物联网大数据在道路施工质量监控中的应用

物联网大数据在道路施工质量监控中的应用

岳维国

沂源县交通运输局 山东省 沂源县 256100

摘要：文章物联网技术为基础，通过在施工机械上布设大量的温度、速度、GPS、重量、视频等各类传感器，实时采集道路施工过程中各个环节的详细数据，结合大数据分析技术，实现对施工过程的全程监管、自动分析评价及预警，使管理人员及时的发现异常情况或潜在的问题并整改，保证了道路的施工质量。

关键词：道路施工质量；物联网；大数据；质量监控；应用

前言：公路工程建设的智慧化监管，需要对在其在建设过程中产生的大数据进行透彻分析，服务于管理者和决策者，便于及时排查和纠正在工程施工过程中潜在安全隐患，为生命和财产提供安全保障。

1 公路工程质量监控大数据来源及其特点

1．1公路工程质量监控中大数据的来源

(1) 施工试验数据：道路在施工前需要对工程中的各种使用材料在该项目环境条件下做实验，以得出在该环境条件和地理区域条件下相应材料的使用混合比及用量等。如：筑路用土，砂石材抖、石灰和水泥，普通水泥混凝土，稳定土和建筑砂浆，沥青材料，沥青混合料等相关实验数据，用数据来保障施工质量，确保规范施工。

(2) 施工监控数据：在工程项目施工阶段，人员行为规范、施工操作规范、压力传感数据，施工环境温度(湿度)等产生的文字、图片、声音和视频数据。

(3)工程竣工检测数据：在工程项目施工验收阶段，需对路基、路面、交安设施、机电系统等进行标准检测，判断各项功能是否能达到标准规范。如路基压实度，路面承载能力、应力数据，标识标线厚度、反光标志系数等相关检测数据。根据《公路工程质量检验评定标准)) J TGF80—1—2012和J T—GF80—2—2004相关要求，需产生大量的数据。随着交通建设的快速发展，工程质量监控面临新的挑战，沿用以往“人工+纸笔”的管理方式，基本不能实现工程质量的科学化管理，根据工程质量“ 终身制”的相关要求，在工程设计使用年限内，承担相应的质量终身责任，如沿用以往的管理方式也不便于责任的追溯。当今“互联网+”时代，利用云计算对工程施工中产生的大数据进行分析，用数据来实现工程项目中全过程跟踪管理和全方面实时监测监管，实现工程实体和质量行为的实时自动监管巡查和预警，将有助于提高工程质量，保障国家财产安全。

1.2公路工程质量监控中大数据的特点

(1) 数据规模

在工程质量监控中，以施工人员行为监控为例，一个质量监督点采用720P高清视频图像采集设备，每小时图像采集数据经压缩处理后可达到3 GB左右的大小，全天候采集一个月，产生的数据量约为2.16T。在工程施工过程中隧道掘进、路基路面、桥梁结构、材料搅拌、设备操作等等都需要对施工人员行为和过程进行视频监控，按上述计算，每月产生的数据能至少为PB级以上，按照交通部发布的《国家公路网规划( 2013年一2030年)》发展规划，监控视频数据就将产生海量的数据。

(2) 数据类型

在公路工程施工过程中产生的数据类型种类繁多，除工程质量视频监控数据外，有影响工程施工质量的环境检测数据(如：温度、湿度)，施工材料检测数据，工程质量试验检测数据，潜在地质灾害等数据，数据类型多样。

(3) 数据价值密度

对于在公路工程质量监控中产生的数据本身而言，数据量大，但其价值密度较小。如施工人员操作不符合规范，通常情况下就只有几秒或几分钟，在PB级以上的数据量里，其占有的价值密度较低。

2物联网大数据在道路施工质量监控中的应用

2.1基于物联网大数据的道路施工质量监控系统总体设计

2.1.1感知层

由视频 / 图像传感器、温度传感器、GPS、位移传感器、陀螺仪、速度传感器等感知设备组成，负责采集施工现场的机械参数、实时监测数据等，相当于整个监控系统的五官与皮肤，是物联网系统中的数据来源，也是物联网系统的核心。嵌入式工作站负责数据转发与传感器控制。

2.1.2网络层

由网络交换机、路由器、GPRS/3G/4G 终端等通讯设备组成，是人体的神经中枢及城市的道路，负责将感知层的数据传输给后台服务器。由于物联网涉及了不同的信息传输网络和不同的信息采集终端，因此物联网的传输层要有多种不同网络的结合，以实现不同网络间的相互联通。

2.1.3数据处理与服务层

由存储设备、计算单元、Hadoop 平台等组成，负责前端数据的接收、存储、处理、分析等操作。主要分为三部分：数据接入单元、数据存储单元、大数据处理平台。数据接入单元主要负责接收前端所有的数据，并给前端设备发送控制指令；数据存储单元主要负责数据的存储与查询；大数据处理平台负责对数据的挖掘分析、模型运算等。

2.2基于物联网的道路施工实时监控

在公路路面的施工中，做好关键仪器设备信息化、场（站）拌合设备信息化、路面施工设备信息化等工作，依据信息化成果对路面生产、施工过程进行评分分析及现场质量管理，并对关键性仪器设备进行信息化改造及时监控试验检测数据，有利于提高公路路面的施工质量。目前道路工程质量问题的主要原因包括以下四方面：施工材料的质量问题，铺路材料不符合设计标准，沥青路面的骨料、粉料和沥青的配比不合理、搅拌不均等都会影响路面的质量；施工机械的保养与调整，施工机械的不正确操作或故障会影响路面材料的生产、路面的压制等；施工人员的专业技术水平与经验，例如由于施工人员的错误设置，导致混合材料不合格，或者由于施工人员错误的操作（擅自停止、行驶过快等），导致路面起伏不平；管理人员监管不到位，缺乏科学的质量监管与保证体系。

结语：这是一个数据信息时代，不管是商业领域还是工程建设领域，都与数据有联系，如何科学的运用这些数据来分析和解决问题，是各领域应重视的问题。 本文对公路工程建设质量监控中大数据的产生、存储、处理和数据特点等进行 状与挑战深入分析，详细介绍了大数据处理的关键技术，对大数据在公路工程质量监控中带来的应用进行了论述。在公路工程质量监控中的运用还处于起始阶段，如何提高数据的采集质量，解决工程建中大数据传输、提高数据可靠性等方面还存在着研究的空间，需要更多的研究者去探索和研究。

参考文献：

宋丽娟 .?基于物联网的沥青路面机械化施工质量监控信息系统研究 [D]. 西安 : 长安大学 ,2017.

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