高速公路養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)應(yīng)用分析

陳曼妮

(合肥工業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院，安徽 合肥 230009)

0 引 言

截至2019年，我國(guó)境內(nèi)高速公路里程已超14萬(wàn)km。隨著通車?yán)锍痰目焖僭鲩L(zhǎng)與高速網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的日趨完善，以及路面荷載的不斷增加，高速公路從密集建設(shè)期逐漸轉(zhuǎn)向養(yǎng)護(hù)高峰期。相對(duì)于其他發(fā)展成熟的行業(yè)，高速公路養(yǎng)護(hù)信息化、智能化建設(shè)不足，工作模式傳統(tǒng)，養(yǎng)護(hù)決策依賴于人的經(jīng)驗(yàn)與判斷，管理效率與科學(xué)決策能力逐漸跟不上養(yǎng)護(hù)需求。通過(guò)信息技術(shù)改變養(yǎng)護(hù)管理工作模式，拓展管理邊界，降低成本，提質(zhì)增效，是研究高速公路養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)的意義所在。

1 高速公路養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

近些年來(lái)，我國(guó)多個(gè)省市都在積極探索開(kāi)發(fā)“互聯(lián)網(wǎng)+”養(yǎng)護(hù)管理新模式，部分地區(qū)已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等高新IT技術(shù)打造的高速公路養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、統(tǒng)一、長(zhǎng)期的有效存儲(chǔ)，便于查詢、利用、分析與共享，為養(yǎng)護(hù)管理提供科學(xué)預(yù)測(cè)與決策支持[1]。然而在實(shí)際運(yùn)用中，依舊存在諸多問(wèn)題。

1.1 頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)不足

按照不同規(guī)模與層次，養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)分為網(wǎng)級(jí)系統(tǒng)和項(xiàng)目級(jí)系統(tǒng)。網(wǎng)級(jí)管理系統(tǒng)是基于整個(gè)路網(wǎng)確定養(yǎng)護(hù)需求，對(duì)養(yǎng)護(hù)資金優(yōu)化配置的宏觀分析及決策的系統(tǒng)。項(xiàng)目級(jí)系統(tǒng)是針對(duì)具體路段進(jìn)行管理，根據(jù)養(yǎng)護(hù)內(nèi)容又涉及日常養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目、修復(fù)養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目等子系統(tǒng)。受管理模式、投資力度等因素制約，現(xiàn)有養(yǎng)護(hù)信息系統(tǒng)建設(shè)側(cè)重點(diǎn)不同，有些管理系統(tǒng)的建設(shè)僅局限于某一具體路段，未能做到網(wǎng)級(jí)與項(xiàng)目級(jí)系統(tǒng)的全面開(kāi)發(fā)與有機(jī)結(jié)合。養(yǎng)護(hù)信息系統(tǒng)在建設(shè)規(guī)劃階段應(yīng)充分考慮網(wǎng)級(jí)與項(xiàng)目級(jí)系統(tǒng)的建設(shè)需求，對(duì)業(yè)務(wù)范圍、業(yè)務(wù)流程、功能設(shè)置、數(shù)據(jù)處理與交互等內(nèi)容要進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研，避免因規(guī)劃疏漏導(dǎo)致系統(tǒng)建設(shè)工作的反復(fù)與延誤。而由于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)一般依賴于第三方軟件公司，開(kāi)發(fā)人員并未參與養(yǎng)護(hù)工作，對(duì)業(yè)務(wù)流程、功能需求并不能準(zhǔn)確了解，需要管理單位充分做好對(duì)各養(yǎng)護(hù)參建單位、目標(biāo)用戶需求的調(diào)研論證工作，并在系統(tǒng)搭建過(guò)程中深度參與，及時(shí)反饋。

1.2 缺少統(tǒng)一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

養(yǎng)護(hù)工程內(nèi)業(yè)資料目前沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，各養(yǎng)護(hù)單位參照建設(shè)工程構(gòu)建自己的資料體系，數(shù)據(jù)錄入標(biāo)準(zhǔn)及格式不盡相同。養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)亦具有多源、異構(gòu)、規(guī)模大的特點(diǎn)，從來(lái)源上看，有業(yè)主單位數(shù)據(jù)、監(jiān)理單位數(shù)據(jù)、施工單位數(shù)據(jù)、路段所屬管理單位數(shù)據(jù)等，在表現(xiàn)形式上有數(shù)值數(shù)據(jù)和邏輯數(shù)據(jù)[2]。在長(zhǎng)期的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，各參建單位不斷變化，形成基于不同設(shè)計(jì)、繁雜多源的海量數(shù)據(jù)，難以利用。不同開(kāi)發(fā)單位、不同軟件開(kāi)發(fā)的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，使用的接口協(xié)議與數(shù)據(jù)規(guī)范不同，導(dǎo)致系統(tǒng)間數(shù)據(jù)不能直接融合；從系統(tǒng)、模塊到不同終端間數(shù)據(jù)格式與標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)兼容存在問(wèn)題，造成信息流通交互困難[3]，需要二次開(kāi)發(fā)。這些都增加了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的難度，也增加了后期維護(hù)成本。從建設(shè)到養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營(yíng)，建立統(tǒng)一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范和指導(dǎo)公路信息基礎(chǔ)設(shè)施和系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)，打破資源壁壘，有利于在未來(lái)構(gòu)建高速公路綜合型信息化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)“智慧公路”。

1.3 數(shù)據(jù)采集、開(kāi)發(fā)、利用不足

對(duì)于養(yǎng)護(hù)管理而言，養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)分為靜態(tài)數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩個(gè)部分。靜態(tài)數(shù)據(jù)包括路段基礎(chǔ)信息，如路線、里程、基礎(chǔ)設(shè)施、管理單位等，以及高速公路建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)[4]。由于長(zhǎng)期以來(lái)“建養(yǎng)分離”，在早期建設(shè)轉(zhuǎn)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，建設(shè)期數(shù)據(jù)未能得到及時(shí)、完整的保存與數(shù)字化，造成養(yǎng)護(hù)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺失，對(duì)于后期養(yǎng)護(hù)科學(xué)決策非常不利。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括路面巡查、病害信息、維修記錄、實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)以及后評(píng)價(jià)等隨時(shí)間增長(zhǎng)的信息?；谝苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的移動(dòng)數(shù)據(jù)采集手機(jī)APP已在養(yǎng)護(hù)管理中投入使用，可自動(dòng)定位并生成樁號(hào)信息，然而受高速公路路網(wǎng)樁號(hào)編制不夠準(zhǔn)確以及山區(qū)等復(fù)雜環(huán)境對(duì)信號(hào)接收產(chǎn)生影響等因素限制，手機(jī)APP定位常常出現(xiàn)樁號(hào)偏離或無(wú)法定位的情況，需要手動(dòng)修正或錄入，操作不便，不利于應(yīng)用推廣。

目前養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息主要為目標(biāo)的位置信息，空間關(guān)系、屬性信息缺失或未能有效關(guān)聯(lián)，病害、作業(yè)點(diǎn)的地理特征得不到描述，未能根據(jù)業(yè)務(wù)需求建立大數(shù)據(jù)分析模型，專家知識(shí)庫(kù)尚未形成。系統(tǒng)的主要應(yīng)用還停留在養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢與統(tǒng)計(jì)，而養(yǎng)護(hù)資金優(yōu)化配置、路面使用性能評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)、養(yǎng)護(hù)方案制定等智能化功能還在探索建設(shè)中[5]。

2 養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐

經(jīng)原安徽省高速公路控股集團(tuán)與安徽省交通投資集團(tuán)合并重組，安徽省交通控股集團(tuán)有限公司于2014年底成立，成為全省統(tǒng)一的高速公路投資運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，其下屬單位養(yǎng)護(hù)管理中心承擔(dān)了省內(nèi)4 421 km高速公路路面及跨江長(zhǎng)大橋梁的養(yǎng)護(hù)管理工作。隨著省內(nèi)高速公路的快速發(fā)展，養(yǎng)護(hù)體量不斷擴(kuò)大，對(duì)養(yǎng)護(hù)管理效能也提出了更高的要求。近些年來(lái),養(yǎng)護(hù)管理中心在高速公路智能化養(yǎng)護(hù)方面積極探索與實(shí)踐，建成了一套綜合性養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)——智能化養(yǎng)護(hù)平臺(tái)，并投入使用。

根據(jù)高速公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目分類、業(yè)務(wù)流程及工程管理關(guān)鍵點(diǎn)，智能養(yǎng)護(hù)平臺(tái)設(shè)置了養(yǎng)護(hù)決策、項(xiàng)目管理、大中修養(yǎng)護(hù)管理、日常養(yǎng)護(hù)管理、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理和視頻監(jiān)控等多個(gè)子系統(tǒng)。其中大中修養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)下設(shè)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)、拌和站生產(chǎn)管理系統(tǒng)和質(zhì)量管理系統(tǒng)，從原材料進(jìn)場(chǎng)、混合料生產(chǎn)到前場(chǎng)施工進(jìn)行跟蹤管控[6]。

圖1 智能養(yǎng)護(hù)平臺(tái)組織結(jié)構(gòu)圖

2.1 項(xiàng)目管理系統(tǒng)

對(duì)養(yǎng)護(hù)工程項(xiàng)目基礎(chǔ)信息進(jìn)行集中管理，并與各項(xiàng)目數(shù)據(jù)共享，包括合同信息、立項(xiàng)管理、預(yù)算管理、過(guò)程(計(jì)劃)管理、監(jiān)理管理、養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)、后評(píng)價(jià)管理等模塊，能實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)目預(yù)算及合同執(zhí)行情況，收集后評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，還可以對(duì)監(jiān)理等第三方進(jìn)行線上考勤、考核等管理。

2.2 養(yǎng)護(hù)決策系統(tǒng)

養(yǎng)護(hù)決策系統(tǒng)涵蓋網(wǎng)級(jí)與項(xiàng)目級(jí)兩個(gè)層面，通過(guò)對(duì)路面狀況評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)、養(yǎng)護(hù)資金需求分析，以實(shí)現(xiàn)為省內(nèi)路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)規(guī)劃、資金配置和為具體路段養(yǎng)護(hù)計(jì)劃制定提供決策依據(jù)。目前養(yǎng)護(hù)決策系統(tǒng)已進(jìn)入驗(yàn)證階段，決策結(jié)果與路段實(shí)際施工情況基本符合，智能化成果較為顯著，但仍需進(jìn)一步優(yōu)化。

2.3 大中修管理系統(tǒng)

通過(guò)對(duì)拌和站安裝監(jiān)控、為試驗(yàn)儀器配置接口、在施工機(jī)械上配置數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)從材料生產(chǎn)到現(xiàn)場(chǎng)施工的全方位監(jiān)控與數(shù)據(jù)收集、上傳，并在各個(gè)子系統(tǒng)中完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析與預(yù)警，可以提高生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，降低人力成本與數(shù)據(jù)造假風(fēng)險(xiǎn)。采集到的數(shù)據(jù)真實(shí)、有效，為養(yǎng)護(hù)方案技術(shù)分析與后期決策提供支持。

日常養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)與預(yù)防性養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)根據(jù)工作流程設(shè)置功能模塊，實(shí)現(xiàn)線上閉合管理；安全管理系統(tǒng)提供施工信息、管理文件的發(fā)布，以及資料審批與過(guò)程管控記錄等，實(shí)現(xiàn)了安全管理資料的電子存儲(chǔ)。

3 新一代信息技術(shù)在養(yǎng)護(hù)管理中的應(yīng)用

與鐵路、民建等行業(yè)相比，我國(guó)公路信息化起步較晚，公路工程從設(shè)計(jì)、建設(shè)到管養(yǎng)運(yùn)營(yíng)等階段，管理相對(duì)獨(dú)立，跨單位、跨系統(tǒng)信息獲取存在障礙，信息傳遞效率低，歷史資料利用困難。融合新一代互聯(lián)網(wǎng)及數(shù)字化技術(shù)打造綜合性公路工程信息化平臺(tái)是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

3.1 GIS技術(shù)服務(wù)

利用GIS數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地理數(shù)據(jù)的空間信息和屬性信息的整合、存儲(chǔ)，對(duì)病害、作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行多方位的信息記錄,形成屬性表，實(shí)現(xiàn)基于位置與屬性的雙向查詢、統(tǒng)計(jì)、分析；通過(guò)GIS強(qiáng)大的空間分析能力及可視化功能，進(jìn)行路面狀況評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)、施工現(xiàn)場(chǎng)安全及應(yīng)急管理等。

3.2 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)在工程設(shè)計(jì)建造過(guò)程中可以對(duì)項(xiàng)目所有相關(guān)信息進(jìn)行整合，并在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過(guò)程中進(jìn)行共享和傳遞[7]。從公路全生命周期出發(fā)，通過(guò)BIM技術(shù)，將公路設(shè)計(jì)、建設(shè)、養(yǎng)護(hù)管理進(jìn)行整合，控制工程信息的采集、加工、存儲(chǔ)和交互，構(gòu)建信息的創(chuàng)造、傳遞、評(píng)估和利用的良性循環(huán)機(jī)制[8]。

3.3 5G技術(shù)

5G具有傳輸速率高、低延時(shí)、連接容量大、可靠性高等特點(diǎn)[9]。在養(yǎng)護(hù)信息化管理中，基于5G開(kāi)發(fā)的終端設(shè)備將打破有線網(wǎng)絡(luò)連接與傳輸?shù)木窒扌?，?jīng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接、組網(wǎng)，通過(guò)無(wú)線跟蹤、無(wú)線控制、無(wú)線傳輸，對(duì)工程進(jìn)行全方位動(dòng)態(tài)管控以及在線解決問(wèn)題。面向5G的高精度融合定位技術(shù)將在精度及覆蓋范圍上實(shí)現(xiàn)定位性能的整體提升[10],未來(lái)基于移動(dòng)端的野外數(shù)據(jù)采集將更加便捷、準(zhǔn)確，提高數(shù)據(jù)的真實(shí)性及利用率。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)高速公路的蓬勃發(fā)展、養(yǎng)護(hù)工作的不斷深入，信息系統(tǒng)將在養(yǎng)護(hù)管理中扮演越來(lái)越重要的角色，新技術(shù)、新產(chǎn)品的出現(xiàn)也為養(yǎng)護(hù)管理信息化建設(shè)提供了新的思路和更廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前需要解決的問(wèn)題還有很多，需要建立行業(yè)信息化建設(shè)規(guī)范來(lái)統(tǒng)籌發(fā)展，加大資金投入在技術(shù)融合上做進(jìn)一步探索與開(kāi)發(fā)，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，明確職責(zé)，真正實(shí)現(xiàn)高速公路養(yǎng)護(hù)管理的現(xiàn)代化、科學(xué)化與智能化。