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2018年5月23日

推動智慧城市系列中大工程學院研發智能山泥傾瀉監察系統全天候偵測危險斜坡 保障人命安全

2018年5月23日
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(左起)中大系統工程與工程管理學系陳廣添先生、鄭進雄教授和吳道賓博士。

香港中文大學(中大)系統工程及工程管理學系副教授鄭進雄教授及其團隊研發的智能山泥傾瀉監測系統,最近於2018香港資訊及通訊科技獎(Hong Kong ICT Awards 2018)獲頒智慧生活獎智能家居組別的銀獎,獲評為「非常耐用可靠」、「是一個有效的檢測和監測系統,能保護市民的生命財產」。 

香港有六成土地為天然山坡,在持續降雨的情況下有機會觸發山泥傾瀉,如未能及早察覺泥石流的跡象,隨時損毀民居釀成傷亡。鄭進雄教授及其團隊成功研發智能山泥傾瀉監察系統,以低成本、低耗電量的監察儀器,實時偵測及傳送山坡狀況至當值人員的移動裝置上。去年,中大夥拍土木工程拓展署轄下的土力工程處,在曾發生泥石流的深井新村進行實驗,系統經歷多次暴風,表現穩定,能夠即時提供泥石流出現狀況, 特別是在住宅區附近的山坡。 

土木工程拓展署自2010年開始,每年為30幅天然山坡進行風險緩減工程,至今已完成逾200幅,按風險程度在天然山坡興建泥石壩或防護網,惟地處偏遠的防護設施長期承受風吹雨打,對進行實地檢視任何碎屑堆積物, 有一定的實際難度。 

有見及此,署方聯同中大系統工程及工程管理學系,合作研究無人監測的智能系統,並於2016年11月率先以深井新村為試點,在當地的泥石壩及柔性防護網試行。鄭進雄教授及其團隊在試點19道防護設施的其中4道安裝智能監察器,功能包括監察石壩內的水位,感應樹枝、石塊雜物的撞擊,以及量度防護網受壓的彎曲度,一旦達至預設的警戒線,系統立即發出警告訊號。當值人員只要配備簡單的流動應用程式,即可24小時掌握每個泥石壩及防護網的狀況,收到警號後,再用遙控鏡頭拍攝實時影像,決定是否派員清理;由於鏡頭具備紅外線夜攝功能,可日夜監察防護設施。若遇上極端天氣,它有助於主動提供適時的數據,評估住宅區附近的山體滑坡情況。 

山坡面積遼闊、環境高低起伏,電源與網絡的覆蓋是整個研發過程的最大挑戰。為了兼顧成本效益,研究團隊一方面採用常用、輕巧的零件組成感應器及鏡頭,減低硬件成本,同時降低耗電量,使電池可持續使用三年之久,大大降低維護更新之費用;另一方面,則增設太陽能板,部分電源由太陽能供應,在正常的存量下,太陽能足夠監察器15天無間斷運作。 

防護設備分散在山坡不同位置,智能監察器之間的信號連繫亦是一大難題,團隊起用了低耗電量廣域網路技術LoRa來解決。經測試後,惡劣天氣和不平坦的環境無損數據傳輸,各個智能監察器所發出的訊息,均完整地傳送至基站,再以流動電話網絡送出,給當值人員實時準確的資訊。研究團隊成員吳道賓博士表示, 智能監察系統耗電量少、部署靈活,每套成本僅港幣數千元,在去年試驗期間經歷了兩次八級以上颱風,系統運作如常,表現理想。最近試點已擴展至港島南區的瑪麗醫院,智能監察系統安裝至醫院旁山坡上的大型泥石壩,為未來的大規模部署提供更多數據。 

有關中大工程學院「推動智慧城市」系列  

中大在人工智能及深度學習方面的研究領先全球,曾先後在人面識別和視覺識別的國際挑戰賽中名列前茅;中大多媒體實驗室被譽為「人工智能研究先鋒」,與美國加州大學柏克萊分校、麻省理工學院、史丹福大學及牛津大學等齊名,是亞洲唯一獲此美譽的高等學府。工程學院下設的信息工程學系、電子工程學系、系統工程與工程管理學系及計算機科學與工程學系多個研究團隊,均致力開發人工智能及深度學習在智慧生活、智慧出行和智慧環境等方面的應用,致力把香港構建為一個世界級的智慧城市。未來,中大將推出更多利用人工智能改善人類生活質素的創新項目,並陸續於「推動智慧城市」系列中與公眾分享。



(左起)中大系統工程與工程管理學系陳廣添先生、鄭進雄教授和吳道賓博士。

(左起)中大系統工程與工程管理學系陳廣添先生、鄭進雄教授和吳道賓博士。

 

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