高速鐵路工地試驗(yàn)室、拌合站信息化管理體系研究

（中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司，河北涿州 072750）

1 項(xiàng)目概況

新建張家界—吉首—懷化高速鐵路站前工程施工總價(jià)承包招標(biāo)ZJHZQ-6標(biāo)項(xiàng)目地處湖南省湘西州古丈縣依溪鎮(zhèn)，起訖里程DK81+249.65～DK100+422.00，主線長19.172 km（含短鏈1.911 km），主要施工結(jié)構(gòu)物涉及路基、橋涵、隧道及車站等。其中，特大橋1座（即石壁村特大橋，長559.29 m）、大橋5座和中橋 1座，橋梁合計(jì)約2 445.535 m；隧道共6座，隧長合計(jì)約14 444.722 m（古丈隧道長4 888.35 m，南山隧道3 506.42 m）；路基長463.735 m；車站1座（古丈西站）。由此可見，橋隧施工是整個(gè)項(xiàng)目的任務(wù)核心，因此項(xiàng)目施工范圍涉及到的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)較多，混凝土、鋼材消耗量大，在原材料質(zhì)量管理與控制方面難度極大。為此，項(xiàng)目設(shè)3個(gè)試驗(yàn)室，1座拌和站，并研究建立高速鐵路工地試驗(yàn)室、拌和站信息化管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工過程數(shù)據(jù)的即時(shí)采集、錄入、統(tǒng)計(jì)與分析，加大現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理力度和降低質(zhì)量管理難度。

2 工地試驗(yàn)室、拌合站信息化管理體系

利用傳感技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等手段，對(duì)高速鐵路工地試驗(yàn)室中壓力機(jī)等設(shè)備和拌和站生產(chǎn)混凝土過程進(jìn)行即時(shí)數(shù)據(jù)采集、傳送以及存儲(chǔ)，為各方管理者提供詳盡有效的數(shù)據(jù)，同時(shí)又可根據(jù)現(xiàn)有的信息技術(shù)手段對(duì)采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行微觀和宏觀2個(gè)維度的統(tǒng)計(jì)和分析，進(jìn)而生成系統(tǒng)平臺(tái)圖表并對(duì)其展開準(zhǔn)確分析，最終通過跟蹤手段進(jìn)行分析與糾偏，為管理決策者提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

2.1 信息化管理體系組成

信息化管理系統(tǒng)是多個(gè)子系統(tǒng)與多層次化集成組織軟件的組成體，其系統(tǒng)原理是基于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算對(duì)單項(xiàng)工程（或單位工程）的質(zhì)量監(jiān)管組織、總部（可設(shè)為分部）、項(xiàng)目經(jīng)理管理部、工地試驗(yàn)室、駐地拌和站等多層次的用戶實(shí)現(xiàn)上下分級(jí)管控，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與傳輸功能，對(duì)每個(gè)單體的實(shí)體質(zhì)量都可進(jìn)行集成化的數(shù)據(jù)監(jiān)控與分析。高速鐵路工地試驗(yàn)室、拌和站信息化管理體系包括如下3個(gè)方面。

（1）構(gòu)建質(zhì)量監(jiān)管組織、總部（可設(shè)為分部）、項(xiàng)目經(jīng)理管理部、工地試驗(yàn)室、駐地拌和站等多層次用戶的高綜合性業(yè)務(wù)操作平臺(tái)。

（2）構(gòu)建以施工主要耗材為主體的原材料信息系統(tǒng)平臺(tái)和混凝土拌合及試塊檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)。

（3）構(gòu)建駐地拌和站生產(chǎn)混凝土全過程在線質(zhì)量數(shù)據(jù)管理平臺(tái)（能夠與工地試驗(yàn)室聯(lián)網(wǎng)），其功能包括即時(shí)數(shù)據(jù)采集、傳送、存儲(chǔ)、歸檔、統(tǒng)計(jì)和查詢等。

高速鐵路工地試驗(yàn)室、拌和站信息化管理體系組織結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 高速鐵路工地試驗(yàn)室、拌和站信息化管理體系組織結(jié)構(gòu)

2.2 信息化管理系統(tǒng)

高速鐵路工地試驗(yàn)室、拌和站的信息化管理包括，即時(shí)數(shù)據(jù)采集、記錄、上傳、存檔，在線監(jiān)控原材料消耗、物料配比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)拌和誤差分析，最終完成物料消耗成本核算、歸集及生產(chǎn)過程監(jiān)控，并進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)報(bào)警和提出系統(tǒng)報(bào)告，系統(tǒng)報(bào)告可以作為糾偏方案的決策依據(jù)。

2.2.1 前端采集系統(tǒng)

（1）工地試驗(yàn)室前端采集系統(tǒng)由測(cè)試信息輸入子系統(tǒng)和試驗(yàn)室管理子系統(tǒng)2部分構(gòu)成。測(cè)試信息輸入子系統(tǒng)可在緊急情況下使用，主要是偶然發(fā)生網(wǎng)絡(luò)不通暢的情況下適用。施工原材料信息錄入由項(xiàng)目經(jīng)理管理部等相應(yīng)部門完成，試驗(yàn)人員基于以上錄入數(shù)據(jù)操作具體試驗(yàn)。試驗(yàn)室管理子系統(tǒng)主要功用是聯(lián)系試驗(yàn)設(shè)備與數(shù)據(jù)讀取器，進(jìn)而可自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)告和試驗(yàn)結(jié)論，并將最終數(shù)據(jù)上傳至中國國家鐵路集團(tuán)有限公司工管中心服務(wù)器。高速鐵路工地試驗(yàn)室前端采集系統(tǒng)工作流程如圖 2所示。

圖2 工地試驗(yàn)室前端采集系統(tǒng)工作流程

（2）混凝土拌和站前端采集系統(tǒng)由管理軟件和控制系統(tǒng)2部分構(gòu)成，其數(shù)據(jù)傳輸依靠無線傳輸模塊和有線網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)現(xiàn)。無線傳輸模塊可通過無線通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，有線網(wǎng)絡(luò)模塊則需要施工單位裝配有效的有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。拌和站前端采集系統(tǒng)及操作界面如圖 3所示。

混凝土拌和站前端采集系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化啟動(dòng)操作流程，啟動(dòng)運(yùn)行過程中不能通過手動(dòng)方式關(guān)閉數(shù)據(jù)采集進(jìn)程?；炷涟韬驼拘畔⒒倏亓鞒虨椋簷z查拌和設(shè)備生產(chǎn)和信息化平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)→接收混凝土澆筑單和錄入混凝土施工配合比→啟動(dòng)設(shè)備拌和生產(chǎn)→拌和時(shí)間設(shè)定和放料量控制→單盤混凝土的數(shù)據(jù)查詢、記錄→單盤混凝土生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳。

2.2.2 預(yù)報(bào)警系統(tǒng)

混凝土拌和站前端采集系統(tǒng)還配備了1組與之匹配的預(yù)報(bào)警系統(tǒng)，主要是針對(duì)混凝土拌和生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)報(bào)警，如出現(xiàn)問題則預(yù)報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)通過短信方式通知并提醒監(jiān)管工作人員（或操作員）。

（1）工地試驗(yàn)室預(yù)報(bào)警系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)庫、測(cè)試人員及報(bào)告數(shù)據(jù)庫、測(cè)試設(shè)備管理賬戶數(shù)據(jù)庫和相關(guān)人員考核信息數(shù)據(jù)庫等，如有不合格的數(shù)據(jù)報(bào)告生成，該系統(tǒng)會(huì)以短信通知的方式進(jìn)行預(yù)報(bào)警。

（2）拌和站預(yù)報(bào)警系統(tǒng)包括混凝土拌和設(shè)備、生產(chǎn)記錄和操作員等信息數(shù)據(jù)庫，對(duì)拌和誤差進(jìn)行預(yù)報(bào)警提示。拌和誤差預(yù)報(bào)警提示可以有效規(guī)避混凝土實(shí)體施工質(zhì)量不良的問題，及早發(fā)現(xiàn)、及早糾偏，最終確?；炷涟韬唾|(zhì)量，把好原材料質(zhì)量關(guān)。拌和站預(yù)報(bào)警系統(tǒng)工作流程如圖4所示。

圖3 拌和站前端采集系統(tǒng)及操作界面示意圖

（3）為保障對(duì)工地試驗(yàn)室和駐地拌和站工作進(jìn)行全程監(jiān)控、降低預(yù)報(bào)警頻次，以及有效處理生產(chǎn)過程中的問題，制定了相應(yīng)的生產(chǎn)過程監(jiān)控流程，如圖5所示，監(jiān)控界面如圖6所示。

另外，駐地拌和站混凝土生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)即時(shí)存儲(chǔ)的功能，這樣即便是在網(wǎng)絡(luò)不通暢的情況下也能將過程數(shù)據(jù)記錄在本地，待網(wǎng)絡(luò)通暢后即可立即傳送到上級(jí)管理中心，保障記錄數(shù)據(jù)的連續(xù)性，使其不會(huì)中斷和丟失。

圖4 拌和站預(yù)報(bào)警系統(tǒng)工作流程

圖5 試驗(yàn)室、拌和站生產(chǎn)過程監(jiān)控流程

圖6 拌和站生產(chǎn)過程監(jiān)控界面

3 結(jié)束語

高速鐵路工地試驗(yàn)室和駐地混凝土拌和站信息化管理體系研究與應(yīng)用已被列入鐵路項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化施工考核范疇。從張家界—吉首—懷化高速鐵路站前工程施工總價(jià)承包招標(biāo)ZJHZQ-6標(biāo)項(xiàng)目來看，工地試驗(yàn)室和駐地混凝土拌和站信息化管理體系對(duì)控制原材料和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)質(zhì)量都表現(xiàn)出良好效果，施工成本在一定程度上得到控制，可實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益較為顯著。工地試驗(yàn)室和駐地混凝土拌和站信息化管理體系的預(yù)報(bào)警及生產(chǎn)過程監(jiān)控功能可為規(guī)避質(zhì)量安全事故提供良好的基礎(chǔ)。