川高高速公路建設管理數字化解決方案

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開發集團有限公司，四川 成都 610000 ；2.四川公路規劃勘察設計研究院有限公司，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 ）

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

1 數字化技術的應用

隨著數字技術的發展，社會的數字化趨勢越來越廣，越來越深入，數字化技術已應用到各行各業，影響著生活方方面面。同樣，在高速公路建設管理平臺中，互聯網、物聯網、BIM、GIS 等數字化技術具有廣泛深入的應用。

1.1 互聯網

流程復雜、文檔繁多的管理業務，特別是其中包含的計量支付和設計變更處理業務不僅具備較強的復雜性，還具備較高的技術性，對項目從業人員的要求極高。傳統手工方式由于人力投入大、進程緩慢、數據易出錯、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，無法滿足現代化管理的要求。傳統信息管理軟件功能單一，各業務系統之間相互獨立，難以實現數據的共享。

使用互聯網技術，采集建設過程中產生的數據，實現數據的集中統一共享。管理層對項目工程建設進行動態管理，實時掌握并及時控制項目建設的進度、質量、投資等情況；各部門、各參建單位之間協同工作、高效交流、統一管理、集中處理。項目人員不受地域限制的溝通和協作辦公，實現無紙化、自動化辦公。

1）減少工作量。在進行計量支付、工程設計變更、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據和填寫報表冊，只要一次錄入數據，系統自動生成內容準確、格式統一報表冊；

2）數據控制。系統自動檢測數據，避免數據重復錄入，錯誤錄入。例如，每一條清單的計量數量超過核定清單的數量，每條清單的計量數量都得到精確得控制，不會出現超計、漏計；

3）流程可控。面對復雜業務流程，系統實現自動控制，環環相扣；

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、無辦公條件等原因導致工作停滯延后。且整個過程透明公開，審核更加規范。

1.2 物聯網

物聯網是通過網絡將不同的物體連接起來，使其在不依靠人為干擾的情況下，自動實現智能運轉。平臺采用物聯網技術，實現混凝土、水泥、鋼筋等原材料質量檢測數據的實時采集和自動分析。如發現質量檢測不合格，系統會自動報警提示，并生成不合格報告臺賬，及時提醒施工單位進行處理。并提供數據統計分析和歷史數據查詢，實現全面動態監控，確保工程質量。

采用物聯網技術，實現數據實時采集、傳輸、監控、存儲，從源頭上保證工程質量。

1）數據采集。對試驗室設備進行改造以達到對數據進行后臺采集的效果，設備會在試驗結束后，自動采集試驗室人員的試驗結果，獨立于人員操控，保證數據真實有效；

2）數據傳輸。數據采集完成后，將自動保存至本地并上傳云端進行儲存備份，數據保持后臺靜默傳輸，避免對試驗室人員工作進行干擾；

3）數據監控。對采集到的數據進行實時分析研究，針對不合格數據自動報警提示；

4）數據存儲。開發互聯網平臺，建立數據庫，將采集到的數據予以儲存備份，為后續工作的開展提供依據。

平臺實現了拌合站、試驗機、張拉壓漿等設備的實時監控。

1）拌合站監控。通過對混凝土拌合站進行實時監控，基于遠程傳輸技術和信息存儲平臺，將拌合站生產情況不間斷地上傳至平臺所建數據庫中，與工程項目設計要求進行對比驗證，及時發現問題并反饋給相關人員，實現混凝土施工的智能化應用，從而達到對施工過程的動態管理的目的。

2）試驗機監控。對試驗室設備進行改造以達到對數據進行后臺采集的效果，設備會在試驗結束后，自動采集試驗室人員的試驗結果，獨立于人員操控，保證數據真實有效；采集后的數據將自動保存至本地，并上傳至云端以數據庫的形式進行儲存備份；數據上傳后，將會自動基于平臺預設規則對數據進行比對判斷，如發現不合格的情況，會以手機短信的方式通知相關人員，及時進行修正；數據庫還支持歷史數據查詢、總結分析等功能。

3）張拉壓漿監控。

通過對橋梁梁板生產過程中的張拉、壓漿施工工藝的動態控制，遠程監控實際張拉、壓漿過程。實時采集上傳預應力張拉設備數據，基于平臺數據庫進行分析處理，實現動態監控，保證作業質量。

1.3 BIM+GIS

建筑信息模型（BIM）是基于建筑項目現場勘測數據，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構件，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構細節直觀地展示出來，工程業主、施工單位及設計單位等項目參與方能準確、快速、全面地獲取建筑的相關信息，利于各單位更好地進行研討。通過地理信息系統（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）設計資料：將二維工程圖紙和紙質資料數字化，建立立體BIM 模型。點擊BIM 模型任意位置，均可查看設計圖紙原件信息，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。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）數據關聯：模型中部件信息設計變更、計量信息、現場資料上傳功能，與建設管理系統中關聯，信息將直接反應在系統中的數據統計或匯總報表中；

5）部件定位：BIM 設計多功能定位查詢系統：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

2.1 產品層次

系統以集團層級、路公司層級、項目層級的多表現形式為滿足不同用戶的各種需求。

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

2）路公司層級。川高建設管理系統項目匯總平臺。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據，展示直觀的圖表信息。同時提供數據錄入、流程審批、數據查看等一系列功能。

3）項目層級。實現權限劃分功能，根據不同權限賬戶登錄能看見不同的界面和內容以確保數據保密性。實現實現計量變更等線上審批、待辦事項提醒、進度填報等施工、監理單位錄入信息。

2.2 技術架構

建管系統平臺主體采用B/S 架構設計，方便用戶在PC 端使用,支持兼容常規瀏覽器。同時在移動端開發了建管系統APP，所有業務功能和流程審批均可以在手機端操作。系統架構采用流行的MVC 架構，集成商業BI 報表系統FineReport 解決復雜的客制化的計量報表冊，集成通用的業務流程處理引擎實現自由流程構建和審批。同時集成施工物聯網系統，BIM 模型系統，短信平臺等子系統。如圖1,數據庫采用商用Oracle 數據庫做數據持久化，復雜的業務邏輯處理以及千萬級物聯網數據實時處理。WEB 應用采用主從部署，使用Nginx 代理,實現系統高可用。

圖1 平臺技術架構

3 平臺功能介紹

平臺面向高速公路工程建設領域，支持多項目多標段工程建設進行管理。涵蓋項目全過程建設的管理，包括：項目前期投資決策、設計與招標、施工建設期的項目監控以及后期竣工階段。增強信息化水平，減少建設周期、降低項目成本。建設管理平臺涵蓋建設項目全過程的投資完成情況、合同執行、質量監督、計量支付、工程變更等全過程，實現對每個在建項目的監督和管理。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，交由業主及監理進行審批。統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、橋梁下部結構形象進度模塊、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容，其數據全部取自BIM 系統內數據。

3.2 設計變更

系統提供設計變更申請函、新增單價、設計變更令在線審批以及設計變更臺賬功能。將項目變更數據、變更效率、批復情況 及重大類設計變更信息匯總后，在系統內進行展示。

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，其不僅關系著工程質量和進度的順利實施，還關系著工程建設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務中的問題，本系統支持土建施工、監理、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 質量管控

質量管控包括施工現場數據監控、現場資料縮略圖（APP）、現場資料（APP）統計、現場資料（APP）、質量管理、首件認可、重大專項施工方案、監理現場確認單、質量整改督辦、交工驗收管理、竣工驗收管理。通過監控和各項數據的錄入統計，達到對質量進行管控的目的。

3.5 安全生產

該功能展示川高公司對安全生產方面的重視，主要分為安全隱患督辦、安全生產組織架構、安全生產法律法規、安全文件管理、施工單位、監理單位、業主單位等方面來實行，使制度與相關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、設計變更類表格，系統根據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

主要是工程施工階段的工程人員管理，施工單位和監理單位相關建設信息，如單位信息，組織機構、工地快報、會議紀要等功能，可以及時的記錄項目現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據，展示對比各項目重要指標信息；單項目數據匯總信息，以圖表、柱狀體、餅狀圖等直觀的表現形式，使得管理人員能夠及時了解各項目實際情況。

4 結束語

平臺涵蓋高速公路項目建設過程各方面，與實際結合緊密，可配置性強，適用性廣。各業務數據之間相互關聯，整合度高。緊密連接項目各參建單位，實現項目信息的及時傳遞和數據共享。項目人員不受地域限制的溝通和協作辦公。為各部門創建新管理模式、健全管理機制、規范建設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。