公路工程施工質(zhì)量信息化控制技術(shù)研究

劉穎

寧夏海原縣交通運(yùn)輸局 寧夏中衛(wèi) 755200

通常來(lái)講公路工程施工一項(xiàng)包含眾多分工程的綜合項(xiàng)目，其中既包括人們所熟知的路基、路面、隧道與橋梁工程，又包含安全、綠化、文明施工工程。如何把公路工程施工中布局、組織設(shè)計(jì)、安全質(zhì)量與文明施工形象地展示出來(lái)，讓施工技術(shù)人員能夠精確把握施工進(jìn)度、合理安排施工方案，才能切實(shí)提高施工質(zhì)量、管理效率。因而施工方可以結(jié)合公路施工整體系統(tǒng)，設(shè)計(jì)信息化公路施工控制平臺(tái)，并結(jié)合施工控制平臺(tái)建構(gòu)施工模塊模型。從而讓公路施工過(guò)程中所涉及的分工程都能按照系統(tǒng)規(guī)劃科學(xué)施工，以提高施工控制質(zhì)量。

一、公路工程施工質(zhì)量信息化控制技術(shù)研究的價(jià)值

(一)提高工程質(zhì)量發(fā)展、確保公路工程施工質(zhì)量

施工技術(shù)與施工過(guò)程控制管理作為公路工程施工質(zhì)量管理的兩個(gè)重要“車輪”缺一不可。施工方通過(guò)建立信息化施工質(zhì)量控制系統(tǒng)，能夠有效提升公路施工質(zhì)量。其中施工技術(shù)是施工基礎(chǔ)支撐，而信息化施工控制技術(shù)對(duì)于提高公路施工控制質(zhì)量有著重要的意義?！翱臻g位置”“施工進(jìn)度”與“工程之間的邏輯結(jié)構(gòu)”作為公路工程施工中的三個(gè)重要元素，其對(duì)于信息化控制技術(shù)有著較高的要求。而隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科技的快速發(fā)展，把三個(gè)施工元素融為一體已成為現(xiàn)實(shí)。比如施工方利用地理信息系統(tǒng)(GIS)功能可以利用三維可視化功能，把公路工程施工過(guò)程整合為一個(gè)有機(jī)整體。三維可視化控制系統(tǒng)可以把實(shí)時(shí)施工視頻、模擬圖像以及施工質(zhì)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過(guò)大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)比對(duì)公路工程施工過(guò)程中存在的問(wèn)題，并結(jié)合施工方案在空間、時(shí)間上的邏輯關(guān)系，提出最優(yōu)解決方案。

(二)信息化公路施工質(zhì)量控制系統(tǒng)提高了公路工程建設(shè)質(zhì)量管理水平

公路工程施工是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)工程，其整個(gè)工程涉及布置全局、劃分標(biāo)段以及實(shí)施重大控制性工程施工，并且各個(gè)工程之間、布局設(shè)計(jì)之間存在著較大的時(shí)間與空間跨度。而信息化公路施工質(zhì)量控制系統(tǒng)能夠把復(fù)雜的信息、抽象的元素形象地展示給施工方工程師，讓工程師能夠綜合考量多種施工影響因素，進(jìn)而提高工程管理效率、施工方案設(shè)計(jì)水平。傳統(tǒng)的公路工程施工受到施工設(shè)計(jì)圖紙、系統(tǒng)模擬以及仿真數(shù)值的精度限制，致使圖形繪制質(zhì)量有限、交互性相對(duì)較低，使得施工管理控制與工程施工同步性較差。而信息化公路工程施工控制系統(tǒng)則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)施工場(chǎng)區(qū)系統(tǒng)進(jìn)行模擬，從而為施工方案設(shè)計(jì)、施工過(guò)程監(jiān)控以及施工管理提供一個(gè)新的環(huán)境。這樣能夠給公路工程施工方案提供全新的論證、展示、驗(yàn)證平臺(tái)，促進(jìn)施工方提高工程施工管理水平，以營(yíng)造良性的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境、提升公路工程施工整體水平。

(三)公路施工質(zhì)量控制信息化促進(jìn)了工程施工項(xiàng)目綜合信息平臺(tái)創(chuàng)設(shè)

公路工程施工中要堅(jiān)持“人本化”“專業(yè)化”“標(biāo)準(zhǔn)化”“信息化”與“精細(xì)化”五個(gè)原則，這對(duì)于公路工程施工方提出了更高的要求。而公路施工質(zhì)量控制系統(tǒng)信息化建設(shè)，則能夠有效促進(jìn)公路工程中各個(gè)項(xiàng)目、工程、環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，進(jìn)而讓施工方以質(zhì)量控制信息化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建立公路工程施工項(xiàng)目綜合信息平臺(tái)。這樣不但能夠推進(jìn)公路工程施工向現(xiàn)代化邁進(jìn)，更有助于公路建設(shè)管理水平。而項(xiàng)目綜合信息平臺(tái)的建立能夠把復(fù)雜、大量的數(shù)據(jù)整合到信息平臺(tái)之中，并讓公路工程施工各個(gè)子系統(tǒng)順利在綜合平臺(tái)上運(yùn)行。綜合信息平臺(tái)能夠讓公路工程施工建模技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)，進(jìn)而把包含空間、時(shí)間等復(fù)雜邏輯因素通過(guò)平臺(tái)建模來(lái)生動(dòng)地展示給施工技術(shù)人員，從而有效保障公路工程施工質(zhì)量。

二、公路工程施工質(zhì)量控制系統(tǒng)的組建框架

(一)公路工程施工質(zhì)量控制系統(tǒng)綜述

一般而言工程施工質(zhì)量控制主要包括兩個(gè)方面：一是公路工程施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量控制，二是施工管理中心的質(zhì)量控制。而施工現(xiàn)場(chǎng)控制通常包括“事前”“事中”與“事后”控制三個(gè)環(huán)節(jié)，事前控制包括“規(guī)劃預(yù)控施工質(zhì)量目標(biāo)”“按規(guī)劃施工目標(biāo)進(jìn)行相關(guān)的準(zhǔn)備工作”。同時(shí)施工方結(jié)合公路工程的施工環(huán)境，應(yīng)確保施工事前控制階段的施工標(biāo)準(zhǔn)、組織方案以及質(zhì)量目標(biāo)建立在可行性研究報(bào)告基礎(chǔ)之上。在確保能夠達(dá)到施工質(zhì)量目標(biāo)的前提下，把事前控制作為一項(xiàng)行動(dòng)方案進(jìn)行科學(xué)部署，因而施工方技術(shù)人員可以從信息化綜合系統(tǒng)的視角出發(fā)，綜合運(yùn)用三維仿真、系統(tǒng)評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行整體分析，進(jìn)而確保公路工程施工方案的可行性。

事中控制主要包括對(duì)工程質(zhì)量活動(dòng)行為、過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行約束和監(jiān)督，確保施工過(guò)程中各技術(shù)人員在遵循施工制度的同時(shí)充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，快速完成相關(guān)的質(zhì)量比對(duì)工作。比如事中控制可以綜合利用視頻監(jiān)控、分析技術(shù)以及車載GPS與GIS技術(shù)，全天候、無(wú)縫隙實(shí)時(shí)監(jiān)控施工過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，以確保施工過(guò)程中各項(xiàng)操作均按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。而事后控制則主要包括對(duì)施工質(zhì)量結(jié)果評(píng)定與質(zhì)量誤差調(diào)整工作。理論上來(lái)講，如果施工方在事前控制中能夠制訂科學(xué)、嚴(yán)密的施工方案，并在事中控制階段百分之百執(zhí)行到位，則存在一次性交工、百分之百達(dá)到施工質(zhì)量要求的情況。但在現(xiàn)實(shí)中很多公路施工無(wú)法達(dá)到一次性實(shí)現(xiàn)預(yù)定質(zhì)量目標(biāo)，其中包括系統(tǒng)與偶然因素造成的結(jié)果。因而事后控制階段技術(shù)人員利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)工具，根據(jù)施工結(jié)果比對(duì)直方圖、施工結(jié)果曲線進(jìn)行全面分析，為施工方優(yōu)化施工方案提供技術(shù)支撐。

(二)施工方管理中心質(zhì)量控制技術(shù)

由于公路工程施工項(xiàng)目相對(duì)較為復(fù)雜，其與施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量、文檔、圖紙等相關(guān)內(nèi)容聯(lián)系緊密，施工方管理中心質(zhì)量控制需要協(xié)調(diào)物料采購(gòu)、分包單位、工程監(jiān)理公司以及工程器械租賃廠商等。這就需要施工方結(jié)合工程公路特點(diǎn)科學(xué)建立綜合項(xiàng)目管理平臺(tái)，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與操作過(guò)程的監(jiān)督，從而實(shí)現(xiàn)施工方管理中心對(duì)公路工程施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督的目標(biāo)。比如以項(xiàng)目綜合管理監(jiān)管“平地機(jī)駕駛員安全管理事項(xiàng)”為例，技術(shù)人員把以下駕駛員安全施工細(xì)則錄入到信息化控制系統(tǒng)。

(1)駕駛員必須嚴(yán)格遵守道路交通規(guī)章，當(dāng)平地機(jī)未作業(yè)行駛時(shí)，需要確保刮刀、松土器提起刮刀并不能伸出機(jī)側(cè)。平地機(jī)在公路行駛的過(guò)程中需要保持在20千米/小時(shí)的速度內(nèi)，并盡量避免在夜間進(jìn)行作業(yè)。

(2)駕駛員調(diào)整鏟土角、回轉(zhuǎn)刮刀時(shí)，必須先確保平地機(jī)停機(jī)。而在平地機(jī)作業(yè)的過(guò)程中刮刀升降幅度不應(yīng)過(guò)大，而刮刀向外傾斜時(shí)也應(yīng)停機(jī)操作。

(3)當(dāng)平地機(jī)遇到堅(jiān)硬土質(zhì)需要使用齒耙對(duì)土地進(jìn)行翻松時(shí)，需要緩慢操作齒耙向下作業(yè)。不能使用齒耙翻松拆除破舊堅(jiān)硬道路路面。

(4)當(dāng)需要把平地機(jī)在坡道上停機(jī)時(shí)，駕駛員應(yīng)讓車頭朝著下坡的方向停放，并需要將刀片或者松土器插入土中以確保安全。并通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)管理模塊對(duì)駕駛員的操作進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)督，并根據(jù)電子操作流程來(lái)實(shí)時(shí)指引駕駛員科學(xué)操作。

(三)公路工程施工質(zhì)量控制信息化平臺(tái)的構(gòu)建框架

公路施工質(zhì)量控制系統(tǒng)是由動(dòng)態(tài)三維可視化子系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、GPS系統(tǒng)、文字與圖形處理分系統(tǒng)組成的一個(gè)信息化集成管理架構(gòu)，同時(shí)根據(jù)公路工程施工情況提供相應(yīng)的技術(shù)服務(wù)端口。這樣能夠讓其他信息載體把信息存儲(chǔ)到這個(gè)集成管理平臺(tái)之中，從而提供與集成系統(tǒng)相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化信息系統(tǒng)進(jìn)行相匹配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)公路工程施工子系統(tǒng)快速整合到施工質(zhì)量控制信息化平臺(tái)以確保施工質(zhì)量。而施工質(zhì)量控制平臺(tái)建設(shè)的第一步為“建立信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量管理的辦公自動(dòng)化。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建立能夠極大促進(jìn)企業(yè)信息的內(nèi)部流通，并切實(shí)提供全方位、遠(yuǎn)程式項(xiàng)目管理控制渠道，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)不同工程、系統(tǒng)的高效協(xié)同工作。第二步為“建立信息管理系統(tǒng)”，ERP管理系統(tǒng)能夠讓企業(yè)把公路施工過(guò)程中所涉及的數(shù)據(jù)、影響因素，以信息的形式一一匹配到綜合信息化平臺(tái)之中,從而確保信息的管理系統(tǒng)能夠綜合考量到每個(gè)影響因素。第三步則為企業(yè)信息化控制平臺(tái)進(jìn)行技術(shù)、知識(shí)等資源的創(chuàng)新創(chuàng)造。

三、施工質(zhì)量控制信息化集成平臺(tái)構(gòu)建策略

(一)公路工程施工質(zhì)量信息化控制平臺(tái)的技術(shù)集成途徑

信息化集成平臺(tái)的構(gòu)建促進(jìn)施工企業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目管理優(yōu)化，并使得施工企業(yè)經(jīng)營(yíng)方式與管理理念發(fā)生革命性變化。而其中所涉及技術(shù)集成途徑為：視頻監(jiān)控—圖文管理—三維可視化GPS技術(shù)—GPS監(jiān)控系統(tǒng)—視頻、信息、圖片一體化管理系統(tǒng)，這樣才能確保分系統(tǒng)在數(shù)據(jù)端口、處理模式上的高度統(tǒng)一。而技術(shù)集成分類主要包括軟技術(shù)與硬技術(shù)集成兩大模塊，硬技術(shù)集成則由管理與技術(shù)模塊構(gòu)成，其中信息技術(shù)由數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)成，管理技術(shù)則主要指的是預(yù)測(cè)、分析、組建以及模擬技術(shù)組成。而應(yīng)用信息系統(tǒng)的三層C/S(client/server)結(jié)構(gòu)：由于公路工程施工信息系統(tǒng)由多個(gè)分系統(tǒng)組成，這些分系統(tǒng)都是建立在海量后臺(tái)數(shù)據(jù)處理能力基礎(chǔ)之上。而C/S(client/server)結(jié)構(gòu)則由客戶與服務(wù)器之間所聯(lián)系的操作、通信系統(tǒng)共同組成的數(shù)據(jù)分析、圖像展示、分布計(jì)算的綜合系統(tǒng)。同樣三層C/S結(jié)構(gòu)能夠把客戶端層、中間層與數(shù)據(jù)服務(wù)層有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，大幅提升數(shù)據(jù)處理效率。

(二)建設(shè)公路工程施工項(xiàng)目的分解和編碼

由于公路工程施工的過(guò)程中需要用到大量的施工圖紙、施工技術(shù)參數(shù)、施工合同、數(shù)據(jù)文檔等資料，而這些資料中有較大一部分內(nèi)容需要重復(fù)利用。這就需要企業(yè)在建立信息化施工質(zhì)量控制系統(tǒng)之前，對(duì)這些重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一編碼處理，之后把這些信息儲(chǔ)存到信息平臺(tái)中以提高數(shù)據(jù)的利用效率。企業(yè)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)模式的分解過(guò)程為：PBS(項(xiàng)目分解結(jié)構(gòu))—ABS(項(xiàng)目集成分解結(jié)構(gòu))—WBS(工作分解結(jié)構(gòu))—OBS(目標(biāo)分解結(jié)構(gòu))—各子系統(tǒng)資料編碼。企業(yè)應(yīng)積極與公路工程施工參與方進(jìn)行對(duì)接，制定并遵守同樣的項(xiàng)目編碼體系，以確保各方利用信息集成平臺(tái)無(wú)障礙溝通。而施工質(zhì)量控制項(xiàng)目分解編碼體系是為施工質(zhì)量控制全生命周期而服務(wù)，其主要構(gòu)成為：施工方案編碼、施工方案數(shù)據(jù)、視頻攝像數(shù)據(jù)、GPS測(cè)量數(shù)據(jù)、三維可視化工程數(shù)據(jù)、文檔與圖紙資料。

(三)建立公路施工質(zhì)量控制管理平臺(tái)全過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)

良好的數(shù)據(jù)環(huán)境是公路工程施工企業(yè)進(jìn)行施工質(zhì)量信息化控制的重要基礎(chǔ)，而數(shù)據(jù)環(huán)境一般包括：數(shù)據(jù)文件、常用類應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)、主題與信息檢索數(shù)據(jù)庫(kù)。企業(yè)應(yīng)結(jié)合公路工程施工中所運(yùn)用到的數(shù)據(jù)，逐步建立主題與信息檢索的系統(tǒng)以建立高級(jí)的數(shù)據(jù)環(huán)境，為企業(yè)施工質(zhì)量控制信息集成化奠定基礎(chǔ)。共享性、開(kāi)放性與統(tǒng)一性是主題數(shù)據(jù)庫(kù)的顯著特點(diǎn)，企業(yè)需要全面考慮到公路施工過(guò)程中所涉及的各類數(shù)據(jù)文檔，合理規(guī)劃和設(shè)計(jì)主題數(shù)據(jù)庫(kù)。主題數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式相對(duì)獨(dú)立，并主要服務(wù)于項(xiàng)目主題而非應(yīng)用項(xiàng)目。企業(yè)應(yīng)注意區(qū)分主題數(shù)據(jù)庫(kù)與視圖數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)別，同時(shí)企業(yè)應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)共享型數(shù)據(jù)庫(kù)，科學(xué)的共享型數(shù)據(jù)庫(kù)能夠大幅優(yōu)化工程項(xiàng)目各子系統(tǒng)之間的調(diào)用接口，從而提高平臺(tái)數(shù)據(jù)處理效率。比如企業(yè)把GIS、GPS、視頻影響及工程文檔數(shù)據(jù)庫(kù)整合為一個(gè)有機(jī)整體，進(jìn)而建立共享型數(shù)據(jù)庫(kù)，大幅減少系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)重復(fù)。

公路工程施工質(zhì)量信息化管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)為：一級(jí)結(jié)構(gòu)為建立互聯(lián)網(wǎng)客戶端；二級(jí)結(jié)構(gòu)為施工現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、施工方案評(píng)價(jià)系統(tǒng)、GPS碾壓施工視頻監(jiān)控、文檔圖紙等資料綜合處理系統(tǒng)、三維可視化轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以及其他系統(tǒng)；三級(jí)結(jié)構(gòu)為視頻影像數(shù)據(jù)、GPS、GIS數(shù)據(jù)、施工碾壓、施工器械數(shù)據(jù)、人員管理、圖文資料數(shù)據(jù)等。企業(yè)在建立好主題數(shù)據(jù)庫(kù)與共享數(shù)據(jù)庫(kù)之后，需要關(guān)聯(lián)各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，即確保信息化集成系統(tǒng)能夠快速調(diào)到直接數(shù)據(jù)，構(gòu)成一個(gè)完整的閉環(huán)應(yīng)用系統(tǒng)，并確保數(shù)據(jù)的一致性與唯一性。

(四)建立公路工程質(zhì)量控制集成管理平臺(tái)

公路施工質(zhì)量集成平臺(tái)作為一個(gè)協(xié)同共享系統(tǒng)，其具體功能和實(shí)際應(yīng)用是可調(diào)節(jié)、擴(kuò)展的。公路工程質(zhì)量集成管理平臺(tái)的一般運(yùn)行流程為：公路施工質(zhì)量信息控制系統(tǒng)—基于GIS的三維可視化施工現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控—數(shù)據(jù)信息輸入工具—路基路面、橋梁工程、隧道工程、交通綠化、其他—三維動(dòng)態(tài)可視化GPS查詢、工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)取、施工項(xiàng)目全過(guò)程查詢、重點(diǎn)部位施工過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬。而系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集主要通過(guò)數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)發(fā)布四個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)完成，同時(shí)也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)或者其他特定方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬則需要企業(yè)通過(guò)把施工總布置以信息、圖片、文字、視頻的形式存儲(chǔ)在系統(tǒng)之中，當(dāng)選擇某一構(gòu)筑物時(shí)可即時(shí)顯示其相關(guān)信息。

結(jié)語(yǔ)

總之，公路工程施工質(zhì)量信息化控制系統(tǒng)的建立具有十分重要的意義。企業(yè)需要了解信息化控制系統(tǒng)的普適性、統(tǒng)一性、實(shí)時(shí)性特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)公路施工質(zhì)量信息化控制管理的過(guò)程中同步完善相關(guān)的項(xiàng)目子系統(tǒng)，并綜合運(yùn)用施工管理中信息化處理工具，逐步建立完善的信息集成控制平臺(tái)，切實(shí)提升公路工程施工質(zhì)量。