實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)在公路施工風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

潘廣明

摘要：為有效降低公路施工中的各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)隱患，提高工程的效率和質(zhì)量，文章介紹了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)（RTM）在公路施工風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用，總結(jié)了RTM技術(shù)的基本原理和應(yīng)用情況，分析了該技術(shù)應(yīng)用于公路施工風(fēng)險(xiǎn)控制領(lǐng)域所具備的功能特性，完成了基于RTM的公路施工風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，并以實(shí)際工程為例，進(jìn)行了RTM應(yīng)用前后的公路施工風(fēng)險(xiǎn)概率對(duì)比試驗(yàn)，證明了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)在公路施工風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性。

關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);公路工程;風(fēng)險(xiǎn)控制

中圖分類(lèi)號(hào)：U415.6A180653

0 引言

在當(dāng)前國(guó)內(nèi)的公路工程施工中，大量先進(jìn)施工技術(shù)、施工設(shè)備和施工理念被不斷運(yùn)用，這在一定程度上提高了公路工程的施工質(zhì)量，縮短了施工周期，降低了工程預(yù)算。但與此同時(shí)，智能化、自動(dòng)化施工設(shè)備的應(yīng)用也為公路施工帶來(lái)了潛在的風(fēng)險(xiǎn)隱患，例如施工方案、施工技術(shù)和施工設(shè)備之間的匹配程度不一致會(huì)給公路的安全施工帶來(lái)一定風(fēng)險(xiǎn)，加之先進(jìn)的施工環(huán)境下人為管理因素和責(zé)任意識(shí)薄弱，都會(huì)給公路工程的施工造成一定的風(fēng)險(xiǎn)，這類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于公路工程的施工存在不利影響。為此，應(yīng)加大對(duì)施工過(guò)程中各要素的監(jiān)測(cè)力度，在最大程度上降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)

1.1 基本原理

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型技術(shù)，它以在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸設(shè)備為基本框架，支持施工數(shù)據(jù)分析和場(chǎng)景模擬等組件，也可搭載施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和測(cè)試等模塊，融合當(dāng)前主流的大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等施工歷史數(shù)據(jù)平臺(tái)，對(duì)未來(lái)的施工風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)進(jìn)行綜合預(yù)警，且對(duì)施工數(shù)據(jù)的分析具有可靠性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性等特點(diǎn)[1]。

1.2 應(yīng)用情況

從廣義上來(lái)說(shuō)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)涵蓋了眾多領(lǐng)域的應(yīng)用分支，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑領(lǐng)域等。例如公路施工中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠?qū)⒐肥┕がF(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效比對(duì)、整合，宏觀(guān)上將公路工程的施工數(shù)據(jù)劃分為施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)（施工人員、施工物資）、施工后臺(tái)數(shù)據(jù)（施工組織、施工管理）、施工預(yù)警數(shù)據(jù)等，施工物資部分的數(shù)據(jù)又包括施工原料和施工設(shè)備等。依托現(xiàn)有的施工條件，結(jié)合先進(jìn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，使公路工程施工的質(zhì)量和效率得以提升，并有效降低施工的過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)。公路工程施工數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)屬性及作用如表1所示。

2 基于RTM的公路施工風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)功能概述

為有效降低公路工程在施工過(guò)程中的各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)，所構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)應(yīng)具備以下幾個(gè)方面的主要功能：

（1）施工數(shù)據(jù)獲取的及時(shí)性

及時(shí)性是風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的基本屬性，及時(shí)獲取公路工程的施工數(shù)據(jù)，能夠?yàn)橄到y(tǒng)數(shù)據(jù)分析和處理提供必要支持，從而達(dá)到及時(shí)規(guī)避和弱化施工風(fēng)險(xiǎn)的目的。反之，公路工程施工數(shù)據(jù)獲取不夠及時(shí)，一方面會(huì)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析和處理帶來(lái)影響，另一方面也可能造成施工數(shù)據(jù)的偏差，影響后續(xù)施工數(shù)據(jù)的處理[2]。

（2）施工數(shù)據(jù)分析的可靠性

可靠性是指公路施工風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)應(yīng)具備的安全組件或安全策略，能夠較為全面和真實(shí)地反映施工數(shù)據(jù)，包括施工數(shù)據(jù)的大小、類(lèi)型、獲取方式以及傳輸渠道等?？煽啃赃€包括施工數(shù)據(jù)分析過(guò)程中的相關(guān)軟硬件設(shè)備的可靠程度，例如公路施工風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)應(yīng)保證施工數(shù)據(jù)在獲取、傳輸和處理等各環(huán)節(jié)中不被泄露和篡改，確保施工單位信息系統(tǒng)的安全。

（3）風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性

對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)數(shù)據(jù)而言，在處理過(guò)程中應(yīng)確保風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，包括數(shù)據(jù)處理的時(shí)間、施工位置、數(shù)據(jù)用途等，準(zhǔn)確性較高的施工數(shù)據(jù)在進(jìn)行系統(tǒng)分析、比對(duì)和判斷時(shí)，能夠減少試驗(yàn)誤差的概率，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的最終決策和方案部署具有一定意義。由于部分施工環(huán)節(jié)處于危險(xiǎn)作業(yè)狀態(tài)，增加了施工數(shù)據(jù)在處理過(guò)程中的難度，但這類(lèi)關(guān)鍵數(shù)據(jù)對(duì)于系統(tǒng)在分析施工風(fēng)險(xiǎn)因素時(shí)很重要，因此，必要時(shí)應(yīng)使用相應(yīng)的輔助設(shè)備來(lái)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)的抽取，如工業(yè)機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、輔助機(jī)械臂等設(shè)備[3]。

公路施工風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)功能需求分析如表2所示。

2.2 RTM風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

RTM（Real-Time Monitoring）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)具有較好的平臺(tái)移植性和較強(qiáng)的功能擴(kuò)展性，RTM屏蔽了基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的底層部分，使用戶(hù)不必知曉作為系統(tǒng)基礎(chǔ)的硬件序列，僅由各自公路施工中對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素控制的具體需求便可完成系統(tǒng)架構(gòu)的簡(jiǎn)單部署，這種系統(tǒng)架構(gòu)模式在一定程度上簡(jiǎn)化了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的流程，增強(qiáng)了用戶(hù)在使用風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)時(shí)的良好體驗(yàn)[4]。RTM風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

由圖1可以看到，RTM風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要包括三個(gè)層級(jí)，分別是第一層（數(shù)據(jù)獲取層）、第二層（數(shù)據(jù)分析層）和第三層（數(shù)據(jù)處理層），此RTM風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)了在第三層即數(shù)據(jù)處理部分的主要功能，將數(shù)據(jù)處理部分細(xì)化為處理時(shí)間、施工位置和數(shù)據(jù)用途三部分，將這三部分的施工數(shù)據(jù)與風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，從而完成風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別過(guò)程，最后將施工風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)到風(fēng)險(xiǎn)控制環(huán)節(jié)。風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)系統(tǒng)屬于RTM風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容，在完成風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)系統(tǒng)的搭建后進(jìn)行RTM風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)架構(gòu)的部署，RTM風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

由圖2可知，基于RTM的風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)架構(gòu)，將數(shù)據(jù)的抽取單元、分析單元和處理單元作為該系統(tǒng)架構(gòu)的主要模塊（內(nèi)核），這三個(gè)單元與數(shù)據(jù)源的映射關(guān)系如下：處理單元-后臺(tái)應(yīng)用;分析單元-存儲(chǔ)設(shè)備;抽取單元-施工現(xiàn)場(chǎng)。系統(tǒng)內(nèi)核將施工數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、分析和處理的過(guò)程也可稱(chēng)作“數(shù)據(jù)清洗”。隨后進(jìn)行施工數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、可靠性和及時(shí)性方面的風(fēng)險(xiǎn)控制，完成數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)因子的優(yōu)化工作，最后反饋施工風(fēng)險(xiǎn)控制結(jié)果[5]。

3 工程應(yīng)用與試驗(yàn)分析

3.1 工程應(yīng)用

以廣西境內(nèi)某市繞城公路的施工為例，將本文所研究的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于該公路的施工風(fēng)險(xiǎn)控制中，充分發(fā)揮RTM在公路施工風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域中的過(guò)程控制作用，綜合該系統(tǒng)自帶的公路施工風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)，從施工環(huán)境、施工人員、施工設(shè)備以及施工技術(shù)等幾方面對(duì)施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行權(quán)衡，對(duì)比RTM在應(yīng)用前后該段公路施工過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)概率的變化情況，完成相關(guān)的試驗(yàn)論證工作。

3.2 試驗(yàn)分析

為確保試驗(yàn)結(jié)果的合理性與可行性，在試驗(yàn)過(guò)程中調(diào)取了公路施工常見(jiàn)的四類(lèi)數(shù)據(jù)（環(huán)境、人員、設(shè)備和技術(shù)），這四類(lèi)施工數(shù)據(jù)均來(lái)自RTM的數(shù)據(jù)獲取層級(jí)，將這四類(lèi)數(shù)據(jù)隨機(jī)傳送至數(shù)據(jù)處理單元，由系統(tǒng)生成風(fēng)險(xiǎn)概率（%），對(duì)比RTM應(yīng)用前后上述四類(lèi)數(shù)據(jù)的變化情況。RTM應(yīng)用前后公路施工風(fēng)險(xiǎn)概率變化情況如圖3所示。

由圖3可知，該試驗(yàn)中設(shè)定公路施工風(fēng)險(xiǎn)概率的基線(xiàn)值為1.0%，可作為施工經(jīng)驗(yàn)值。在環(huán)境、人員、設(shè)備和技術(shù)四個(gè)施工風(fēng)險(xiǎn)因子中，環(huán)境與人員兩方面無(wú)論RTM應(yīng)用與否，均具有較高的施工風(fēng)險(xiǎn)概率，可見(jiàn)，施工環(huán)境（客觀(guān)因素）和施工人員（主觀(guān)因素）在公路施工風(fēng)險(xiǎn)中占有很高比重。另一方面，在應(yīng)用RTM系統(tǒng)之后，這四類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生概率均有明顯降低，表明RTM技術(shù)在控制公路施工風(fēng)險(xiǎn)中具有一定的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

公路施工過(guò)程中常伴有各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)因素，部分風(fēng)險(xiǎn)因素會(huì)直接或間接地導(dǎo)致施工事故的發(fā)生，為此，研究公路施工過(guò)程中各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)概率的控制措施十分必要。本文詳細(xì)闡述了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)（RTM）在公路施工風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，完成了RTM應(yīng)用前后的公路施工風(fēng)險(xiǎn)概率對(duì)比試驗(yàn)，取得了較為理想的結(jié)果，為從根本上降低公路施工事故、控制風(fēng)險(xiǎn)概率提供了有力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡 毅. 胡 鑫. 公路工程施工中的安全管理與風(fēng)險(xiǎn)控制分析[J]. 環(huán)球市場(chǎng). 2019（17）：332.

[2]李 凡. 高速公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D]. 北京：北京交通大學(xué)，2013.

[3]劉 娜. 高速公路路基施工工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理研究[D]. 西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2015.

[4]侯 凌. 西部山區(qū)高速公路重點(diǎn)路段設(shè)計(jì)安全性評(píng)價(jià)研究[D]. 西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2014.

[5]萬(wàn) 文，于軍琪，趙江平，等. 高速公路施工安全管理模糊評(píng)價(jià)研究[J]. 中外公路，2016（1）：325-329.

收稿日期：2020-05-08