“智融合、云管控”平臺在桂柳高速公路改擴建工程安全管理中的應用

蔣宏飛

(廣西桂鹿高速公路有限公司，廣西 南寧 530022)

0 引言

隨著國家經濟的飛速發展，交通壓力逐年上升，高速公路網需要不斷拓寬和完善，先期建立的高速公路無法滿足當前的交通負荷和承載力，線路的線型、舒適度也無法滿足現在的需求，這部分高速公路的改擴建勢在必行[1]。桂柳高速公路改擴建工程為有效應對施工期間多樣化的風險，在制定工程安全項目策劃書時，就已做好了科技創新策劃，其中“智融合、云管控”信息管理平臺就以“科技興安”的理念被提上日程。本文以該工程為例，探索“智融合、云管控”平臺在公眾出行安全、施工安全管控信息化管理中的應用經驗。

1 工程概況

桂柳改擴建工程起于桂林至三江、桂林繞城高速公路與泉南高速公路交叉的廟嶺樞紐互通，經桂林市臨桂區、永福縣，柳州市鹿寨縣，止于陽朔至鹿寨高速公路與泉南高速公路交叉的鹿寨北樞紐互通，路線全長約100.645 km，有橋梁66座，涵洞274道，隧道3座(其中長隧道2 525 m/1座，中隧道595 m/1座，短隧道480 m/1座)，互通式立體交叉8處，天橋39處，通道91道。計劃工期3年。

2 項目重難點和解決思路

2.1 項目存在重難點

目前桂柳改擴建項目主要面臨的重難點主要有以下幾點：

(1)在“邊通車、邊施工”的作業環境下，施工技術難度大、安全風險高，給施工進度、質量、安全帶來一定的難度[2]。本項目為改擴建工程，施工現場存在工種設備繁多、人員從屬復雜，崗位巡視困難等巨大挑戰性問題，一些危險性較大的工程存在極高施工安全風險，易引發施工事故。

(2)桂柳高速公路設計最初采用汽車專用公路技術指標，局部路段平曲線半徑較小、縱坡較大、設計速度偏低、路基寬度較窄，行車安全得不到保障。現有路面寬度僅有21.5 m，沒有應急車道。“邊通車、邊施工”改擴建保通壓力大，且桂柳高速公路車流量大，日均車流量達3.3萬輛，而重車比例達40%以上，且重載車輛爬坡易發生擁堵，由交通壓力造成的安全影響、環境影響和社會影響等持續存在。

(3)沿線地形、地質條件復雜。桂柳高速公路經過山嶺重丘區，喀斯特巖溶地區，沿線地質條件復雜，雨水豐沛，地下水豐富，施工邊坡極易失穩垮塌。

(4)大斷面、小凈距隧道施工風險高。單洞四車道隧道最大開挖跨徑超過22 m，且為小凈距隧道，施工風險高，尤其是本項目還處于喀斯特巖溶發育地區，增加了施工風險。個別隧道在施工過程曾發生過坍塌冒頂事故，雖經工程措施處理暫時滿足了現有大端隧道圍巖穩定性要求，但拓寬施工仍有可能再次誘發該部位發生坍塌冒頂事故。

2.2 解決思路

(1)針對改擴建項目存在的問題，需要一套統一的安全施工監控管理平臺對項目各關鍵性控制工程點進行有效的安全現場監控，解決安全管理人力不足問題，同時可有效提高安全巡視巡查管控能力和應急處置能力。

(2)針對施工現場安全防控，需要進行施工安全行為分析系統應用，有效監督施工不良行為和危險預警，及時進行安全告警，預防安全事故發生，同時提升應急處置速度和提供事故分析依據。

(3)針對改擴建道路擁堵問題，由于施工區域組織變動性，擁堵點也在變化，需要一套有效的智能治理擁堵監測系統，對發生的擁堵進行及時告警，同時對后方車輛進行有效分流誘導，避免大規模擁堵發生。

(4)針對隧道施工高風險問題，需要一套針對施工危險區的視頻監測聯動系統和隧道高精度定位系統，對進入隧道施工人員進行有效管控與行為安全防控。

“智融合、云管控”平臺以大數據、云計算為基礎，融合了自主研發的視頻云聯網、視頻事件檢測與預警、深度學習全息車輛感知分析等技術，由1個安全施工管控平臺和3大支撐子系統(安全施工全程監控中心系統、施工現場安全智能分析系統、車輛擁堵檢測與分流誘導系統、智慧隧道綜合管控系統)組成，實現業務融合、平臺統一、數據共享、智能分析；實現云端全天候監測、全過程指揮、全流程管理、全要素分析、全方位協同服務；實現高速公路改擴建工程“邊通車、邊施工、云調度、智服務”。

3 “智融合、云管控”平臺的主要應用點

3.1 搭建指揮中心

依托桂柳改擴建工程，搭建施工安全管控平臺，建立指揮中心，覆蓋全線100.645 km改擴建工程施工路段的安全監測和管控，實時在線監測現場施工影像，及時掌握現場施工情況，解決空間差異問題，幫助管理人員解決人手不足的問題，不用來回反復至各個施工點也能發現隱患，大大提升了安全管理功效。

3.2 施工現場安全智能分析

安全智能分析是基于監控視頻圖像自動識別，通過分析算法應用視頻AI服務器對施工現場存在的不規范行為進行檢測分析，是通過相應施工場景中部署的監控視頻，對施工現場存在的不規范行為以及泥石流、滑坡、車輛違停等幾十種危險行為、事件進行識別和分析。識別出危險行為后，系統會主動通過系統界面、手機短信告警等方式，自動通知安全管理人員。安全管理人員可在第一時間處理，有效預防道路兩側邊坡及施工現場安全事故的發生，保障道路通行安全，保護施工人員的人身安全。該應用能有效節約人力成本，滿足不同施工現場的安全管理需要。

3.3 擁堵智能疏導，車輛智能監測，保障“兩客一危”等重點運營車輛安全

通過前端施工、擁堵、事故等信息的采集，在平臺進行視頻、告警、擁堵信息等綜合數據分析，以情報板、公眾號、智慧錐桶、車載移動監控平臺等方式提前向公眾發布誘導信息，及時規劃調整出行路線，降低道路擁堵程度，服務公眾便捷出行。

桂柳高速公路是廣西南北交通“大動脈”，過往的客車、旅游包車、危險品專用車流量較大。平臺通過接入“兩客一危”等重點運營車輛數據接口，結合高速公路車牌識別系統、道路動態稱重設備、路側智能基站、收費站聯網收費系統、運輸企業等獲取貨車運行數據，針對相關施工路段上通行的重點運營車輛，將其車輛類型、載重、籍貫、出入時間、違法行為等信息進行錄入統計，實現車輛的實時行駛情況包括車輛信息、位置信息等的跟蹤；同時提供車輛軌跡回放、車輛違停、超速行駛、疲勞駕駛等報警以及統計分析等功能。對于進入該施工路段的車輛，如果出現違章行駛情況或者出現意外情況，系統將產生報警信息，并將這些信息通過運營端口通知交警部門和運營單位，進行及時處理，避免事件的擴大。

3.4 智慧隧道綜合管控，高效管理隧道施工

隧道施工本身就具有很多不可控的風險，為了更高效安全地管控隧道施工，提前發現安全隱患，避免發生重大安全事故，且在事故發生時，做好應急措施，最大程度降低事故造成的損失[3]，使隧道的綜合管控發揮最大的社會效益和經濟效益，智慧隧道綜合管控系統應運而生。建設隧道的綜合管控系統以人員和設備的定位技術為核心，采用UWB技術，通過在隧道內部署定位基站，以及為施工人員及工作臺車、防水臺車、二襯臺車等設備佩戴定位標簽的方式，來實現對人員、車輛或施工機械(挖掘機、裝載機)的精確位置定位，可實現空間一維、二維定位。其中的LocalSense高精度無線定位系統，采用LocalSense無線脈沖技術(自主)，通過在隧道部署定位基站，為工人佩戴標簽的方式，實現對人員的實時高精度定位，精度高達15～30 cm，在指揮中心便可掌握隧道內人員數量和位置，如發生坍塌緊急情況時，可及時了解洞內人員情況，方便開展救援。

智慧隧道綜合管控系統還具備AI智能視頻監測、揚塵噪音監測、有害氣體監測等功能：(1)及時掌握隧道施工的安全步距、洞內開挖方式和洞內現場施工情況；(2)有效控制噪音和揚塵，確保洞內施工人員在符合要求的條件下作業，有效保證施工人員的身體健康；(3)監測各類有毒有害氣體的成分和濃度，以便及時采取相應的防范措施。見圖1。

圖1 有毒有害氣體監測示例圖

4 “智融合、云管控”平臺在應用中存在的問題和建議

4.1 “智融合、云管控”平臺應用中存在的問題

“智融合、云管控”平臺在實際運用中帶來了很多優勢與便利，但也存在一些問題：(1)受天氣干擾較大，遇到雨天和大風天氣，信號衰減嚴重，采集召回的視頻質量低；(2)維護周期不固定，遇到視頻無法采集和掉線反饋至客服后才有工作人員至現場維護，后臺的主動服務與實際需求跟不上；(3)在4G或5G信號質量差的地段未建立基站，該區域段視頻模糊，平臺對施工行為容易造成誤判。

4.2 “智融合、云管控”平臺應用過程的建議

“智融合、云管控”平臺需要建設方、施工方、建立方、運營方的共同合力才能充分發揮優勢。(1)需要引進更高配置的計算機和高清攝像頭等硬件設備，有效克服環境因素對數據采集的干擾；(2)科學配置人員，引進專業技術攻關團隊和運行維護搶修隊伍，確保出現故障能夠第一時間解決，消除以往以搶修代替維護的情況；(3)加大資金投入額度，在信號盲區或者信號質量差的地段增設5G基站，確保攝像頭所在區域信號良好。

5 結語

“智融合、云管控”平臺實現了多種監控視頻、物聯感知等信息數據的采集、融合與展示，利用智能系統進行集中數據分析和輔助決策，可自動識別施工現場存在的不規范行為以及泥石流、滑坡、車輛違停等危險行為和事件，識別出危險行為后系統發出告警，預防了道路交通及施工現場安全事故的發生，保障道路通行安全，保護施工人員的人身安全。目前“智融合云管控”平臺在高速公路改擴建項目中應用較少，雖然還有很多需要完善的地方，但是作為新時代的科技管理手段，今后將成為高速公路建設項目管理的發展趨勢，是未來推動交通建設智能化、信息化、數字化不可或缺的力量。