一體化平臺(tái)融合創(chuàng)新技術(shù)在昔榆高速的應(yīng)用研究

摘 要：隨著高速公路基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，工程信息化管理手段不斷進(jìn)步，對(duì)高速公路項(xiàng)目建設(shè)起到了積極作用。昔榆高速是山西省單公里造價(jià)最高的在建四車道高速公路項(xiàng)目，其中全長14.02 km的太行山隧道也是山西省目前在建的最長隧道，對(duì)于山西省及我國高速公路網(wǎng)的建設(shè)具有重要意義。在昔榆高速項(xiàng)目建設(shè)過程中，基于GIS技術(shù)設(shè)計(jì)了項(xiàng)目建設(shè)一體化平臺(tái)，該平臺(tái)融合創(chuàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，可以適應(yīng)高速公路項(xiàng)目建設(shè)最新管理模式，真正意義上做到了一體化平臺(tái)創(chuàng)新融合，對(duì)項(xiàng)目高效建設(shè)具有促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：GIS；一體化平臺(tái)；融合創(chuàng)新技術(shù)；高速公路

中圖分類號(hào)：U418.8? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2024）10-0078-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.10.019

0? ? 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，高速公路基礎(chǔ)設(shè)施也在快速進(jìn)步。在傳統(tǒng)的高速公路建設(shè)模式下，公路的建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)、保養(yǎng)等環(huán)節(jié)相互獨(dú)立分離，各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行數(shù)據(jù)分別由不同的主體進(jìn)行維護(hù)和管理，尤其是在高速公路改擴(kuò)建過程中制定相關(guān)計(jì)劃、檢查質(zhì)量、檢查進(jìn)度、維護(hù)安全等系統(tǒng)無法統(tǒng)一管理，存在現(xiàn)場施工無法精細(xì)化、協(xié)同化、追溯化等問題[1-2]，這就導(dǎo)致各環(huán)節(jié)所建設(shè)的信息系統(tǒng)無法很好地進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)利用率低，導(dǎo)致運(yùn)行策略確定、運(yùn)營建設(shè)規(guī)劃、公路管理服務(wù)水平都受到了影響[3-4]。采用GIS高速公路建設(shè)管理一體化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)場機(jī)械施工的精細(xì)化管理，使得公路建設(shè)全過程智能信息化，有效提高施工的效率，降低項(xiàng)目成本[5-6]。在昔榆高速建設(shè)項(xiàng)目中，采用基于GIS的高速公路工程建設(shè)管理一體化平臺(tái)，集中管控建設(shè)數(shù)據(jù)，提高了項(xiàng)目的精細(xì)化管理水平，同時(shí)數(shù)據(jù)創(chuàng)新融合技術(shù)使得智能化、智慧化監(jiān)管得以應(yīng)用在公路建設(shè)之中。

昔榆高速公路于2020年10月開工建設(shè)，起點(diǎn)位于昔陽縣孔氏鄉(xiāng)刀把口村東南省界處，經(jīng)昔陽縣、和順縣、壽陽縣，終點(diǎn)在榆次區(qū)北田鎮(zhèn)楊梁村附近與榆祁高速相接，全長125.37 km，總投資209.86億元，是迄今為止山西省單公里造價(jià)最高的在建四車道高速公路項(xiàng)目。該項(xiàng)目有74.4%的路段位于太行山區(qū)，橋隧比例高達(dá)55%，其中全長14.02 km的太行山隧道是全國排名第三長的隧道，也是山西省目前在建的最長隧道。

針對(duì)該項(xiàng)目在建設(shè)過程中出現(xiàn)的制定相關(guān)計(jì)劃、檢查質(zhì)量、檢查進(jìn)度、維護(hù)安全等系統(tǒng)無法統(tǒng)一管理，現(xiàn)場施工無法精細(xì)化、協(xié)同化、追溯化等問題，設(shè)計(jì)了基于GIS的高速公路工程建設(shè)管理一體化系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)械施工的精細(xì)化管理，提高機(jī)械施工管理水平，并采用最新創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行融合，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

1? ? 機(jī)械施工建設(shè)管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)開發(fā)

本項(xiàng)目在實(shí)施過程中，采用GIS技術(shù)搭建了工程建設(shè)管理一體化平臺(tái)，利用數(shù)字信息先進(jìn)技術(shù)使得工程信息互相聯(lián)系，可以實(shí)現(xiàn)多單位協(xié)同運(yùn)作智能監(jiān)管。一體化平臺(tái)建設(shè)遵循的原則為先進(jìn)性、安全性、可靠性、用戶友好性和可擴(kuò)展性。圖1所示為一體化平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)圖，其中包括門戶層、業(yè)務(wù)管理層、數(shù)據(jù)傳輸層和現(xiàn)場感知層。門戶層可以使原本各自獨(dú)立的系統(tǒng)集成接入，達(dá)到一體化應(yīng)用的效果；業(yè)務(wù)管理層包含建設(shè)計(jì)劃、建設(shè)進(jìn)度、建設(shè)材料、建設(shè)檔案等具體模塊信息，分單位、分部分、分工程對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行合理串聯(lián)并實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)融合一體化；數(shù)據(jù)傳輸層為各模塊的信息數(shù)據(jù)庫，采用Kettle技術(shù)進(jìn)行集成，為工程建設(shè)一體化平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支撐；現(xiàn)場感知層為現(xiàn)場施工機(jī)械設(shè)備的管理層，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場施工可視化、圖形化、可移動(dòng)化。

該一體化平臺(tái)采用數(shù)據(jù)創(chuàng)新技術(shù)使得各個(gè)分散獨(dú)立的數(shù)據(jù)模塊融合為一體，適用于各種大型工程項(xiàng)目的管理，能夠?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目的整體優(yōu)化管控和資源合理配置。一體化平臺(tái)的協(xié)同工作框圖如圖2所示，平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的協(xié)同整合。一體化平臺(tái)關(guān)鍵業(yè)務(wù)功能主要包括系統(tǒng)應(yīng)用一體化、施工現(xiàn)場可視化、系統(tǒng)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)化和項(xiàng)目管理移動(dòng)化。系統(tǒng)應(yīng)用一體化可以實(shí)現(xiàn)各種獨(dú)立業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)，在系統(tǒng)、業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)三個(gè)層面進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)高速公路項(xiàng)目的一體化管理；施工現(xiàn)場可視化是基于GIS的實(shí)時(shí)視頻技術(shù)對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場機(jī)械化施工的有效監(jiān)管，對(duì)于管理人員做出高效判斷和決策具有促進(jìn)作用；系統(tǒng)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)化主要解決的問題是數(shù)據(jù)各自獨(dú)立的問題，實(shí)現(xiàn)該功能也是一體化平臺(tái)運(yùn)行的主線，主要通過多功能的協(xié)同管理并帶動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整體聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)；項(xiàng)目管理移動(dòng)化可以利用云數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)手機(jī)、平板等移動(dòng)端的便捷辦公，促進(jìn)項(xiàng)目便捷化、透明化，實(shí)現(xiàn)高速公路項(xiàng)目的有效把控。

2? ? 機(jī)械施工建設(shè)管理平臺(tái)在昔榆高速的應(yīng)用

該機(jī)械施工建設(shè)一體化管理平臺(tái)所實(shí)現(xiàn)的功能如圖3所示，針對(duì)昔榆高速建設(shè)項(xiàng)目，該一體化平臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，嚴(yán)格協(xié)同把控機(jī)械施工工序，有效控制了工程造價(jià)并提高了項(xiàng)目管理水平，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化建設(shè)全過程的智能化、智慧化。

該一體化系統(tǒng)建設(shè)的主要成效分為三個(gè)方面，即一體化應(yīng)用、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和監(jiān)管轉(zhuǎn)變。

1）一體化應(yīng)用。針對(duì)昔榆高速所設(shè)計(jì)和搭建的一體化管理平臺(tái)涵蓋了多項(xiàng)工程業(yè)務(wù)，包含合同、進(jìn)度、材料、質(zhì)量、造價(jià)、檔案、安全等，各個(gè)業(yè)務(wù)的信息實(shí)現(xiàn)了在一體化平臺(tái)的集中和融合，對(duì)于管理者來說使用更加便捷且不需要零散登錄，各個(gè)模塊的信息和數(shù)據(jù)可以互聯(lián)互通，提高了工程進(jìn)度的推進(jìn)效率。

2）創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。與傳統(tǒng)的一體化平臺(tái)相比，針對(duì)昔榆高速所設(shè)計(jì)和搭建的一體化管理平臺(tái)與項(xiàng)目的管理理念相結(jié)合，體現(xiàn)了創(chuàng)新技術(shù)與一體化平臺(tái)相輔相成的作用，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，包括按質(zhì)支付、工序報(bào)驗(yàn)、“碼”上溯源、自動(dòng)計(jì)量、智能采集等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。圖4所示為一體化平臺(tái)融合創(chuàng)新技術(shù)驅(qū)動(dòng)圖。按質(zhì)支付是對(duì)原材料、安裝質(zhì)量、泥土澆筑、保護(hù)措施等的全方位打分，根據(jù)評(píng)價(jià)質(zhì)量決定支付比例和金額，這樣能有效實(shí)現(xiàn)原料和施工過程中的信息透明以及質(zhì)量溯源；工序報(bào)驗(yàn)以工序管理為主線，實(shí)現(xiàn)了多業(yè)務(wù)的合理串聯(lián)，通過大數(shù)據(jù)信息識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)合理配置和高效管理；“碼”上溯源是對(duì)工程參與人員、項(xiàng)目設(shè)備、項(xiàng)目材料、項(xiàng)目信息等的二維碼管理，這樣只需要手機(jī)掃描二維碼即可獲得相應(yīng)信息，對(duì)于一體化平臺(tái)的數(shù)據(jù)監(jiān)管和信息快速溯源具有積極作用；自動(dòng)計(jì)量是項(xiàng)目工序完成后對(duì)各個(gè)工序的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和信息自動(dòng)生成；智能采集是針對(duì)機(jī)械化建設(shè)的智能設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，并通過智能化分析對(duì)比相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)對(duì)項(xiàng)目工程進(jìn)行預(yù)警、故障判斷。

3）監(jiān)管轉(zhuǎn)變。一體化平臺(tái)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的合理融合，高速公路項(xiàng)目建設(shè)的監(jiān)管模式、監(jiān)管手段、監(jiān)管理念也相應(yīng)發(fā)生了轉(zhuǎn)變。監(jiān)管模式由傳統(tǒng)的各自為政轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)一監(jiān)管，監(jiān)管手段由傳統(tǒng)的事后監(jiān)管轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)監(jiān)管，監(jiān)管理念由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)管理轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)管理。這些轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)了真正意義上的一體化平臺(tái)創(chuàng)新融合，對(duì)項(xiàng)目高效建設(shè)具有促進(jìn)作用。監(jiān)管轉(zhuǎn)變示意圖如圖5所示。

3? ? 結(jié)束語

昔榆高速建設(shè)項(xiàng)目基于GIS技術(shù)設(shè)計(jì)了項(xiàng)目建設(shè)一體化平臺(tái)，該平臺(tái)融合創(chuàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，可以適應(yīng)高速公路項(xiàng)目建設(shè)最新管理模式，真正意義上做到了一體化平臺(tái)創(chuàng)新融合，對(duì)項(xiàng)目高效建設(shè)具有促進(jìn)作用。采用GIS技術(shù)搭建的工程建設(shè)管理一體化平臺(tái)，具體分為門戶層、業(yè)務(wù)管理層、數(shù)據(jù)傳輸層和現(xiàn)場感知層，為了使各個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)模塊融為一體，采用了數(shù)據(jù)創(chuàng)新融合技術(shù)，能夠有效應(yīng)用于各類大型工程項(xiàng)目管理。

在昔榆高速建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)用該機(jī)械施工建設(shè)管理一體化平臺(tái)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能嚴(yán)格協(xié)同把控機(jī)械施工工序，有效控制工程造價(jià)，提高了項(xiàng)目管理水平，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化建設(shè)全過程的智能化、智慧化。該平臺(tái)在一體化應(yīng)用、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和監(jiān)管轉(zhuǎn)變等方面應(yīng)用效果突出，大大提高了施工的效率，降低了施工過程中的成本，保證了項(xiàng)目建設(shè)保質(zhì)保量地進(jìn)行。

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收稿日期：2024-01-29

作者簡介：張多（1984—），男，山西孝義人，高級(jí)工程師，研究方向：筑路機(jī)械及信息化。