公路工程數(shù)智化建設(shè)管理技術(shù)應(yīng)用分析

郭 燕

（包頭市公路事業(yè)發(fā)展中心，內(nèi)蒙古自治區(qū) 包頭 014010）

1 引言

數(shù)字化、信息化、智慧化是提升公路安全、效率、服務(wù)，提高管理效能的重要手段，也是時(shí)代發(fā)展不可逆的趨勢(shì)與潮流。黨的二十大報(bào)告指出加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)和數(shù)字中國(guó)，加快發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》和《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》中也重點(diǎn)指出加大智慧交通建設(shè)，推動(dòng)大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、超級(jí)計(jì)算等新技術(shù)與交通行業(yè)深度融合，推進(jìn)交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)與運(yùn)輸服務(wù)網(wǎng)、信息網(wǎng)、能源網(wǎng)融合發(fā)展。智慧工地是公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理領(lǐng)域的有效數(shù)字化工具，在提升公路基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量安全管控水平、提高管理效能方面發(fā)揮了重要的作用，也是實(shí)現(xiàn)公路基礎(chǔ)設(shè)施全壽命周期數(shù)字化的重要環(huán)節(jié)，尤其是在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展背景下，智慧工地也逐步向數(shù)字化、智能化、協(xié)同化方向得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。在國(guó)家、行業(yè)政策的引導(dǎo)和支持下，“十四五”甚至今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)，公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化發(fā)展仍將是廣大公路工作者面臨的重要命題，公路工程智慧工地也將擁有廣闊的應(yīng)用空間和發(fā)展前景。

2 公路工程數(shù)智化建設(shè)管理內(nèi)涵與需求

2.1 公路工程數(shù)智化建設(shè)管理的內(nèi)涵

交通強(qiáng)國(guó)是國(guó)家發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一，而公路智慧化建設(shè)是實(shí)現(xiàn)“交通強(qiáng)國(guó)”的重要基礎(chǔ)。為了響應(yīng)“交通強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略，北京、重慶、山東、四川、江蘇、浙江、云南、甘肅等相關(guān)省市目前已制定了智慧公路相關(guān)的建設(shè)指南與規(guī)劃，提出了在公路設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營(yíng)管理等全生命周期中集成應(yīng)用新一代信息技術(shù)，形成智能感知、智能管控、智能服務(wù)的綜合交通體系，實(shí)現(xiàn)公路網(wǎng)的高效治理和高品質(zhì)出行的目標(biāo)。在施工階段，打造數(shù)智化建設(shè)體系，是智慧公路建設(shè)的重要任務(wù)。公路工程數(shù)智化建設(shè)管理是指將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電子控制技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)等有效的應(yīng)用于公路工程的建設(shè)與管理，從而加強(qiáng)“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五大要素之間的聯(lián)系。

2.2 公路工程數(shù)智化建設(shè)管理需求分析

（1）國(guó)際趨勢(shì)：在全球范圍內(nèi)，許多國(guó)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到工程數(shù)智化建設(shè)在提升建筑工程效率，確保工地安全，減少環(huán)境影響等方面的重要性，并已經(jīng)開(kāi)始制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。作為世界最大的建筑市場(chǎng)之一，我國(guó)也需要跟上這一趨勢(shì)，以確保國(guó)內(nèi)工地能夠與國(guó)際接軌，取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

（2）產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)的應(yīng)用，公路工程數(shù)智化建設(shè)和運(yùn)營(yíng)變得越來(lái)越可能。我國(guó)的公路建設(shè)行業(yè)正在經(jīng)歷數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

（3）社會(huì)需求：隨著交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的加快實(shí)施和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大規(guī)模展開(kāi)，公路施工行業(yè)面臨著巨大的壓力。對(duì)施工的高效、安全、環(huán)保等要求越來(lái)越高。公路工程數(shù)智化建設(shè)可以很好地滿足這些需求。

（4）政策推動(dòng)：我國(guó)政府一直積極推動(dòng)公路施工行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，出臺(tái)了一系列政策措施支持公路工程數(shù)智化建設(shè)。

總的來(lái)說(shuō)，公路工程數(shù)智化建設(shè)管理是為了跟上國(guó)際趨勢(shì)，滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會(huì)需求，響應(yīng)政策推動(dòng)，提高工程建設(shè)的質(zhì)量和效率，滿足社會(huì)對(duì)建設(shè)工程的需求，促進(jìn)我國(guó)公路建設(shè)行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

3 公路工程數(shù)智化建設(shè)管理頂層規(guī)劃

3.1 公路工程數(shù)智化建設(shè)管理框架

公路工程數(shù)智化建設(shè)管理平臺(tái)按照三級(jí)組織機(jī)構(gòu)配置，分為監(jiān)管層、管理層、業(yè)務(wù)層，三層又可以細(xì)化為五個(gè)層面。

（1）搭建統(tǒng)一的一體化集成平臺(tái)，滿足用戶權(quán)限認(rèn)證、業(yè)務(wù)協(xié)同、流程表單定義以及數(shù)據(jù)規(guī)劃、存儲(chǔ)、集成、共享的要求。

（2）通過(guò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成打造基于GIS+BIM數(shù)字模型底座的智慧數(shù)據(jù)中心，形成可視化、全要素、全周期、可追溯的項(xiàng)目展示大屏，集工程信息存儲(chǔ)、查詢、預(yù)警與展示為一體。

（3）充分結(jié)合平安工地和品質(zhì)工程要求，建設(shè)包含項(xiàng)目管理、人員管理、質(zhì)量管理、安全環(huán)保、視頻監(jiān)控、信息智慧中心多媒體系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、BIM建模應(yīng)用、品質(zhì)工程、檔案資料等全方位的項(xiàng)目業(yè)務(wù)管控功能，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)共建共享、工作協(xié)同協(xié)作。

（4）根據(jù)信息集成要求梳理系統(tǒng)集成內(nèi)容，參照平臺(tái)的接口規(guī)范和管理要求進(jìn)行系統(tǒng)接口開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和管理，通過(guò)系統(tǒng)API中臺(tái)快速系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)對(duì)接。

（5）結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，實(shí)現(xiàn)部分業(yè)務(wù)的移動(dòng)應(yīng)用，開(kāi)發(fā)信息管理平臺(tái)APP移動(dòng)應(yīng)用功能，輔助現(xiàn)場(chǎng)管理和決策。

綜上公路工程數(shù)智化建設(shè)管理平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示，按照數(shù)據(jù)可視化指揮中心、項(xiàng)目管理中心、人員管理中心、質(zhì)量管控中心、安全環(huán)保中心、BIM應(yīng)用中心、系統(tǒng)集成中心、底層平臺(tái)中心等八大中心建設(shè)，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的一體化、集成性和開(kāi)放性。

圖1 公路工程數(shù)智化建設(shè)管理平臺(tái)總體架構(gòu)

3.2 公路工程數(shù)智化建設(shè)管理核心內(nèi)容

（1）圍繞頂層設(shè)計(jì)分析定義業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)源頭、技術(shù)接口以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、交互和展示的相關(guān)規(guī)則，建立統(tǒng)一的工程結(jié)構(gòu)分解編碼體系，實(shí)現(xiàn)以工程實(shí)體質(zhì)量文件控制體系管理為數(shù)據(jù)分發(fā)中心，驅(qū)動(dòng)工程量管理、進(jìn)度產(chǎn)值、質(zhì)量安全、計(jì)量支付、變更管理等各項(xiàng)業(yè)務(wù)智能化管理，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)期主數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)交付體系，將各業(yè)務(wù)系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。對(duì)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)規(guī)范，并及時(shí)推送到主數(shù)據(jù)管理于交付平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通共享“一數(shù)一源”。

（2）在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中估算預(yù)計(jì)發(fā)生費(fèi)用和統(tǒng)計(jì)已確定費(fèi)用，分析其發(fā)生規(guī)律和變化趨勢(shì)，以滿足投資控制決策的需要建立概預(yù)算科目、計(jì)量清單、決算科目進(jìn)行關(guān)聯(lián)管控，通過(guò)信息化系統(tǒng)快速完成清單算量。實(shí)現(xiàn)過(guò)程計(jì)量審計(jì)、超計(jì)量控制、概算執(zhí)行追蹤、超概預(yù)警及結(jié)算編制的全過(guò)程投資控制管理。

（3）以工序作為最小質(zhì)量管控單元，落實(shí)工序報(bào)驗(yàn)、工序質(zhì)檢、試驗(yàn)檢測(cè)管理工作，通過(guò)質(zhì)量管控單元串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)安全管理、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、資金管理、資料管理的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，達(dá)到項(xiàng)目精細(xì)化管理的目的。

（4）依據(jù)國(guó)家檔案局、交通運(yùn)輸部等相關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，結(jié)合本項(xiàng)目管理特點(diǎn)和工程檔案管理實(shí)際需要開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)檔案全過(guò)程一體化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理，實(shí)現(xiàn)工序質(zhì)檢資料業(yè)務(wù)電子文件形成、流轉(zhuǎn)、收集、整理、組卷、歸檔、移交全過(guò)程無(wú)紙化辦公管理，實(shí)現(xiàn)電子文件元數(shù)據(jù)的完整收集、封裝和“四性”檢測(cè)。

（5）系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)滿足統(tǒng)一設(shè)計(jì)，分步實(shí)施，高度集成的建設(shè)要求，在業(yè)務(wù)基礎(chǔ)平臺(tái)上進(jìn)行統(tǒng)一的業(yè)務(wù)功能設(shè)計(jì)，通過(guò)制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范各子系統(tǒng)間的接口標(biāo)準(zhǔn)，形成統(tǒng)一的一體化集成平臺(tái)，滿足統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一授權(quán)管理、統(tǒng)一單點(diǎn)登錄、統(tǒng)一待辦處理、統(tǒng)一信息展示的要求，最終全面高度集成。

（6）通過(guò)工程結(jié)構(gòu)劃分和BIM構(gòu)件單元，打通BIM模型與業(yè)務(wù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，打造基于GIS+BIM數(shù)字模型底座的數(shù)據(jù)中心，形成可視化、全要素、全周期、可追溯的項(xiàng)目展示大屏，集工程信息存儲(chǔ)、查詢、預(yù)警與展示為一體，以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)BIM模型，BIM模型為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。

4 公路工程數(shù)智化建設(shè)管理成效與創(chuàng)新

4.1 公路工程數(shù)智化建設(shè)管理成效

公路工程數(shù)智化建設(shè)管理技術(shù)的推廣應(yīng)用大大促進(jìn)了交通運(yùn)輸行業(yè)工程項(xiàng)目建設(shè)的技術(shù)和管理水平提升。在工程質(zhì)量提升方面，可以實(shí)時(shí)對(duì)施工過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)、預(yù)警，實(shí)現(xiàn)100%預(yù)警閉環(huán)處置，有效提高了工程結(jié)構(gòu)的耐久性；在安全提升方面，通過(guò)安全智能抓拍、一鍵呼救、風(fēng)險(xiǎn)源管控等手段，有效保證了現(xiàn)場(chǎng)安全，使安全事故率下降20%～25%，單個(gè)項(xiàng)目至少可避免經(jīng)濟(jì)損失數(shù)百萬(wàn)元；在工程管理效能方面，通過(guò)智慧化手段實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目資料自動(dòng)采集、整理、分析等工作，促進(jìn)了各管理流程的順利推進(jìn)；在經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益方面，可節(jié)約人工成本 3 萬(wàn)元/（年·km）、機(jī)械利用率提高 30%、無(wú)紙化會(huì)議可節(jié)約紙張約 0.06 t/（年·km）；在環(huán)境效益方面，通過(guò)智能化的施工環(huán)保管控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了揚(yáng)塵、PM2.5、PM10、噪聲、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、水質(zhì)、等參數(shù)因子的連續(xù)監(jiān)控，并使環(huán)保可視化，可節(jié)約用水40%、降低碳排放552 kg/km，積極踐行了“雙碳”戰(zhàn)略實(shí)施；在責(zé)任壓實(shí)方面，進(jìn)一步督促施工企業(yè)主要負(fù)責(zé)人利用信息平臺(tái)，及時(shí)了解各在建項(xiàng)目超規(guī)模危大工程生產(chǎn)管控情況以及安全防控情況等，有效落實(shí)“一崗雙責(zé)”，對(duì)于建設(shè)單位日常監(jiān)督檢查提出的問(wèn)題整改建議，及時(shí)跟蹤督辦，有效避免施工生產(chǎn)與企業(yè)管理脫節(jié)。

4.2 公路工程數(shù)智化建設(shè)管理創(chuàng)新

公路工程數(shù)智化建設(shè)管理通過(guò)引入和融合物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)等現(xiàn)代科技，對(duì)傳統(tǒng)施工行業(yè)實(shí)現(xiàn)了重大的技術(shù)革新。這些技術(shù)在工地上的應(yīng)用不僅提高了工作效率和質(zhì)量，而且為科技進(jìn)步提供了推動(dòng)力。

（1）促進(jìn)創(chuàng)新：應(yīng)用高科技手段解決工地問(wèn)題可以催生出新的產(chǎn)品和技術(shù)。

（2）開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域：公路工程數(shù)智化建設(shè)管理的實(shí)踐表明，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)并非只適用于IT行業(yè)，也可以在建筑、制造等傳統(tǒng)行業(yè)發(fā)揮重要作用，從而為這些技術(shù)開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。

（3）提升技術(shù)成熟度：通過(guò)在實(shí)際工地上使用和改進(jìn)這些技術(shù)，可以加快它們的技術(shù)成熟度和工業(yè)化進(jìn)程。

（4）推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步：公路工程數(shù)智化建設(shè)管理的實(shí)施還需要相關(guān)的硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)和服務(wù)支持，這也會(huì)推動(dòng)通信設(shè)備、傳感器、數(shù)據(jù)中心、安全系統(tǒng)、咨詢服務(wù)等相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

（5）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策制定：通過(guò)采集和分析工地的各種數(shù)據(jù)，可以用于優(yōu)化決策，從而提高項(xiàng)目的質(zhì)量。這不僅可以提高工地的運(yùn)行效率，而且可以通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)進(jìn)一步提升這些系統(tǒng)的智能水平。

5 公路工程數(shù)智化建設(shè)管理應(yīng)用前景

國(guó)務(wù)院辦公廳頒發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見(jiàn)》與《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》中提出工程建設(shè)“信息化管理、智能化應(yīng)用”的要求。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、人力資源和社會(huì)保障部、交通運(yùn)輸部、水利部等十三個(gè)部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，指導(dǎo)意見(jiàn)提出：大力推進(jìn)先進(jìn)制造設(shè)備、智能設(shè)備及智慧工地相關(guān)裝備的研發(fā)、制造和推廣應(yīng)用。特別是進(jìn)入“十四五”以來(lái)，內(nèi)蒙古自治區(qū)相繼頒發(fā)了《內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府辦公廳關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》和《內(nèi)蒙古自治區(qū)促進(jìn)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》等指導(dǎo)性文件，提出了進(jìn)一步加快推進(jìn)自治區(qū)“智慧工地”建設(shè)，提升智慧工地應(yīng)用水平，引領(lǐng)企業(yè)科技創(chuàng)新和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)建造方式改革等相關(guān)的要求，為自治區(qū)智慧工地的全面推廣提供了基礎(chǔ)。

6 結(jié)論

文章通過(guò)分析公路工程數(shù)智化建設(shè)管理的內(nèi)涵與需求，研究了公路工程數(shù)智化建設(shè)管理頂層規(guī)劃，分析了公路工程數(shù)智化建設(shè)管理成效與創(chuàng)新，公路工程數(shù)智化建設(shè)管理是實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)過(guò)程中的精細(xì)化、智能化、安全化管理的新型工地形態(tài)。對(duì)于提高工程建設(shè)效率，保障施工安全，節(jié)省資源，減輕環(huán)境壓力，提高工程質(zhì)量具有重要的作用。