浅谈经乌高速路面工程数字化应用

浅谈经乌高速路面工程数字化应用

黄鑫

内蒙古经乌高速公路管理有限责任公司，内蒙古自治区赤峰市，024000

摘  要：随着5G时代的到来，信息化管理也逐渐步入工程管理行列，越来越多的互联网+内容应运而生，本文主要论述路面工程与信息化融合，从原材料管控、混合料生产、现场施工以及最终的质量检验，利用数据融合物联感知手段，做到全面、高效、真实的记录每一环节，为高效管理赋能，为稳步提质增效，为企业实现数字化转型夯实基础。

关键词：路面工程、数字化、物联感知、智能压实

1引言

目前公路工程采用的数字化手段相对多元化，如拌合站信息监测、3D摊铺等智能施工技术，但是大部分呈现出数据孤岛的状态，不能有效打通数据壁垒，深挖数据价值。经乌高速路面工程数字化应用（以下简称“数字路面”），旨在从路面工程建设的全过程出发，融合各生产、管理环节数字化手段[1]，基于统一的分解结构，以标准化管理（标准工序、标准岗位、标准流程、标准用表）为基础，借助大数据、云计算、北斗定位、物联网等手段[2]，实现路面工程实体、管理行为和施工过程数据的结构化采集、集中化存储和共享化利用，对影响路面施工质量和效率的关键参数指标进行实时监测、及时预警，变事后追溯为事中控制，最终打通路面工程建设全过程数据壁垒，在交工验收时与实体工程同步移交数字化成果，为后期运营养护提供数据支撑，全面推动路面工程建设和养护管理的数字化转型。

2实施步骤

经乌数字路面主要从施工策划、原材料管理、拌合生产、混合料运输、现场施工、施工质量检验6大环节着手，细化各管理模块业务，结合数字化手段，进行联动管理。

2.1 施工策划

施工策划阶段的主要目的是为后期数字化处理提供统一的编码，落实全生命周期管理理念，确保构件具有唯一的标识，方便数据保存、移交、再利用。该阶段的主要任务是应用WBS工作结构分解、分部分项划分、计量清单等内容，把工作按阶段可交付成果分解成较小的，更易于管理的组成部分。同时需要注意和计价元素统筹规划，做到一处数据，多处共享。

依据经乌高速划分经验，既要考虑质检部门管理需要，还要统筹工程部对进度、计量管理需求，做到“形象进度、产值进度、成本核算”三项内容基于统一的数据源。主要采用4-6级WBS分解结构，再由WBS引申出进度、质量、安全等相关结构，形成独立编码体系。

同时将测量放样、配合比设计等信息导入管理平台，为后续对比参照提供依据。

2.2 原材料管理

原材料管理主要包括智能物料管控系统及材料检验数据共享。主要利用地磅称重、分析归类，汇总至管理平台，进行物料的进出库、消耗量、存储量动态分析，通过物料消耗分析，校核现场施工进度，对比生产效率、实时掌握拌合站料源储备情况，为管理决策提供数据支撑。

2.3 拌和生产

拌和生产通过物联网手段，针对拌合站系统安装数据采集器将每盘混合料的拌合信息传输至平台，通过生产配比和实际配合比校对[3]，确保混合料生产合格且数据透明。同时在出料口加装车牌识别系统，能够跟踪每盘混合料去向，从源头开展质量管控。同时系统还提供混合料生产分级预警功能，通过设置预警阈值，针对不同问题，通知相关责任人落实，提高各方管理协调。

2.4 材料运输

材料运输主要利用车载GPS终端[4]将车辆的行驶轨迹以及行进状态实时上传至管理平台，通过管理中心，可以对运输车辆进行调配，合理分配现场资源。

2.5 现场施工

现场施工管理信息化手段主要从智能压实、工况实时传输、沟通协调三方面为重点突破口进行管控。

智能压实系统引入振动压实值（VCV）指标，间接反映路面压实度。VCV值是连续压实控制技术的一种具体方法，主要根据压路机在碾压过程中振动轮的竖向振动响应信号, 包括加速度、速度以及位移等, 经过信息处理和计算所建立起来的反映振动压实情况的测量值。通过首件工程试验数据建立常规质量验收指标与VCV值的相关曲线，从而确定目标VCV值作为连续压实控制的指标。

同时在摊铺机、压路机安装振动传感器、温度传感器、GPS信号移动站，在沿线服务区或者项目部拌合站等场所布置半永久GNSS差分基站，用以获取施工过程的参数，通过管理平台，可以实时查看VCV值分布、碾压遍数、碾压速度、摊铺速度、摊铺温度等信息，并用颜色、数据显示分布趋势，便于远程掌握施工过程的压实情况。

现场工况实时传输和沟通协调主要运用网络摄像头和IM语音通话技术。主要是在施工机械上布设监控设备，通过云端实时传输现场施工作业情况。也在施工管理人员手机安装“公路人APP”，发现问题后，通过管理中心中心IM语音通话，直接和现场监理、施工人员进行沟通，为质量管控提供多元化手段。

2.6 施工质量检验

其一是过程中的施工质量检验数据通过手机APP采集并记录，基于WBS编码，自动汇总至相应的检验批（或工序）之下，形成完整的报验流程。

其二是通过探索文档电子化系统，以路面工程为样例，通过质保资料在线填写、审批、签字、签章，为文档电子化应用，提供数据参考。

3 最终成果

经乌高速路面工程数字化应用最终成果主要包括：一套贯通的路面工程数字化管理系统、一种智能压实技术的试用、一项文档电子化的探索。

3.1 路面工程数字化管理系统

路面工程管理系统主要涵盖路面结构分解、首件工程、开工管理、进度管理、安全双控、数字路面APP等内容。以路面结构分解为业务应用和数据共享的主要载体，通过首件工程、开工管理等业务性审批，驱动现场进度、质量、安全管理业务联动，消除信息孤岛，最终实现施工过程及时记录、现场资料电子化留存。

3.2 智能压实技术管理价值体现

可对于欠压、漏压、过压等异常情况通过算法分析（根据压实值的分布趋势设定预警值），实现异常预警，辅助施工单位生产管理人员通过调控系统对现场进行远程指挥，及时进行补压等操作，达到施工质量过程管控的目标。

对施工单位、业主单位而言，可通过监控系统对某个路段、全线范围内一段时间的路面压实分布情况进行整体查看，对系统反映出的异常区域进行针对性检测，如发现压实度不足或过量，结合现场实际施工情况，从人机料法环角度对原因进行分析，以便及时调整材料配比、机械组合、施工工艺或作业班组，为质量管控提供保障。

项目建设期积累的路面压实过程数据，可作为数字资产移交运营单位，通过历史数据追溯分析，可为运营期制定养护规划、分析病害等工作提供数据支撑。

行业监管部门可通过监控系统及时掌握某项目路面施工进度、质量等真实情况，改变以往听汇报、看资料等传统监督方式，针对性选择监督检查范围，精准发现潜在问题，发挥行业监管作用。

3.3 文档电子化探索

以路面工程实例为依托，验证了路面工程电子文档线上填写、审批、签字、签章的可行性，为后续经乌项目推进路面工程文档电子化提供了有力支撑。

4 结语

通过路面工程数字化应用，可以实时采集施工过程可信数据，为数据真实性提供支撑手段；并且利用精准的差分定位和振动传感技术，实现对摊铺碾压过程和压实度分布趋势的精准反映，辅助过程质量管控；进一步通过算法模型进行生产调度，支撑降本增效；最终为了固化路面标准化工艺流程，提升一线人员专业技术水平，实现减人增效的目的。

参考文献

[1]  冉欣鑫, 吕筱珩, 王海洋，浅谈公路工程信息化管理[J]. 黑龙江交通科技, 2019, 05：208-209

[2]  刘罡, 公路工程项目信息化管理系统应用智慧城市[J].智能城市，2021, 04:105-106

[3]  王强, 侯晶波, 信息化在公路工程质量管理的应用[J]. 公路交通科技：应用技术版, 2020, 16(07)：12-14

[4]  和昆, 封基良, 田波, 沥青混凝土数字路面信息管理系统研究[C]. 刘文杰.第六届中国公路科技创新高层论坛论文集（上册）.人民交通出版社，2013-4-17，318-321