川高高速公路建設(shè)管理數(shù)字化解決方案

何 剛 廖知勇 喬 科 蘭富安 吳運強 白 皓 冉光炯

（1.四川高速公路建設(shè)開發(fā)集團有限公司，四川 成都 610000 ；2.四川公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610000 ；3.四川樂西高速公路有限責任公司，四川 西昌 615000 ；4.四川高路交通信息工程有限公司，四川 成都 610000 ）

高速公路建設(shè)普遍具有投入資金大、建設(shè)周期長、參與單位多等特點，其建設(shè)過程極具綜合性，流程復雜、文檔繁多的管理業(yè)務對項目從業(yè)人員的要求極高。因此，更加科學有效地進行管理，是目前人們針對項目建設(shè)中所存在的問題而提出的新要求。利用數(shù)字化技術(shù)，設(shè)計開發(fā)高速公路建設(shè)管理平臺，實現(xiàn)各級管理單位、業(yè)主單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位等各方內(nèi)部業(yè)務及相關(guān)業(yè)務之間的交互，增強信息化水平，使之達到減少建設(shè)周期、降低項目成本的目的。

1 數(shù)字化技術(shù)的應用

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，社會的數(shù)字化趨勢越來越廣，越來越深入，數(shù)字化技術(shù)已應用到各行各業(yè)，影響著生活方方面面。同樣，在高速公路建設(shè)管理平臺中，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、BIM、GIS 等數(shù)字化技術(shù)具有廣泛深入的應用。

1.1 互聯(lián)網(wǎng)

流程復雜、文檔繁多的管理業(yè)務，特別是其中包含的計量支付和設(shè)計變更處理業(yè)務不僅具備較強的復雜性，還具備較高的技術(shù)性，對項目從業(yè)人員的要求極高。傳統(tǒng)手工方式由于人力投入大、進程緩慢、數(shù)據(jù)易出錯、信息無法實時共享、流程審批周期長等缺點，耽誤工程施工進度，無法滿足現(xiàn)代化管理的要求。傳統(tǒng)信息管理軟件功能單一，各業(yè)務系統(tǒng)之間相互獨立，難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。

使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采集建設(shè)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一共享。管理層對項目工程建設(shè)進行動態(tài)管理，實時掌握并及時控制項目建設(shè)的進度、質(zhì)量、投資等情況；各部門、各參建單位之間協(xié)同工作、高效交流、統(tǒng)一管理、集中處理。項目人員不受地域限制的溝通和協(xié)作辦公，實現(xiàn)無紙化、自動化辦公。

1）減少工作量。在進行計量支付、工程設(shè)計變更、計劃進度填報等工作時，施工單位無需再耗時耗力整理大量數(shù)據(jù)和填寫報表冊，只要一次錄入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動生成內(nèi)容準確、格式統(tǒng)一報表冊；

2）數(shù)據(jù)控制。系統(tǒng)自動檢測數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)重復錄入，錯誤錄入。例如，每一條清單的計量數(shù)量超過核定清單的數(shù)量，每條清單的計量數(shù)量都得到精確得控制，不會出現(xiàn)超計、漏計；

3）流程可控。面對復雜業(yè)務流程，系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制，環(huán)環(huán)相扣；

4）在線審核。不受地域限制，移動端在線審批，大大縮短審批周期，避免因不在場、無辦公條件等原因?qū)е鹿ぷ魍雍蟆Ｇ艺麄€過程透明公開，審核更加規(guī)范。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是通過網(wǎng)絡(luò)將不同的物體連接起來，使其在不依靠人為干擾的情況下，自動實現(xiàn)智能運轉(zhuǎn)。平臺采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)混凝土、水泥、鋼筋等原材料質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)的實時采集和自動分析。如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量檢測不合格，系統(tǒng)會自動報警提示，并生成不合格報告臺賬，及時提醒施工單位進行處理。并提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和歷史數(shù)據(jù)查詢，實現(xiàn)全面動態(tài)監(jiān)控，確保工程質(zhì)量。

采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集、傳輸、監(jiān)控、存儲，從源頭上保證工程質(zhì)量。

1）數(shù)據(jù)采集。對試驗室設(shè)備進行改造以達到對數(shù)據(jù)進行后臺采集的效果，設(shè)備會在試驗結(jié)束后，自動采集試驗室人員的試驗結(jié)果，獨立于人員操控，保證數(shù)據(jù)真實有效；

2）數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)采集完成后，將自動保存至本地并上傳云端進行儲存?zhèn)浞荩瑪?shù)據(jù)保持后臺靜默傳輸，避免對試驗室人員工作進行干擾；

3）數(shù)據(jù)監(jiān)控。對采集到的數(shù)據(jù)進行實時分析研究，針對不合格數(shù)據(jù)自動報警提示；

4）數(shù)據(jù)存儲。開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)平臺，建立數(shù)據(jù)庫，將采集到的數(shù)據(jù)予以儲存?zhèn)浞?，為后續(xù)工作的開展提供依據(jù)。

平臺實現(xiàn)了拌合站、試驗機、張拉壓漿等設(shè)備的實時監(jiān)控。

1）拌合站監(jiān)控。通過對混凝土拌合站進行實時監(jiān)控，基于遠程傳輸技術(shù)和信息存儲平臺，將拌合站生產(chǎn)情況不間斷地上傳至平臺所建數(shù)據(jù)庫中，與工程項目設(shè)計要求進行對比驗證，及時發(fā)現(xiàn)問題并反饋給相關(guān)人員，實現(xiàn)混凝土施工的智能化應用，從而達到對施工過程的動態(tài)管理的目的。

2）試驗機監(jiān)控。對試驗室設(shè)備進行改造以達到對數(shù)據(jù)進行后臺采集的效果，設(shè)備會在試驗結(jié)束后，自動采集試驗室人員的試驗結(jié)果，獨立于人員操控，保證數(shù)據(jù)真實有效；采集后的數(shù)據(jù)將自動保存至本地，并上傳至云端以數(shù)據(jù)庫的形式進行儲存?zhèn)浞?；?shù)據(jù)上傳后，將會自動基于平臺預設(shè)規(guī)則對數(shù)據(jù)進行比對判斷，如發(fā)現(xiàn)不合格的情況，會以手機短信的方式通知相關(guān)人員，及時進行修正；數(shù)據(jù)庫還支持歷史數(shù)據(jù)查詢、總結(jié)分析等功能。

3）張拉壓漿監(jiān)控。

通過對橋梁梁板生產(chǎn)過程中的張拉、壓漿施工工藝的動態(tài)控制，遠程監(jiān)控實際張拉、壓漿過程。實時采集上傳預應力張拉設(shè)備數(shù)據(jù)，基于平臺數(shù)據(jù)庫進行分析處理，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控，保證作業(yè)質(zhì)量。

1.3 BIM+GIS

建筑信息模型（BIM）是基于建筑項目現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)，通過將工程圖紙導入三維建模軟件，智能識別圖中建筑基礎(chǔ)構(gòu)件，從而建立起與實際相仿的三維建筑模型。借助 BIM 模型的可視化特點可以將建筑項目的整體布局和結(jié)構(gòu)細節(jié)直觀地展示出來，工程業(yè)主、施工單位及設(shè)計單位等項目參與方能準確、快速、全面地獲取建筑的相關(guān)信息，利于各單位更好地進行研討。通過地理信息系統(tǒng)（GIS）進行定位、測量及空間分析。

1）BIM 建模：使用了激光雷達和航測得方式，對工程項目周邊地形進行建模，最大精確度達到2 厘米。其他地形采用谷歌地圖下載方式，地形精確度為30 米；

2）設(shè)計資料：將二維工程圖紙和紙質(zhì)資料數(shù)字化，建立立體BIM 模型。點擊BIM 模型任意位置，均可查看設(shè)計圖紙原件信息，確保一致性；

3）模型信息：模型身份信息立體化，近距離查看BIM 模型時，模型部件名稱自動浮現(xiàn)。模型中部件完全分割，所有部位如梁、柱、墩等都被獨立分割，點擊即可查看部件詳細信息；

4）數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)：模型中部件信息設(shè)計變更、計量信息、現(xiàn)場資料上傳功能，與建設(shè)管理系統(tǒng)中關(guān)聯(lián)，信息將直接反應在系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計或匯總報表中；

5）部件定位：BIM 設(shè)計多功能定位查詢系統(tǒng)：工點定位、名稱定位、工段定位、樁號定位、部件定位；

6）空間分析：包含空間量算，可進行坐標定位、高度測量、距離測量、面積測量；日照分析、淹沒分析等。

2 平臺層次架構(gòu)

2.1 產(chǎn)品層次

系統(tǒng)以集團層級、路公司層級、項目層級的多表現(xiàn)形式為滿足不同用戶的各種需求。

1）集團層級。川高建設(shè)管理系統(tǒng)匯總平臺。以各工程項目為劃分，收集和展示各個工程實時信息與數(shù)據(jù)。為領(lǐng)導層展現(xiàn)直觀的圖狀信息、匯總信息、對比數(shù)據(jù)，讓集團領(lǐng)導實時了解各個項目實施情況。

2）路公司層級。川高建設(shè)管理系統(tǒng)項目匯總平臺。以各路公司進行劃分，收集和展示路公司項目實時信息與數(shù)據(jù)，展示直觀的圖表信息。同時提供數(shù)據(jù)錄入、流程審批、數(shù)據(jù)查看等一系列功能。

3）項目層級。實現(xiàn)權(quán)限劃分功能，根據(jù)不同權(quán)限賬戶登錄能看見不同的界面和內(nèi)容以確保數(shù)據(jù)保密性。實現(xiàn)實現(xiàn)計量變更等線上審批、待辦事項提醒、進度填報等施工、監(jiān)理單位錄入信息。

2.2 技術(shù)架構(gòu)

建管系統(tǒng)平臺主體采用B/S 架構(gòu)設(shè)計，方便用戶在PC 端使用,支持兼容常規(guī)瀏覽器。同時在移動端開發(fā)了建管系統(tǒng)APP，所有業(yè)務功能和流程審批均可以在手機端操作。系統(tǒng)架構(gòu)采用流行的MVC 架構(gòu)，集成商業(yè)BI 報表系統(tǒng)FineReport 解決復雜的客制化的計量報表冊，集成通用的業(yè)務流程處理引擎實現(xiàn)自由流程構(gòu)建和審批。同時集成施工物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，BIM 模型系統(tǒng)，短信平臺等子系統(tǒng)。如圖1,數(shù)據(jù)庫采用商用Oracle 數(shù)據(jù)庫做數(shù)據(jù)持久化，復雜的業(yè)務邏輯處理以及千萬級物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)實時處理。WEB 應用采用主從部署，使用Nginx 代理,實現(xiàn)系統(tǒng)高可用。

圖1 平臺技術(shù)架構(gòu)

3 平臺功能介紹

平臺面向高速公路工程建設(shè)領(lǐng)域，支持多項目多標段工程建設(shè)進行管理。涵蓋項目全過程建設(shè)的管理，包括：項目前期投資決策、設(shè)計與招標、施工建設(shè)期的項目監(jiān)控以及后期竣工階段。增強信息化水平，減少建設(shè)周期、降低項目成本。建設(shè)管理平臺涵蓋建設(shè)項目全過程的投資完成情況、合同執(zhí)行、質(zhì)量監(jiān)督、計量支付、工程變更等全過程，實現(xiàn)對每個在建項目的監(jiān)督和管理。主要功能包括：

3.1 進度控制

包含工程進度和形象進度等。工程進度以控制整個工程進度進展情況為目的，生成各種進度情況下的柱狀圖，更加直觀的展現(xiàn)項目進展情況。施工單位填報月完成情況及次月計劃完成工程量，交由業(yè)主及監(jiān)理進行審批。統(tǒng)計累計完成工程量生成進度柱狀圖及項目總體進度表直觀展現(xiàn)工程進度情況；形象進度包含橋梁形象進度模塊、橋梁下部結(jié)構(gòu)形象進度模塊、橋梁梁板形象進度模塊，全部以報表的形式詳細展示了形象工程內(nèi)容，其數(shù)據(jù)全部取自BIM 系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)。

3.2 設(shè)計變更

系統(tǒng)提供設(shè)計變更申請函、新增單價、設(shè)計變更令在線審批以及設(shè)計變更臺賬功能。將項目變更數(shù)據(jù)、變更效率、批復情況 及重大類設(shè)計變更信息匯總后，在系統(tǒng)內(nèi)進行展示。

3.3 計量管理

在工程施工階段，計量支付扮演著重要的角色。它作為工程施工階段資金控制管理的核心要素，其不僅關(guān)系著工程質(zhì)量和進度的順利實施，還關(guān)系著工程建設(shè)單位的利益及施工單位的施工收益，其重要性是不言而喻的。為了使用戶快速便捷地處理計量支付業(yè)務中的問題，本系統(tǒng)支持土建施工、監(jiān)理、試驗、機電、房建、交安、綠化等各類計量。錄入計量所需的計量期、中間計量、中期支付證書、開工預付款、材料預付款等信息，根據(jù)錄入信息形成中期支付報表冊，提交完成線上審批流程。

3.4 質(zhì)量管控

質(zhì)量管控包括施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)控、現(xiàn)場資料縮略圖（APP）、現(xiàn)場資料（APP）統(tǒng)計、現(xiàn)場資料（APP）、質(zhì)量管理、首件認可、重大專項施工方案、監(jiān)理現(xiàn)場確認單、質(zhì)量整改督辦、交工驗收管理、竣工驗收管理。通過監(jiān)控和各項數(shù)據(jù)的錄入統(tǒng)計，達到對質(zhì)量進行管控的目的。

3.5 安全生產(chǎn)

該功能展示川高公司對安全生產(chǎn)方面的重視，主要分為安全隱患督辦、安全生產(chǎn)組織架構(gòu)、安全生產(chǎn)法律法規(guī)、安全文件管理、施工單位、監(jiān)理單位、業(yè)主單位等方面來實行，使制度與相關(guān)文件能夠更加快捷地得到傳達。

3.6 投資管理

該模塊覆蓋造價類表格、招標信息類表格和形象進度類、設(shè)計變更類表格，系統(tǒng)根據(jù)各個項目填寫的信息，以項目為單位進行匯總。

3.7 工程建設(shè)

主要是工程施工階段的工程人員管理，施工單位和監(jiān)理單位相關(guān)建設(shè)信息，如單位信息，組織機構(gòu)、工地快報、會議紀要等功能，可以及時的記錄項目現(xiàn)場各單位的基本情況，便于他人查看，同時也提高了工作的效率。

3.8 大屏展示

整合了各項目實時數(shù)據(jù)，展示對比各項目重要指標信息；單項目數(shù)據(jù)匯總信息，以圖表、柱狀體、餅狀圖等直觀的表現(xiàn)形式，使得管理人員能夠及時了解各項目實際情況。

4 結(jié)束語

平臺涵蓋高速公路項目建設(shè)過程各方面，與實際結(jié)合緊密，可配置性強，適用性廣。各業(yè)務數(shù)據(jù)之間相互關(guān)聯(lián)，整合度高。緊密連接項目各參建單位，實現(xiàn)項目信息的及時傳遞和數(shù)據(jù)共享。項目人員不受地域限制的溝通和協(xié)作辦公。為各部門創(chuàng)建新管理模式、健全管理機制、規(guī)范建設(shè)行為提供了一個科學的管理解決方案。目前已應用在川高公司眾多在建項目中，如仁沐新、瀘黃、資潼、樂西、沿江等，效果顯著。