高速公路建設階段數字化管理平臺研究與設計

黃 媛,謝光星,李 軍

(貴州高速公路集團有限公司,貴州 貴陽 550000)

0 引言

近年來,我國交通運輸行業的蓬勃發展,交通基礎設施建設逐年完善,已基本實現了全國高速公路“覆蓋成網”。當前,隨著我國交通強國建設進程的不斷推進,在建高速公路數量和里程也在不斷增加,傳統的高速公路建設項目管理模式已經不能適應當前智慧高速數字化發展需求,后高速時代高速公路建設項目數字化轉型管理逐步提上日程[1]。同時,隨著我國高速公路“建管養一體化”發展要求的提出,如何推動高速公路建設期全過程數據到運營、養護工作中的平滑過渡,為后期高速公路的運營、養護管理工作提供數據支撐也是促進高速公路建設項目管理數字化轉型發展的重要內容[2]。

1 高速公路建設階段管理現狀分析

高速公路工程作為帶動國家、地方經濟發展的重大項目,在設計標準、耐久性及配套輔助設施等方面要求較高,涉及部門眾多,體系轉化復雜且煩瑣。同時,隨著我國智慧交通基礎設施建設的不斷完善,對在建高速公路整體的服務性和功能性要求更高。相較于一般工程建設類項目,從高速公路工程建設的角度來看,高速公路工程項目大多是在更為復雜的自然和社會環境下進行建設的,整體的建設周期更長、投入資金更多、內部結構更復雜、技術要求更高;影響建設過程的因素較多,且對工程項目實施質量、資料存檔、流程完善以及現場安全要求也更為嚴格[3]。從信息數據角度來看,高速公路工程由于涉及面廣,整個建設周期涵蓋的數據量龐大,對工程項目數據采集及時性、數據分析準確性和數據處理高效性等要求較高;且工程數據還存在數據類型多樣化的特點,既有結構化數據,又有非結構化數據,整體數據集商業價值高,更加考驗建設項目管理人員的綜合管理水平和能力[4]。

目前,在國內高速公路建設階段信息化管理中,大部分信息化管理平臺主要以業務需求為方向,缺少以高速公路建設期數據為中心的建設管理平臺研發,未實現各管理部門之間的數據關聯與共享以及“建管養”不同時期之間的數據聯動轉化,很難為后期運營管理提供準確、標準、全面的數據支撐。另外,現有高速公路建設項目管理系統大多獨立存在,系統間難以實現數據共享和交換,信息孤島現象較為普遍,海量數據得不到科學管理,信息資源未能得到有效整合[5]。

2 高速公路建設階段數字化管理需求分析

2.1 統一的高速公路建設工程數字化管理模式

在傳統的高速公路建設項目信息化管理模式中,單個項目通常以總體工程計劃為核心進行管理,通過將總體工程分解為若干個子任務,按照不同需求和建設要求對各子任務進行工程拆分實施[6]。在該種模式下,由于參建單位多,不同板塊管理系統形式各異,管理系統各自獨立、數據隔離、功能不全、效能不高,難以將建設項目進度情況與數據集進行有效匯集,且各板塊的信息處理和數據整合難以實現,系統間整體融合貫通能力差[7]。如何促進各系統有效集成、搭建覆蓋全生命周期、全要素的數字化管理平臺是解決高速公路數字化管理問題的關鍵要素。

2.2 高效的項目管理協同聯動機制

高速公路工程建設特點是地形、地質條件復雜,工程點多線長,工期緊、進度管控難,工程體量大,參建方多、項目協同管理難,依靠傳統的管理協同及管理模式,難以保障項目的及時有效溝通[8]。數字化管理平臺的建設需要將管理理念和方法與新一代信息技術相結合,通過頂層規劃,建立統一的技術標準、數據結構、數據標準、接口規范,構建各參建方間相關業務的溝通閉環,加快工程項目各種信息的流轉速率,提升項目管理的信息化水平,降低管理成本。

2.3 協同共享的數據全生命周期應用體系

目前,高速公路建設期的數據采集與存儲工作主要結合建設期項目管理需要進行,圍繞建設期項目進度、質量、安全等管理工作的需要進行重點數據采集[9],忽略后期運營、養護管理的相關要求,導致建設期采集數據對于后期的運營、養護工作支撐力度不夠,數據可用性不高,缺乏數據中心匯聚整合,存在信息孤島,未能實現信息融合和價值體現。因此,亟需在建立數字化標準體系的基礎上將數據進行匯聚利用,構建滿足高速公路建設工程全生命周期管理的大數據中心和數據鏈,以驅動建設階段工程數字化管理效率的提升。

3 高速公路建設階段數字化管理平臺

3.1 基于“1+N”架構的高速公路建設階段數字化管理平臺

平臺圍繞高速公路智能化轉型發展和后高速時代“建管養一體化”需求,依托高速公路建設工程領域的行業特點,從高速公路建設項目數字化管理的實際需求出發,充分利用計算機和通信技術,通過將高速公路建設項目全生命周期管理連接在一個結構合理、數據共享程度高、嚴謹高效的數字化管理平臺下,實現對高速公路建設項目的現代化、科學化、智能化和規范化管理,以達到提高各級部門工作效率、管理水平以及投資效益的目的。平臺通過采用平臺+子應用系統的架構體系,總體架構如圖1所示。該架構通過一個平臺完成項目管理期合同、質量、安全、進度、計量、變更、現場監控、決算、竣工檔案等24個業務整合,基本涵蓋了建設項目的全業務、全階段的管理,滿足不同業務之間的協同管理,實現“業務協同、管理集中、決策支持、服務敏捷”的高速公路建設階段數字化管理。

圖1 平臺總體架構

3.2 服務于全生命周期的建設期數據采集體系

數據采集體系以高速公路不同發展時期的數據應用需求為主線,以數據需求標準為基礎,針對高速公路建設項目建設期數據采集需要,基于高速公路建設期數據采集相關要求,結合公路后期運營養護數據要求,獲取服務于全生命周期的建設期數據采集要求,以該數據采集要求為基礎,融合應用物聯網、傳感器、云計算等技術,構建全面數據采集網,實現建設期項目數據的標準化采集,為項目建設管理和后期運營養護提供數據支撐[10]。高速公路建設項目建設期項目數據過渡如圖2所示。

圖2 高速公路建設項目建設期項目數據過渡

3.3 跨部門、多業務數據共享體系

跨部門、多業務數據共享體系以高速公路建設項目數據中心為基點,統一數據規范,打通數據鏈,建立一數一源,基礎數據一次錄入,過程數據重復利用,實現管理流程閉環;內業外場應用緊密結合,為數據分析挖掘提供完整的數據基礎,通過數據中心將不同業務系統之間的數據打通,確保基礎數據、過程數據只有一個源頭,同時打破、改變既有系統之間割裂和數據沖突的混亂局面;基于統一分部分項工程劃分結構樹,高速公路建設參與的各方都可以在授權范圍內從工程、業務、單位、人員、時間等多個維度在系統中進行業務數據查詢、統計、分析;同時,各參建單位的業務人員在各自業務范圍內進行業務上報,系統自動將業務數據按照統一部分項工程劃分結構樹進行歸類存儲,確保業務的脈絡清晰、數據精確,建立跨部門、多業務之間的數據共享體系。數據中心數據資源匯聚如圖3所示。

圖3 數據中心數據資源匯聚

4 結語

當前高速公路建設項目數字化管理探索主要是以高效、快捷、安全為目標,為了進一步推動高速公路建設項目的全生命周期數字化管理,搭建多方參與協同共享模式,推動高速公路“建、管、養、運、服一體化”發展,本文圍繞高速公路建設階段管理現狀及需求分析,以建立和完善高速公路建設的協同化管理和數據共享體系為研究重點,提出了基于“1+N”架構的高速公路建設階段數字化管理平臺,通過信息技術手段實現高速公路建設項目全生命周期標準化、智能化管理,有效提升了高速公路建設項目管理效率,并降低了管理成本。