过来。

随着时代的进步，勘察设计企业高质量发展的现实需求与低效率的传统地质勘探管理模式形成了强烈反差，也孕育了这项“老牌”业务与时俱进、升级完善的内生动力。

机遇：一场数据管理与作业模式的变革

2021年，中国勘察设计协会发布“十四五工程勘察设计行业信息化工作指导意见”，强调推动勘察设计行业数字化转型发展。2023年，中共中央国务院印发《数字中国建设整体布局规划》，强调推动数字技术和实体经济深度融合，在农业、工业、金融、教育、医疗、交通、能源等重点领域，加快数字技术创新应用。

政策的春风催生着创新的实践。铁四院勘探团队下定决心“第一个吃螃蟹”，成为行业内第一家对地质勘探管理技术设备进行深度创新、系统改造的设计院。

“从2015年开始，我们就开始调查研究，探索地质勘探管理业务深度融入信息化、数字化时代潮流的方式和路径。”铁四院地路院勘探室副主任董同新说，“2018年，铁四院地质勘探AI管理系统项目正式启动研发。从铁路项目工程勘察实际出发，我们确立了实现勘探全过程信息化监控管理、实现勘探过程智能管理、实现勘探成果数字化管理三大研发目标。”

从无到有、新旧迭代的过程总是充满坎坷和艰辛。据董同新介绍，研发地质勘探AI管理系统的工作中，主要遇到了管理理念转变、硬件设备开发、智能识别技术研发等方面的困难和挑战。

为了攻克智能识别技术难关采取的“双轮驱动”战略，研发团队一方面坚持“自主”，内部挖潜，配强力量、集思广益；另一方面发展“外援”，联合多家智能识别技术研究单位、知名高校，组建技术攻关“共同体”，汇聚通力协作“大合力”，经过多轮方案比选、试验，终于完成技术研发，为打造既能用、又好用的系统奠定了坚实基础。

2019年，勘探全过程视频监控及系统平台搭建完成，顺利通过阶段性评审并投入使用；2021年，电子记录模块研发完成，随即投入生产试应用；2022年，智能放孔、智能测孔深技术投入生产试应用，反馈良好。

2019年5月，第一代地质勘探AI管理系统在合肥至新沂高铁项目中得到首次应用。“虽然时间紧、勘探任务重、人手不多，但是有了这件‘神器’，我们心里就有底。”时任项目负责人金海元对“尝鲜”的体会记忆犹新，“勘探工作高峰期的时候，全线有500多台钻机开工，单日钻探进尺超过万米。地质勘探AI管理系统让我们首次实现了勘探过程全时段监控。降低了勘探管理人力投入，提高了勘探管理效率。”一低一高之间的“剪刀差”，是企业高质量发展的注脚，更是科技创新赋能传统行业的体现。

未来：为智能装上“最强大脑”

地质勘探AI管理系统面世以来，随着北斗卫星定位、云计算等新兴技术的引入，功能逐步丰富完善，目前已经推出第二代产品，具备了现场视频监控、影像采集、地层信息电子记录、智能放孔、孔位复测、孔深智能识别、试样管理、线上检查验收、统计分析、生成竣工报表等功能。

截至目前，铁四院累计在200多个项目中投入使用地质勘探AI管理系统设备1000余台套，实现在建项目全覆盖，累计服务地质钻探工作量超过900万延米。据董同新估算，系统投入使用以来，仅验孔这一项工作，就为企业节省了约30%的人力投入，真正将勘察设计人员从繁重的勘探管理工作中“解放”了出来。

节省人力、提高效率的同时，得益于该系统全程视频监控、孔位孔深等信息智能识别、标准化电子记录等优势，“中间流程”大幅精简，“一站式”解决的高效性显著提升，现场质量安全管控效果显著提升，过程追溯、数据检查、进度跟踪的便捷性显著提升。

地质勘探AI管理系统研发过程中，铁四院一手抓技术设备研发，一手抓知识产权保护。目前已获得国家专利技术授权15项（含发明专利8项），形成了成套的专项技术。基于该系统的工程地质勘察数智化管理获得湖北省企业现代化管理创新成果一等奖、全国企业管理现代化创新成果二等奖。

谈到该系统对企业生产管理的助益，董同新用了“痛点被治愈”这个比方。他说，勘察和设计是铁四院的两项主要业务，进入21世纪以来，随着CAD（计算机辅助设计）、BIM（建筑信息模型）等新技术的引入，铁路设计工作模式取得了极大发展，而以钻探为代表地质勘察工作模式则鲜有进步，成为了制约企业乃至行业升级发展的一个“瓶颈”。

地质勘探AI管理系统的建成使用，补齐了铁四院勘探管理工作的最大短板。基于地质勘探AI管理系统，铁四院数字化生产与交付系统、生产经营管理系统等企业运行管理平台更加健全完善，“一键成图” “数智升级”等构想正加速走进现实。