智慧高速公路機電工程建設(shè)項目的管理

陳 琛

（廣西交通投資集團崇左高速公路運營有限公司，廣西 崇左 532200）

高速公路機電工程的特點主要表現(xiàn)為：點多面廣、施工工期較短、機電設(shè)備多、系統(tǒng)安裝調(diào)試工作量比較復(fù)雜、信息技術(shù)應(yīng)用的范圍較廣等。因此，信息技術(shù)的支持下，高速公路開展機電工程的施工和建設(shè)時，發(fā)展智慧機電工程，解決之前機電工程管理效率低和運行不足等方面的問題[1]。

1 機電工程項目管理面臨的主要問題

1.1 工期與管理不協(xié)調(diào)

高速公路機電工程建設(shè)的工期要求都比較短，即實際施工工期均在3-6 個月左右。由于機電工程建設(shè)階段長期存在著“重施工，輕管理”的現(xiàn)象，導(dǎo)致出現(xiàn)工程延誤、交叉施工、質(zhì)量差、缺乏安全隱患等問題。

1.2 施工界面工程管理經(jīng)常出現(xiàn)失控的情況

公路機電工程的施工界面工程包括的內(nèi)容為：各機電系統(tǒng)機房；收費廣場的路面；消防主管道；隧道的機電預(yù)留預(yù)埋；外供電工程等，這些界面往往會受到施工質(zhì)量差或者耽誤工期的影響，導(dǎo)致整個機電工程建設(shè)出現(xiàn)質(zhì)量差、安全得不到有效保障和耽誤工期的情況。

1.3 設(shè)備、材料的管理混亂

一些高速公路機電工程建設(shè)過程中面臨的主要問題就是無法對設(shè)備或者材料等開展智慧化的管理，這不僅會影響到工期和施工的質(zhì)量，還會出現(xiàn)材料隨意擺放，無人看管的問題。

1.4 機電工程質(zhì)量問題堪憂

迫于當前通車時間上產(chǎn)生的較大壓力，通車試運行過程中，很多機電工程都不能結(jié)合合同中的相關(guān)規(guī)定，加大對通車試運行的管控，導(dǎo)致工程質(zhì)量缺乏有效的保障，并且試運行也不能達到檢驗和驗收的條件以及標準。并且，對于一些第三方而言，他們也不能結(jié)合實際的情況出具檢驗單或者提供切實可行的安全應(yīng)急預(yù)案，通車試運行也將失去安全保障。

1.5 創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用不足

當前，很多高速公路機電工程建設(shè)管理過程中并沒有完全的應(yīng)用創(chuàng)新的技術(shù)，這就導(dǎo)致高速機電工程在開展智慧管理時存在推廣較慢、應(yīng)用不全面、施工管理效率較差等方面的問題，管理漏洞經(jīng)常出現(xiàn)。

1.6 管理人員技術(shù)水平較低

智慧高速公路機電工程建設(shè)過程中，受到現(xiàn)場管理能力不足、技術(shù)人員能力不足、管理較差等方面的影響，導(dǎo)致高速公路機電工程在開展智慧管理時，面臨技術(shù)難以落實的情況。另外，一些施工人員主要以農(nóng)民工為主，其熟練的程度或者施工經(jīng)驗不足，這些都限制了智慧施工的進一步開展。

1.7 施工設(shè)計階段發(fā)生的變更較多

眾所周知，工程建設(shè)項目在開展過程中其最主要的階段就是工程設(shè)計階段，但是受到多個方面的影響，高速公路機電工程建設(shè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)施工圖設(shè)計質(zhì)量差、設(shè)計變更多等，使得高速公路工程機電建設(shè)項目質(zhì)量降低，工期和成本無法得到有效管理。

2 智慧高速公路機電工程建設(shè)項目的管理

2.1 施工準備階段和施工階段的智慧管理：BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1.1 深化設(shè)計

機電施工過程中利用BIM 技術(shù)開展深化設(shè)計時，其涉及的專業(yè)較多，如：給排水專業(yè)、暖通和空調(diào)專業(yè)、消防專業(yè)、弱電專業(yè)、強電專業(yè)等。如果采用傳統(tǒng)深化設(shè)計，無法直接呈現(xiàn)與實際工程相吻合的數(shù)據(jù)，在開展碰撞設(shè)計時，主要運用設(shè)計師的經(jīng)驗進行判斷，導(dǎo)致實際施工過程中出現(xiàn)更大的誤差，進而使得工程出現(xiàn)返工或者延期工期的情況。

BIM 技術(shù)在應(yīng)用后，其深化設(shè)計階段，可以直接借助BIM 三維信息模型開展管道的智慧化管理，通過該信息模型以盡量減少之前的變更和修改，使得施工質(zhì)量得到明顯提升[2]。并且BIM 技術(shù)還能對整個施工過程開展控制，通過模擬施工工藝、施工進度、施工重點和難點等，及時幫助施工人員找出施工中存在的問題，降低風(fēng)險的發(fā)生；計算工程量時利用BIM 模型自動計算工程量；實現(xiàn)設(shè)計各個階段和各個層次的全程可視化管理；建立專門的模型，這一模型之中集合了設(shè)備信息和建筑設(shè)施，這也為之后機電工程建設(shè)項目開展運行管理等提供良好的服務(wù)。

例1：在開展臨水和臨電的邊防護設(shè)計過程中，通過對現(xiàn)場臨水、臨電和臨邊防護進行標準化的設(shè)計時，結(jié)合BIM 建模和綜合管線模型，進一步優(yōu)化三臨布置方案，在對其進行合理的布局之后，使得施工水平得到顯著提升，這也有效避免了之后出現(xiàn)亂拉接電線或者拆裝臨時設(shè)施的情況。

圖1 臨水和臨電的邊防護設(shè)計

例2：工程量進行統(tǒng)計時，基于BIM 三維數(shù)據(jù)模型，對工程量進行全面的核算，編制相應(yīng)的工程量清單。并且，當BIM 模型用于工程量的統(tǒng)計時，提升計算結(jié)果的準確性。

例3：開展可視化的交底。借助BIM 技術(shù)三維可視化的功能，結(jié)合出具的三維圖紙開展技術(shù)交底，當三維圖紙和二維圖紙轉(zhuǎn)化后，能有效提升工程設(shè)計的精準性。然后相關(guān)人員在借助BIM 模型，導(dǎo)出各項圖紙，開展材料的下料和設(shè)備的安裝。另外，在開展對大型設(shè)備的定位和安裝時，如：冷凍機房等區(qū)域大型設(shè)備等進行定位時，重點細化模型，搭建相應(yīng)的模型，通過可視化的優(yōu)勢，對設(shè)備房豎向的空間進行檢查；檢查其空間的合理性；觀察管線排布是否美觀和設(shè)備是否美觀等，從而為設(shè)備開展安裝和運輸?shù)忍峁┬畔⒑蛿?shù)據(jù)依據(jù)。

例4：利用BIM 三維技術(shù)開展施工模擬。施工模擬階段主要為：漫游展示，實現(xiàn)對施工工序的動畫化，幫助施工人員直觀地了解整個施工的過程。借助工程仿真技術(shù)，編制相應(yīng)的施工方案，這樣做的目的就是能保障施工管理工作變得更有條理性和簡潔性。為了保障其施工的精度，需要對施工過程進行現(xiàn)場的復(fù)檢和驗收，第一時間幫助施工人員調(diào)整其相應(yīng)的問題，在做出相應(yīng)的修改后，使得施工的精度得到有效保障，避免施工過程中出現(xiàn)返工或者拆改的問題。

2.1.2 碰撞檢查

機電設(shè)備管線在管理時，通過建立相應(yīng)的模型，借助BIM 技術(shù)，對設(shè)備管線開展碰撞檢測。碰撞檢測過程中根據(jù)模型預(yù)警所提供的檢測報告，實現(xiàn)對設(shè)計方案的有效優(yōu)化。為了保障機電管線設(shè)備布置更加合理、科學(xué)，需要將機電管線設(shè)備與其他的建筑物等進行沖突檢測，這樣做的目的就是保障各專業(yè)管道之間不會發(fā)生碰撞。通過綜合排布機電管線設(shè)備，有效降低施工的難度。

2.1.3 協(xié)同工作

BIM 平臺上通過將各參與方和各專業(yè)信息數(shù)據(jù)等進行協(xié)同作業(yè)和協(xié)同的驗證等，有助于各施工環(huán)節(jié)利用這些共享的信息數(shù)據(jù)，使得溝通變得更加便捷和流暢。并且，機電安裝過程中，由于機房或者其他的區(qū)域等管線比較密集，通過搭建BIM 機電項目的三維數(shù)據(jù)模型，使人們能更直觀、準確地了解到建筑空間結(jié)構(gòu)，使得安裝的管理一目了然。例如：工人能借助BIM 的三維數(shù)據(jù)模型，對碰撞過程中存在的問題，結(jié)合實際的情況，直接將問題反饋到參數(shù)化的三維模型之中。當各專業(yè)工程師開展模型的對話后，能更快地對存在的問題提出解決的方法。

2.2 運維階段的智慧管理

高速公路機電工程項目在開展運維管理時，其采用智慧運維的方式，在保障其設(shè)計流程標準化的同時，主要應(yīng)用主動式運維和被動式運維的方式[3]。其中主動式的運維流程為：制定巡檢的計劃—執(zhí)行巡檢—主動發(fā)現(xiàn)故障—提出報修的提議。但是這樣的方式無法做到及時的跟蹤和把握。

2.2.1 可視化技術(shù)開展管理

1.流程上開展可視化管理。機電工程建設(shè)項目在運維階段，其涉及的崗位相對較多，使用的技術(shù)較為復(fù)雜，這些對于技術(shù)人員的相關(guān)技能而言有著更高的要求。由于一些故障需要及時更換備件，如果運維流程上是比較混亂的，那么技術(shù)人員不能對其開展全面的跟蹤和監(jiān)督，導(dǎo)致整個運維效率較低，無法順利地開展和落實。例如：某些故障經(jīng)過多次的檢修，其每一次檢修的進展，使用的備件或者配件等，都處于存貨的狀態(tài)，這就需要維修人員及時對這些故障進行可視化的了解，幫助他們做出一定的評價和決策。并且，站在整個運維的角度上看，工程建設(shè)項目的順利開展其主要與機電設(shè)備的正常運行等有直接關(guān)系，設(shè)備的完好率，有多少故障處于檢修過程中，哪些故障設(shè)備還需要等待配件等，哪一些配件的缺貨信息比較嚴重等，這些都能讓運維人員在運維過程中達到事半功倍的效果。因此，智慧高速公路機電工程建設(shè)過程中，在對運維階段進行管理時需要保障工作流可視化和數(shù)據(jù)可視化。這一可視化主要表現(xiàn)為：第一，每一個流程流轉(zhuǎn)路徑比較清晰，上面有相應(yīng)的責(zé)任人、時間、處理時間或者相應(yīng)的進展等，每一項流程也會對各個責(zé)任人進行準確的標識，在流轉(zhuǎn)到某一個環(huán)節(jié)時，系統(tǒng)則會直接提供相關(guān)的人員需要待辦的各項事項，從而進一步對流程進行優(yōu)化。第二，數(shù)據(jù)的可視化，幫助每一個崗位人員對于運維工作有充分的理解，進一步推動各項事項的完成。

2.GIS 物理位置的可視化。由于高速公路機電建設(shè)工程中所涉及的設(shè)備比較多，當出現(xiàn)應(yīng)急指揮的情況時，是無法對全局開展全面的管理以及做出更有針對性的指揮決策。在這一情況下，為了進一步發(fā)揮出智慧高速公路的服務(wù)水平，做好應(yīng)急響應(yīng)的準備工作，應(yīng)該將機電設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓撲位置與GIS 地圖進行有機地結(jié)合，這樣不僅能幫助相關(guān)人員及時了解到某一個設(shè)備的位置，還能了解到周邊的環(huán)境、配套的設(shè)施以及相應(yīng)的位置等，當出現(xiàn)異常的現(xiàn)象時，相關(guān)人員就可以結(jié)合現(xiàn)實的情況與遠程進行分析，及時做出應(yīng)急處理的措施，提升協(xié)調(diào)的能力。

3.大數(shù)據(jù)背景下開展運維。目前大數(shù)據(jù)背景下，很多的數(shù)據(jù)充斥在機電管理系統(tǒng)之中，這就給當前開展機電設(shè)備的運維管理工作帶來了一定的難度。因此，通過開展智慧運維系統(tǒng)的建設(shè)工作，機電運維業(yè)務(wù)在自動地形成格式化的數(shù)據(jù)后，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，對這些信息開展深度的挖掘，保障其為相關(guān)人員做出各項決策提供有力保障，實現(xiàn)對全生命周期的業(yè)務(wù)管理。

高速公路機電建設(shè)項目管理人員應(yīng)該對數(shù)據(jù)開展有效的采集，結(jié)合運維工作的流程，加強對數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制和管理。然后管理人員利用這些數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的決策和支持，并對機電運維行為等開展有效的控制、考核、預(yù)測等，這一方式直接取代了傳統(tǒng)的運維模式，以智能化的主動式運維開展整個項目的管理，提升了管理的體驗和管理的效果。

2.2.2 關(guān)鍵技術(shù)開展運維管理

伴隨著關(guān)鍵技術(shù)的高速發(fā)展，BIM 技術(shù)和AR 技術(shù)等被廣泛地應(yīng)用到了智慧交通的領(lǐng)域之中，為促進高速公路機電設(shè)備開展運維轉(zhuǎn)型和升級等均帶來了新的發(fā)展契機。未來機電工程建設(shè)項目也將向著智慧運維轉(zhuǎn)變。第一，BIM ＋GIS 相互融合。機電建設(shè)工程的整個生命周期利用這一技術(shù)，將提升設(shè)計－建設(shè)－管理－養(yǎng)護的信息共享和管理效率。GIS 在受到計算機硬件和軟件的支持下，能對相關(guān)的地理分布數(shù)據(jù)進行儲存、采集、管理、運算和分析等；BIM 技術(shù)專注于基礎(chǔ)設(shè)施自身，GIS 則更多的是對外部環(huán)境信息的收集。這些技術(shù)的相互結(jié)合，能整合更多的數(shù)據(jù)和信息。未來智慧高速公路機電工程通過搭建BIM 模型，即利用傾斜攝影的技術(shù)，了解到高速公路的三維實景GIS模型，使得運營養(yǎng)護階段能搭建起更加完善的機電智慧運維系統(tǒng)，這一系統(tǒng)主要養(yǎng)護資金、設(shè)備安全狀態(tài)、人員管理等開展的管理，相關(guān)人員能借助BIM 三維可視化的技術(shù)，實現(xiàn)對機電設(shè)備資產(chǎn)的精細化管理、科學(xué)化的評價和智慧化的運維，加大了對工程竣工階段各種線路的試營運、線路故障的排查等，從而一定程度上使得設(shè)備得到安全運行。

實現(xiàn)與增強現(xiàn)實（AR 技術(shù)）的融合，這一融合包括：遠程協(xié)作功能。相關(guān)人員借助語音開展視頻通訊，AR 技術(shù)再對相關(guān)的標注進行遠程的協(xié)作，使運維效率得到進一步提升。例如：實施標準的方式能對當前管理的情況進行掌握，并演示一些出現(xiàn)的問題或者出現(xiàn)的故障后，現(xiàn)場人員根據(jù)這一結(jié)果做出評價，通過遠程協(xié)作和音視頻通信服務(wù)功能等，借助AR 眼鏡對現(xiàn)場的工作進行虛擬體驗。這種技術(shù)不僅能提升各部門之間協(xié)作的有效性，還能提升遠程協(xié)作服務(wù)的效能，系統(tǒng)在將現(xiàn)場的一手數(shù)據(jù)和資料等進行保存后，運維人員通過佩戴專門的AR 眼鏡或者其他有移動終端等，開展對機電設(shè)備的維護和養(yǎng)護，幫助運維人員從多個方面、多個維度等了解到當前的檢測結(jié)果。一旦遇到解決不了的問題，系統(tǒng)則會第一時間通知運營管理人員，對出現(xiàn)的特殊問題開展遠程的處理，在遠程業(yè)務(wù)專家的配合下，他們能從第一視角進行更加專業(yè)的指導(dǎo)，利用在線解決的方式，對出現(xiàn)的運維難題進行解決，使運維管理效能得到顯著提升。