基于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的橋梁施工技術(shù)研究

賓 勇

(廣西長長路橋建設(shè)有限公司，廣西 南寧 535300)

當(dāng)前，我國正處于第十三個(gè)五年發(fā)展規(guī)劃的關(guān)鍵時(shí)期，國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域迅猛發(fā)展，作為基礎(chǔ)行業(yè)的道路交通和運(yùn)輸系統(tǒng)，承擔(dān)著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展“大動(dòng)脈”的重任。而橋梁工程在我國的交通和運(yùn)輸系統(tǒng)中舉足輕重，我國的橋梁工程經(jīng)過幾代人數(shù)十載不斷探索，現(xiàn)已逐步形成覆蓋全國各主要城市的交通網(wǎng)絡(luò)，帶動(dòng)了相關(guān)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，其作用不言而喻。值得一提的是，部分我國自主研發(fā)的橋梁施工技術(shù)在國際橋梁發(fā)展史上具有較高的學(xué)術(shù)地位，在世界范圍內(nèi)的橋梁建筑與設(shè)計(jì)大賽中多次榮膺榜首。

近年來，國際上較先進(jìn)的橋梁施工技術(shù)多結(jié)合了當(dāng)下前沿的專業(yè)元素，如先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、可視化的傳感測量、消息傳遞以及知識學(xué)習(xí)等技術(shù)。以我國橋梁工程的施工技術(shù)為例，融合了在線監(jiān)控及事故預(yù)警的新型橋梁施工技術(shù)層出不窮。本文以我國當(dāng)前的橋梁施工水平為背景，立足于實(shí)現(xiàn)全程、實(shí)時(shí)及動(dòng)態(tài)可視化的橋梁施工監(jiān)控系統(tǒng)，提出了基于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的橋梁施工方案，相比于微觀方面的具體橋梁施工技術(shù)而言，本文更側(cè)重于宏觀管理層面的探究，旨在通過所提出的基于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的橋梁施工方案來提高路橋企業(yè)在具體工程中的管理效率。

1 橋梁施工常見問題及原因分析

1.1 施工材料、人員的調(diào)度問題

在我國的橋梁工程施工中，常見的問題有很多種，總的來說有施工技術(shù)上的專業(yè)水平問題、施工人員及工程質(zhì)量監(jiān)控的管理問題。以施工管理問題為例，又包括施工用料的運(yùn)輸調(diào)配、施工人員的調(diào)度與管理?？v觀國內(nèi)一些施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或工期遲緩的問題工程，我們可以看到，多數(shù)原因是施工組織上的調(diào)度、管理出了問題，即人的因素所致，因此應(yīng)在具體的工程施工前和施工過程中，充分重視工程所有部分和階段的人員調(diào)配和協(xié)調(diào)工作，力爭做到“物盡其用、人盡其責(zé)”的管理理念[1，2]。典型的施工組織監(jiān)控方案如圖1所示。

圖1 施工組織監(jiān)控方案圖

1.2 工期節(jié)點(diǎn)和質(zhì)量監(jiān)督問題

很多橋梁工程都存在延遲竣工的現(xiàn)象，這與在施工前沒有進(jìn)行充分的工期計(jì)劃和安排有直接關(guān)系，導(dǎo)致工程進(jìn)度最后未能按工期節(jié)點(diǎn)執(zhí)行。延誤工期給工程帶來多方面的影響，例如最直接的問題就是不能按時(shí)交付工程，還有就是為了趕工期、搶時(shí)間導(dǎo)致工程質(zhì)量下降等。質(zhì)量監(jiān)督工作對于橋梁工程來說是最基本的要素，但個(gè)別工程卻達(dá)不到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，原因是多方面的，如監(jiān)督設(shè)備因素、制度流程因素以及管理策略因素等。施工企業(yè)只有從根本上解決質(zhì)量監(jiān)督等一系列問題，才能形成良性管理的長效機(jī)制，才能確保路橋企業(yè)的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)并不斷提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[3]。

2 基于云計(jì)算的橋梁施工實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

云計(jì)算技術(shù)是近些年發(fā)展起來的一種基于網(wǎng)格的計(jì)算模式，廣義范圍上來講屬于大數(shù)據(jù)技術(shù)范疇。目前常用的云計(jì)算平臺主要有Hadoop平臺和Spark平臺，都屬于開源架構(gòu)，靈活性較高，Hadoop平臺迄今為止發(fā)展得比較成熟，因此應(yīng)用上也比較廣泛。云計(jì)算技術(shù)的核心思想是統(tǒng)一進(jìn)行云存儲服務(wù)，將龐大的數(shù)據(jù)資料共享在云端(服務(wù)器)，用戶可以通過購買相應(yīng)的服務(wù)來進(jìn)行個(gè)性化的使用。云計(jì)算技術(shù)將用戶對大數(shù)據(jù)知識的掌握程度進(jìn)行屏蔽，也就是說，用戶無需了解架構(gòu)后臺的具體情況，用戶只需提出使用需求即可。

2.1 需求分析

以路橋集團(tuán)為例，每年都有很多由各分子公司籌備、建設(shè)的橋梁工程，這些工程項(xiàng)目在具體實(shí)施過程中需要一個(gè)科學(xué)的數(shù)據(jù)處理平臺，將所有項(xiàng)目和工程進(jìn)行統(tǒng)籌，包括物料的運(yùn)輸、人員的調(diào)度、設(shè)備的調(diào)配等。對于同一施工現(xiàn)場的項(xiàng)目或工程，通過對大量現(xiàn)有以及歷史數(shù)據(jù)的分析和處理，系統(tǒng)能夠有效得出當(dāng)前施工的薄弱環(huán)節(jié)及安全隱患，做到事前預(yù)警和故障預(yù)判等，有效將施工風(fēng)險(xiǎn)降到最低，保障施工安全、穩(wěn)定進(jìn)行。

2.2 模型搭建

基于云計(jì)算的橋梁施工實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)模型，在搭建過程中以存儲系統(tǒng)和計(jì)算框架為主要難點(diǎn)，擬采用多臺PC機(jī)進(jìn)行分布式搭建，具體配置：(單機(jī))硬盤容量1TB，RAM 8G，CPU Intel i5，Linux操作系統(tǒng)，Hadoop2.4.0版本。搭建過程中以一臺PC機(jī)為主機(jī)，其余均為從機(jī)，將HDFS設(shè)置為存儲系統(tǒng)，數(shù)據(jù)倉庫采用HBase架構(gòu)，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)軟、硬件搭建完成后，對其進(jìn)行測試，以一組橋梁施工的原料分配數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)，上傳至服務(wù)器，對系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，確保各主、從節(jié)點(diǎn)都為活躍狀態(tài)。基于云計(jì)算的橋梁施工實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)模型如圖2所示。

圖2 基于云計(jì)算的橋梁施工實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)圖

3 工程實(shí)例驗(yàn)證

試驗(yàn)中以路橋集團(tuán)某分公司近5年來的橋梁歷史施工數(shù)據(jù)為原始輸入，數(shù)據(jù)類型包括橋梁施工中的物料申請、運(yùn)輸及分配等，此部分?jǐn)?shù)據(jù)多為文本式的關(guān)系型數(shù)據(jù)，還包括人員調(diào)度、質(zhì)量監(jiān)督、協(xié)調(diào)會議等數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)多為非關(guān)系型的圖片或音頻、視頻文件，數(shù)據(jù)大小共約5 GB，將這些數(shù)據(jù)輸入到基于云計(jì)算的橋梁施工實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中，觀察系統(tǒng)的運(yùn)行情況，包括各分布式節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)包流量狀態(tài)，通過后臺監(jiān)視畫面進(jìn)行施工數(shù)據(jù)的狀態(tài)監(jiān)控。橋梁施工監(jiān)控結(jié)果分析如表1所示。

表1 橋梁施工監(jiān)控結(jié)果分析表

監(jiān)控結(jié)果顯示，對于橋梁在施工過程中的所有生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)，該監(jiān)控系統(tǒng)均能很好地接收并將處理結(jié)果反映到監(jiān)測畫面中。值得注意的是，對于圖片、音視頻等非結(jié)構(gòu)化的橋梁施工數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)仍能很好地存儲并進(jìn)行分析處理，這有別于僅能處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的其他監(jiān)控系統(tǒng)。此外，該監(jiān)控系統(tǒng)還可針對橋梁當(dāng)前施工的具體情況，對下一階段施工的具體方案和危險(xiǎn)因素進(jìn)行預(yù)測和評估，為施工人員和監(jiān)理人員提供相應(yīng)的決策依據(jù)，這是其他橋梁施工監(jiān)控系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢[4-5]。

4 結(jié)語

本文以我國路橋企業(yè)的橋梁施工管理現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，詳細(xì)分析了橋梁在施工過程中的一些常見問題及產(chǎn)生原因，如施工材料運(yùn)輸、施工人員調(diào)度以及施工質(zhì)量的過程監(jiān)控等方面。提出了基于云計(jì)算技術(shù)的橋梁施工監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)⑹┕がF(xiàn)場的人員和物資等環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，并可以根據(jù)工程進(jìn)度、計(jì)劃時(shí)間節(jié)點(diǎn)以及工程階段性的施工情況來進(jìn)行綜合分析和管控，有效提高了路橋企業(yè)的管理效率，為橋梁施工的安全性及制度管控打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文所提出的基于云計(jì)算的橋梁施工實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，對于我國當(dāng)前路橋企業(yè)的施工管理模式來說具有通用性，可作為同類工程施工管理的參考方案，對未來我國橋梁的施工管理發(fā)展方向具有一定的引領(lǐng)作用。

[1]張海寧.道路橋梁施工管理中存在的問題及優(yōu)化措施[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，10(15)：63-64.

[2]王 倫，韋秋梅.高速公路橋梁工程施工管理[J].交通世界：建養(yǎng)·機(jī)械，2013(18)：256.

[3]田克平，張志新，張鐵成.橋梁施工組織設(shè)計(jì)與實(shí)例[M].北京：人民交通出版社，2002.

[4]鐘漢華，余丹丹.道路橋梁工程施工技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2011.

[5]陸書齋.施工技術(shù)與管理[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2008.