高速鐵路工地試驗室、拌合站信息化管理體系研究

（中鐵十八局集團第三工程有限公司，河北涿州 072750）

1 項目概況

新建張家界—吉首—懷化高速鐵路站前工程施工總價承包招標ZJHZQ-6標項目地處湖南省湘西州古丈縣依溪鎮，起訖里程DK81+249.65～DK100+422.00，主線長19.172 km（含短鏈1.911 km），主要施工結構物涉及路基、橋涵、隧道及車站等。其中，特大橋1座（即石壁村特大橋，長559.29 m）、大橋5座和中橋 1座，橋梁合計約2 445.535 m；隧道共6座，隧長合計約14 444.722 m（古丈隧道長4 888.35 m，南山隧道3 506.42 m）；路基長463.735 m；車站1座（古丈西站）。由此可見，橋隧施工是整個項目的任務核心，因此項目施工范圍涉及到的鋼筋混凝土結構較多，混凝土、鋼材消耗量大，在原材料質量管理與控制方面難度極大。為此，項目設3個試驗室，1座拌和站，并研究建立高速鐵路工地試驗室、拌和站信息化管理系統，以實現對現場施工過程數據的即時采集、錄入、統計與分析，加大現場生產管理力度和降低質量管理難度。

2 工地試驗室、拌合站信息化管理體系

利用傳感技術、移動通信技術和互聯網應用等手段，對高速鐵路工地試驗室中壓力機等設備和拌和站生產混凝土過程進行即時數據采集、傳送以及存儲，為各方管理者提供詳盡有效的數據，同時又可根據現有的信息技術手段對采集的基礎數據進行微觀和宏觀2個維度的統計和分析，進而生成系統平臺圖表并對其展開準確分析，最終通過跟蹤手段進行分析與糾偏，為管理決策者提供可靠的基礎數據支撐。

2.1 信息化管理體系組成

信息化管理系統是多個子系統與多層次化集成組織軟件的組成體，其系統原理是基于計算機數據運算對單項工程（或單位工程）的質量監管組織、總部（可設為分部）、項目經理管理部、工地試驗室、駐地拌和站等多層次的用戶實現上下分級管控，可以實現數據共享與傳輸功能，對每個單體的實體質量都可進行集成化的數據監控與分析。高速鐵路工地試驗室、拌和站信息化管理體系包括如下3個方面。

（1）構建質量監管組織、總部（可設為分部）、項目經理管理部、工地試驗室、駐地拌和站等多層次用戶的高綜合性業務操作平臺。

（2）構建以施工主要耗材為主體的原材料信息系統平臺和混凝土拌合及試塊檢測監控系統平臺。

（3）構建駐地拌和站生產混凝土全過程在線質量數據管理平臺（能夠與工地試驗室聯網），其功能包括即時數據采集、傳送、存儲、歸檔、統計和查詢等。

高速鐵路工地試驗室、拌和站信息化管理體系組織結構如圖1所示。

圖1 高速鐵路工地試驗室、拌和站信息化管理體系組織結構

2.2 信息化管理系統

高速鐵路工地試驗室、拌和站的信息化管理包括，即時數據采集、記錄、上傳、存檔，在線監控原材料消耗、物料配比，進而實現拌和誤差分析，最終完成物料消耗成本核算、歸集及生產過程監控，并進行系統預報警和提出系統報告，系統報告可以作為糾偏方案的決策依據。

2.2.1 前端采集系統

（1）工地試驗室前端采集系統由測試信息輸入子系統和試驗室管理子系統2部分構成。測試信息輸入子系統可在緊急情況下使用，主要是偶然發生網絡不通暢的情況下適用。施工原材料信息錄入由項目經理管理部等相應部門完成，試驗人員基于以上錄入數據操作具體試驗。試驗室管理子系統主要功用是聯系試驗設備與數據讀取器，進而可自動生成數據報告和試驗結論，并將最終數據上傳至中國國家鐵路集團有限公司工管中心服務器。高速鐵路工地試驗室前端采集系統工作流程如圖 2所示。

圖2 工地試驗室前端采集系統工作流程

（2）混凝土拌和站前端采集系統由管理軟件和控制系統2部分構成，其數據傳輸依靠無線傳輸模塊和有線網絡模塊實現。無線傳輸模塊可通過無線通信方式實現數據傳輸，有線網絡模塊則需要施工單位裝配有效的有線網絡設備。拌和站前端采集系統及操作界面如圖 3所示。

混凝土拌和站前端采集系統可實現自動化啟動操作流程，啟動運行過程中不能通過手動方式關閉數據采集進程。混凝土拌和站信息化操控流程為：檢查拌和設備生產和信息化平臺運行狀態→接收混凝土澆筑單和錄入混凝土施工配合比→啟動設備拌和生產→拌和時間設定和放料量控制→單盤混凝土的數據查詢、記錄→單盤混凝土生產數據上傳。

2.2.2 預報警系統

混凝土拌和站前端采集系統還配備了1組與之匹配的預報警系統，主要是針對混凝土拌和生產過程中出現的問題進行預報警，如出現問題則預報警系統自動通過短信方式通知并提醒監管工作人員（或操作員）。

（1）工地試驗室預報警系統包括數據記錄測試數據庫、測試人員及報告數據庫、測試設備管理賬戶數據庫和相關人員考核信息數據庫等，如有不合格的數據報告生成，該系統會以短信通知的方式進行預報警。

（2）拌和站預報警系統包括混凝土拌和設備、生產記錄和操作員等信息數據庫，對拌和誤差進行預報警提示。拌和誤差預報警提示可以有效規避混凝土實體施工質量不良的問題，及早發現、及早糾偏，最終確保混凝土拌和質量，把好原材料質量關。拌和站預報警系統工作流程如圖4所示。

圖3 拌和站前端采集系統及操作界面示意圖

（3）為保障對工地試驗室和駐地拌和站工作進行全程監控、降低預報警頻次，以及有效處理生產過程中的問題，制定了相應的生產過程監控流程，如圖5所示，監控界面如圖6所示。

另外，駐地拌和站混凝土生產過程的數據可實現即時存儲的功能，這樣即便是在網絡不通暢的情況下也能將過程數據記錄在本地，待網絡通暢后即可立即傳送到上級管理中心，保障記錄數據的連續性，使其不會中斷和丟失。

圖4 拌和站預報警系統工作流程

圖5 試驗室、拌和站生產過程監控流程

圖6 拌和站生產過程監控界面

3 結束語

高速鐵路工地試驗室和駐地混凝土拌和站信息化管理體系研究與應用已被列入鐵路項目標準化施工考核范疇。從張家界—吉首—懷化高速鐵路站前工程施工總價承包招標ZJHZQ-6標項目來看，工地試驗室和駐地混凝土拌和站信息化管理體系對控制原材料和現場生產質量都表現出良好效果，施工成本在一定程度上得到控制，可實現的經濟效益較為顯著。工地試驗室和駐地混凝土拌和站信息化管理體系的預報警及生產過程監控功能可為規避質量安全事故提供良好的基礎。