一種高速公路建設(shè)項(xiàng)目實(shí)時(shí)管控系統(tǒng)

譚生光王德山楊慧慧

（1 江西贛粵高速公路股份有限公司；2 北京特希達(dá)科技有限公司）

一種高速公路建設(shè)項(xiàng)目實(shí)時(shí)管控系統(tǒng)

譚生光1王德山1楊慧慧2

（1 江西贛粵高速公路股份有限公司；2 北京特希達(dá)科技有限公司）

基于高速公路建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模大、施工周期長、投資數(shù)額多、分布地域廣以及工程建設(shè)管理部門實(shí)時(shí)直觀的掌握和了解工程質(zhì)量、進(jìn)度非常困難的問題，本文提出了一種高速公路建設(shè)項(xiàng)目數(shù)字化實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程管控系統(tǒng)。本文介紹了該系統(tǒng)的概況，并依托依托奉銅高速公路建設(shè)項(xiàng)目同步實(shí)施了此遠(yuǎn)程管控系統(tǒng)。

高速公路建設(shè)項(xiàng)目；遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)管控系統(tǒng)；信息數(shù)字化；數(shù)據(jù)采集

高速公路信息化建設(shè)是高速公路現(xiàn)代化管理的重要基礎(chǔ)。基于高速公路項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模大、施工周期長、投資數(shù)額多、分布地域廣、參與單位較多、人員成分復(fù)雜，工程建設(shè)管理部門實(shí)時(shí)直觀的掌握和了解工程質(zhì)量、進(jìn)度等情況非常困難。因而如何通過信息數(shù)字化手段建立一套能夠全面、直觀地反映項(xiàng)目建設(shè)情況，具有實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、人員及設(shè)備管理、指揮調(diào)度等遠(yuǎn)程綜合管理功能的系統(tǒng)就顯得非常重要。

針對(duì)以上問題，本文提出了一種高速公路建設(shè)項(xiàng)目實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)方案的實(shí)施，能夠解決管理部門遠(yuǎn)程驅(qū)車?yán)@行施工，便于了解現(xiàn)場情況，還能及時(shí)有效地對(duì)項(xiàng)目重要施工地段、關(guān)鍵施工部位、重點(diǎn)施工工序、事故易發(fā)區(qū)域、主要參建人員進(jìn)行工作時(shí)間內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)可以有效改善傳統(tǒng)高速公路建設(shè)項(xiàng)目粗放的管理模式，降低項(xiàng)目管理成本。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)框架由前端數(shù)據(jù)采集、中間網(wǎng)絡(luò)傳輸、末端運(yùn)營管控三部分組成，每部分又有若干子系統(tǒng)組成。公共網(wǎng)絡(luò)覆蓋傳輸系統(tǒng)和指揮調(diào)度中心系統(tǒng)組成。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括：視頻圖像數(shù)據(jù)采集、設(shè)備目標(biāo)定位數(shù)據(jù)采集、人員考勤數(shù)據(jù)采集、工程監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、工程管理數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集、拌合站關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集、試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集等。網(wǎng)絡(luò)傳輸部分包括：網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。運(yùn)營管控部分包括：數(shù)據(jù)收發(fā)、統(tǒng)計(jì)分析、信息檢索、遠(yuǎn)程監(jiān)控、聯(lián)動(dòng)預(yù)警、多方視頻、指揮調(diào)度、演示匯報(bào)、系統(tǒng)管理等。圖1為實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)框架示意圖。

圖1 實(shí)時(shí)管控系統(tǒng)框架

1.2 系統(tǒng)軟件開發(fā)

本系統(tǒng)軟件的開發(fā)是基于J2EE開放的平臺(tái)，采用先進(jìn)的SOA架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，幫助企業(yè)客戶和各類機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其統(tǒng)一SOA架構(gòu)的發(fā)展策略。同時(shí)該系統(tǒng)運(yùn)營時(shí)具有成本低、質(zhì)量高、靈活、易管控的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)SOA架構(gòu)應(yīng)用和服務(wù)的目標(biāo)。

系統(tǒng)平臺(tái)軟件操作界面簡單明了，畫面分布合理，窗口切換自如，操作方便快捷。操作人員可按權(quán)限分級(jí)管理，各層級(jí)登陸路徑、顯示界面、查閱內(nèi)容相互獨(dú)立，互不干擾，能夠滿足不同部門的管理需求。

1.3 數(shù)字沙盤

對(duì)系統(tǒng)所采集的各類信息分類管理，建立數(shù)字沙盤。該沙盤涵蓋項(xiàng)目建設(shè)全過程、展示建設(shè)全景、形象反映即時(shí)建設(shè)成果，可作為項(xiàng)目建設(shè)演示匯報(bào)的平臺(tái)，通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊該沙盤相應(yīng)位置，實(shí)時(shí)反映該位置各項(xiàng)工作的進(jìn)展情況。

2 系統(tǒng)實(shí)施與應(yīng)用

為了驗(yàn)證該系統(tǒng)的有效性，結(jié)合高速公路建設(shè)項(xiàng)目實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程管理控制系統(tǒng)依托奉銅高速公路建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)施、驗(yàn)證。通過四個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)該管理系統(tǒng)運(yùn)作：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、信息數(shù)據(jù)處理四個(gè)部分。

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)路構(gòu)建

在奉銅高速公路建設(shè)項(xiàng)目沿線136公里，設(shè)置了若干個(gè)工程控制點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)將各施工控制點(diǎn)與中標(biāo)單位項(xiàng)目部、工程監(jiān)理部、總監(jiān)辦、實(shí)驗(yàn)室、項(xiàng)目建設(shè)指揮部連接起來，實(shí)現(xiàn)一體化的數(shù)字管控模式。組網(wǎng)采用公網(wǎng)和自建局域網(wǎng)并用的方式，分為有線、無線兩種，有線主要是采用光纖，無線則是采用無線網(wǎng)橋和運(yùn)營商3G網(wǎng)絡(luò)。奉銅沿線136公里，各控制點(diǎn)的位置不同，周邊網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不同，具體點(diǎn)位根據(jù)現(xiàn)場勘查情況確定。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集

2.2.1 視頻數(shù)據(jù)采集

視頻采集過程中采用了兩種模式，視頻監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)圖像包括：梁板場、隧道口、實(shí)驗(yàn)室、拌合站、重點(diǎn)工段等。采集方式分為固定采集和移動(dòng)采集。

固定采是通過設(shè)在項(xiàng)目沿線各監(jiān)控點(diǎn)的360度全方位光學(xué)變倍攝像機(jī)，對(duì)監(jiān)控點(diǎn)方圓圓300米內(nèi)的視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。移動(dòng)采集是通過固定在車輛上的360度全方位光學(xué)變倍攝像機(jī)，對(duì)項(xiàng)目沿線工程建設(shè)情況實(shí)施定期或不定期的流動(dòng)采集。本實(shí)施系統(tǒng)中視頻監(jiān)控了梁板場、隧道口、實(shí)驗(yàn)室、拌合站、重點(diǎn)工段等。

2.2.2 GPS目標(biāo)定位

系統(tǒng)連接 GPS服務(wù)器，實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛行駛路線，抽取GPS數(shù)據(jù)，回放車輛行駛軌跡。通過重點(diǎn)是針對(duì)大型機(jī)械設(shè)備、工程指揮車輛的定位信息，如壓路機(jī)、攤鋪機(jī)、流動(dòng)攝像車等，記錄重點(diǎn)車輛的行駛軌跡，從而對(duì)重點(diǎn)車輛進(jìn)行管理。

2.2.3 人員信息管理

用于對(duì)相關(guān)工作人員在崗情況進(jìn)行考勤，主要包括：人員考勤管理、休假考勤管理、人員考勤查詢和人員考勤補(bǔ)錄。

2.2.4 工程信息管理

系統(tǒng)提供了對(duì)工程基本信息的管理，包括工程進(jìn)度報(bào)表、預(yù)算執(zhí)行報(bào)表、計(jì)量統(tǒng)計(jì)報(bào)表、天氣狀況報(bào)表。采集方式是通過開放接口與OA系統(tǒng)連接，計(jì)算機(jī)直接調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控

通過嵌入式傳感數(shù)據(jù)采集技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，使其具備數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換實(shí)時(shí)同步傳輸?shù)墓δ?。通過所屬標(biāo)段和設(shè)備編號(hào)查詢接收到的數(shù)據(jù)包，查看測試結(jié)果圖展示。如圖2到圖4所示，分別為預(yù)應(yīng)力張拉測試結(jié)果圖、路基壓實(shí)度測試結(jié)果圖、拌合站配比結(jié)果圖。

圖2 預(yù)應(yīng)力張拉測試結(jié)果圖

圖3 路基壓實(shí)度測試結(jié)果圖

圖4 拌合站配比結(jié)果圖

2.2.6 工程質(zhì)量監(jiān)控

主要對(duì)關(guān)健節(jié)點(diǎn)、重要結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)段進(jìn)行了數(shù)據(jù)監(jiān)控，如路基壓實(shí)、預(yù)應(yīng)力張拉等。采集方法是通過預(yù)設(shè)傳感器記錄監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，由發(fā)信機(jī)自動(dòng)上傳指揮中心數(shù)據(jù)庫。

其中，路基壓實(shí)監(jiān)管系統(tǒng)采用先進(jìn)的智能壓實(shí)質(zhì)量監(jiān)測儀—BR-ICCC監(jiān)測儀是集傳感技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一身的新一代車載式壓實(shí)質(zhì)量控制儀。圖5為路基壓實(shí)監(jiān)管系統(tǒng)示意圖。

圖5 路基壓實(shí)監(jiān)管系統(tǒng)示意圖

2.2.7 工程進(jìn)度監(jiān)管

在工程進(jìn)度計(jì)劃模塊設(shè)置各工程量的開工、完工日期，同時(shí)在該模塊中更新完成各周報(bào)進(jìn)度，系統(tǒng)通過對(duì)數(shù)據(jù)提取、匯總、換算等工作，自動(dòng)生成計(jì)劃橫道圖及含周報(bào)上報(bào)的工程項(xiàng)。

圖6為系統(tǒng)生成的工程進(jìn)度計(jì)劃橫道圖，圖中紅色橫線表示各個(gè)工程項(xiàng)的合同金額，即由開工、完工日期這段長度作為總工程量。藍(lán)色橫線表示到自開工以來完成的金額在合同金額的百分比，由計(jì)算公式計(jì)算獲取。

圖6 工程進(jìn)度計(jì)劃橫道圖

2.2.8 環(huán)境監(jiān)控

環(huán)境監(jiān)控主要是指對(duì)天氣情況的監(jiān)控，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)鏈接到中國天氣網(wǎng)進(jìn)行查看天氣情況，每天定時(shí)獲取項(xiàng)目辦的天氣情況。項(xiàng)目辦工程處負(fù)責(zé)人也可以根據(jù)實(shí)際情況修改當(dāng)前或以前日期的天氣情況。

2.3 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸借助江西電信的公共網(wǎng)絡(luò)結(jié)合自建局域網(wǎng)，利用光纖和3G 等有線無線傳輸技術(shù)，將奉銅沿線控制點(diǎn)、項(xiàng)目部、監(jiān)理辦、實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械設(shè)備的各類數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)同步傳輸至項(xiàng)目建設(shè)指揮部中心數(shù)據(jù)庫。在網(wǎng)絡(luò)帶寬連接的問題上，不同的數(shù)據(jù)和信息量對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求不同，須合理的調(diào)配帶寬，保證數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量，以滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求。

2.4 信息數(shù)據(jù)處理

通過軟件編程、調(diào)整制式、統(tǒng)一編碼，形成一體化的數(shù)字管理控制平臺(tái)。平臺(tái)由不同的子模塊組成，具備項(xiàng)目管理、綜合統(tǒng)計(jì)、演示匯報(bào)、系統(tǒng)控制四項(xiàng)功能。在奉銅項(xiàng)目建設(shè)辦公室，設(shè)置系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理指揮調(diào)度中心，與沿線各施工控制點(diǎn)和中標(biāo)項(xiàng)目部、工程監(jiān)理部、總監(jiān)辦聯(lián)網(wǎng)。指揮中心服務(wù)器對(duì)項(xiàng)目沿線各點(diǎn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行匯總、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析，系統(tǒng)操作平臺(tái)統(tǒng)一調(diào)取、顯示沿線監(jiān)控點(diǎn)視頻圖像、工程數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、定位信息、考勤狀況、預(yù)警信息。工程管理部門可以通過監(jiān)控中心大屏幕，直觀了解工程建設(shè)狀況，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)登陸系統(tǒng)直接查看相關(guān)信息。

3 結(jié)論

一種高速公路建設(shè)項(xiàng)目實(shí)時(shí)管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了奉銅高速公路建設(shè)項(xiàng)目全景、立體、數(shù)字化監(jiān)控管理，有效降低項(xiàng)目管理成本，真正實(shí)現(xiàn)通過先進(jìn)的管理手段產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。將奉銅高速公路建設(shè)項(xiàng)目打造成為行業(yè)內(nèi)項(xiàng)目建設(shè)數(shù)字信息化管理的標(biāo)兵，研究開發(fā)出成套項(xiàng)目建設(shè)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)綜合管控、預(yù)警及指揮調(diào)度系統(tǒng)解決方案及管理配套軟件，為我國高速公路建設(shè)信息化管理積累經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)，可在省內(nèi)及國內(nèi)其它工程項(xiàng)目上投入使用，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。