一体化平台融合创新技术在昔榆高速的应用研究

引言

随着我国经济社会的不断发展,高速公路基础设施也在快速进步。在传统的高速公路建设模式下,公路的建设、运营、维护、保养等环节相互独立分离,各个环节的运行数据分别由不同的主体进行维护和管理,尤其是在高速公路改扩建过程中制定相关计划、检查质量、检查进度、维护安全等系统无法统一管理,存在现场施工无法精细化、协同化、追溯化等问题^[1—2],这就导致各环节所建设的信息系统无法很好地进行数据共享和数据交换,数据利用率低,导致运行策略确定、运营建设规划、公路管理服务水平都受到了影响^[3—4]。采用GIS高速公路建设管理一体化系统,可以实现对于现场机械施工的精细化管理,使得公路建设全过程智能信息化,有效提高施工的效率,降低项目成本^[5—6]。在昔榆高速建设项目中,采用基于GIS的高速公路工程建设管理一体化平台,集中管控建设数据,提高了项目的精细化管理水平,同时数据创新融合技术使得智能化、智慧化监管得以应用在公路建设之中。

昔榆高速公路于2020年10月开工建设,起点位于昔阳县孔氏乡刀把口村东南省界处,经昔阳县、和顺县、寿阳县,终点在榆次区北田镇杨梁村附近与榆祁高速相接,全长125.37 km,总投资209.86亿元,是迄今为止山西省单公里造价最高的在建四车道高速公路项目。该项目有74.4%的路段位于太行山区,桥隧比例高达55%,其中全长14.02 km的太行山隧道是全国排名第三长的隧道,也是山西省 目前在建的最长隧道。

针对该项 目在建设过程中出现的制定相关计划、检查质量、检查进度、维护安全等系统无法统一管理,现场施工无法精细化、协同化、追溯化等问题,设计了基于GIS的高速公路工程建设管理一体化系 统,能够实现对机械施工的精细化管理,提高机械施工管理水平,并采用最新创新技术进行融合,符合国家可持续发展战略。

1机械施工建设管理平台的设计开发

本项目在实施过程中,采用GIS技术搭建了工程建设管理一体化平台,利用数字信息先进技术使得工程信息互相联系,可以实现多单位协同运作智能监管。一体化平台建设遵循的原则为先进性、安全 性、可靠性、用户友好性和可扩展性。图1所示为一体 化平台系统构架设计图,其中包括门户层、业务管理层、数据传输层和现场感知层。门户层可以使原本各自独立的系统集成接入,达到一体化应用的效果;业务管理层包含建设计划、建设进度、建设材料、建设档案等具体模块信息,分单位、分部分、分工程对各个模块进行合理串联并实现信息数据融合一体化;数据传输层为各模块的信息数据库,采用kettle技术进行集成,为工程建设一体化平台提供数据支撑;现场感知层为现场施工机械设备的管理层,实现现场施工可视化、图形化、可移动化。

该一体化平台采用数据创新技术使得各个分散独立的数据模块融合为一体,适用于各种大型工程项 目的管理,能够实现项 目的整体优化管控和资源合理配置。一体化平台的协同工作框图如图2所示,平台主要实现各个模块的协同整合。一体化平台关键业务功能主要包括系统应用一体化、施工现场可视化、系统数据联动化和项目管理移动化。系统应用一体化可以实现各种独立业务的关联,在系统、业务和数据三个层面进行融合,实现高速公路项 目的一体化管理;施工现场可视化是基于GIS的实时视频技术对项目现场机械化施工的有效监管,对于管理人员做出高效判断和决策具有促进作用;系统数据联动化主要解决的问题是数据各自独立的问题,实现该功能也是一体化平台运行的主线,主要通过多功能的协同管理并带动系统数据的整体联动实现;项目管理移动化可以利用云数据实现手机、平板等移动端的便捷办公,促进项目便捷化、透明化,实现高速公路项目的有效把控。

2机械施工建设管理平台在昔榆高速的应用

该机械施工建设一体化管理平台所实现的功能如图3所示,针对昔榆高速建设项 目,该一体化平台系统运行稳定,严格协同把控机械施工工序,有效控制了工程造价并提高了项目管理水平,实现了机械化建设全过程的智能化、智慧化。

该一体化系统建设的主要成效分为三个方面,即一体化应用、创新驱动和监管转变。

1)一体化应用。针对昔榆高速所设计和搭建的一体化管理平台涵盖了多项工程业务,包含合同、进度、材料、质量、造价、档案、安全等,各个业务的信息实现了在一体化平台的集中和融合,对于管理者来说使用更加便捷且不需要零散登录,各个模块的信息和数据可以互联互通,提高了工程进度的推进效率。

2)创新驱动。与传统的一体化平台相比,针对昔榆高速所设计和搭建的一体化管理平台与项目的管理理念相结合,体现了创新技术与一体化平台相辅相成的作用,实现了创新驱动,包括按质支付、工序报验、“码”上溯源、自动计量、智能采集等多项创新技术。图4所示为一体化平台融合创新技术驱动图。按质支付是对原材料、安装质量、泥土浇筑、保护措施等的全方位打分,根据评价质量决定支付比例和金额,这样能有效实现原料和施工过程中的信息透明以及质量溯源;工序报验以工序管理为主线,实现了多业务的合理串联,通过大数据信息识别技术实现合理配置和高效管理;“码”上溯源是对工程参与人员、项目设备、项目材料、项目信息等的二维码管理,这样只需要手机扫描二维码即可获得相应信息,对于一体化平台的数据监管和信息快速溯源具有积极作用;自动计量是项目工序完成后对各个工序的自动统计和信息自动生成;智能采集是针对机械化建设的智能设备的数据实时采集,并通过智能化分析对比相关标准,及时对项 目工程进行预警、故障判断。

3)监管转变。一体化平台的应用,实现了多项创新技术的合理融合,高速公路项目建设的监管模式、监管手段、监管理念也相应发生了转变。监管模式由传统的各自为政转变为统一监管,监管手段由传统的事后监管转变为实时监管,监管理念由传统的经验管理转变为数据管理。这些转变实现了真正意义上的一体化平台创新融合,对项目高效建设具有促进作用。监管转变示意图如图5所示。

3 结束语

昔榆高速建设项目基于GIS技术设计了项 目建设一体化平台,该平台融合创新技术实现了创新驱动,可以适应高速公路项目建设最新管理模式,真正意义上做到了一体化平台创新融合,对项目高效建设具有促进作用。采用GIS技术搭建的工程建设管理一体化平台,具体分为门户层、业务管理层、数据传输层和现场感知层,为了使各个独立的数据模块融为一体,采用了数据创新融合技术,能够有效应用于各类大型工程项目管理。

在昔榆高速建设项目应用该机械施工建设管理一体化平台,系统运行稳定,能严格协同把控机械施工工序,有效控制工程造价,提高了项目管理水平,实现了机械化建设全过程的智能化、智慧化。该平台在一体化应用、创新驱动和监管转变等方面应用效果突出,大大提高了施工的效率,降低了施工过程中的成本,保证了项目建设保质保量地进行。

[参考文献]

[1] 沈超,杨俊飞,钟秋,等.“互联网+”智慧高速公路养护管理技术的研究与实践[J].运输经理世界,2021 (20):111—113.

[2]孟辉,于飞,马静.基于BIM的高速公路建管养一体化平台[J].中国交通信息化,2021(7):98—100.

[3]刘伯海,李世忠.高速公路数据中心智能运维体系建设探讨[J].中国交通信息化,2021(12):97—99.

[4] 吴绍明,冯远鹏,闫怡雯,等.基于BIM+GIS的高速公路数字沙盘研究及应用[J].公路工程,2023,48(2):73—80.

[5]朱芳琪,邱泽航,张泽旭.基于GIS的高速公路交通事故时空分析系统[J].公路与汽运,2023(2):25—31.

[6] 张鑫.GIS+BIM技术在营运高速公路桥梁养护管理中的作用分析[J].工程建设与设计,2023(1):141—143.

2024年第10期第19篇