改擴建高速公路施工過程監控信息管理平臺設計

莫新強，黃志偉，陳 智

(廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029)

改擴建高速公路施工過程監控信息管理平臺設計

莫新強，黃志偉，陳 智

(廣西壯族自治區交通規劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029)

文章闡述了改擴建高速公路施工過程監控信息管理平臺建設的必要性，提出把監控技術應用到改擴建高速公路施工全過程的理念，針對改擴建項目的特點，采用無線與有線通信組網技術，建設一個多方信息共享平臺，并介紹了該信息管理平臺建設的實施方案。

改擴建高速公路；施工過程監控；無線通信；信息管理平臺

0 引言

隨著社會發展和交通量需求的增長，高速公路所需承擔的服務任務日益加重，為提高高速公路服務水平，適應并促進經濟發展，對于早期建成通車的高速公路進行改擴建工程迫在眉睫。當前，改擴建高速公路普遍存在實施路線長、參建單位多、改擴建項目管理經驗不足等問題。改擴建工程既要面對施工現場繁重的管理任務，又要承擔確保交通正常運營、確保暢通安全的保通保暢任務。因此，利用信息化手段，對改擴建項目關鍵點(事故多發路段、大橋及特大橋、預制場、拌和站、互通及樞紐互通和邊坡)進行施工過程視頻監控，構建項目參與各方(施工單位、監理單位、業主)統一的信息共享平臺，實現對改擴建項目施工現場及施工過程進行實時監控，及時、全面了解施工現場及交通運行狀況，保障施工過程交通暢通、安全，保證施工進度可控可管將是行之有效的方法。

1 改擴建項目施工過程監控信息管理平臺建設的必要性和目的

高速公路改擴建工程施工現場為線狀分布模式，施工點分散，施工組織、施工工序與新建道路相比也更加復雜，傳統的“跑工地”不僅需要項目管理人員投入巨大的人力物力，還很難對施工現場尤其是施工關鍵點進行實時指揮和監控，也不能及時、有效地了解施工現場的現狀，容易引發安全管理問題，使安全隱患不能及時予以糾正。因此，應利用先進的信息技術，向科技要力量，構建項目參與各方(施工單位、監理單位、建設單位)統一的信息共享平臺，提高高速公路的信息化、智能化及人性化程度，把先進的信息技術應用提前到改擴建高速公路施工過程監控中，而不僅僅局限于高速公路改擴建的運營維護。改擴建高速公路施工監控信息管理平臺不僅能讓項目參與各方參與到項目施工的全過程，保障施工過程實施可看、可管、可控，同時施工監控信息管理平臺的大部分設備都能在改擴建后運營階段再利用，提高了監控信息管理平臺的利用效率，使之利用價值從改擴建施工延伸至后運營階段。

在施工過程中，對施工關鍵點以及事故多發路段進行實時監控，能更直觀和直接地將道路運行狀況信息反饋給管理人員，同時施工過程監控信息管理平臺能加強對事故多發路段進行采集，增強對不良狀況的感知能力以及交通誘導功能，以有效實現對高速公路交通事件的“早發現、早誘導、早處理”，有效調控交通量，加快救援，避免二次事故的發生。

2 改擴建高速公路項目的特點

2.1 原有監控系統陳舊落后

改擴建高速公路一般設計較早，監控方式較單一，主要由監控中心監控設備、外場信息發布設備和外場監控設備組成，監控點位較少，無法滿足改擴建高速公路施工過程監控中對事故多發路段、大橋及特大橋、預制場、拌和站、互通及樞紐互通和邊坡等關鍵點的實施監控需求。

2.2 原有通信設施容量不足

改擴建高速公路由于運行時間較長，通信管道已經基本被占用，通信光纜磨損或者被老鼠咬斷，破損嚴重，沒有空余的光纜可用。同時，由于改擴建高速公路設計較早，通信技術的發展飛速，通信系統難以滿足當前改擴建高速公路施工過程監控信息管理平臺對多達上百路視頻傳輸的需求。

2.3 施工過程監控點位環境多變

改擴建高速公路施工過程監控點位呈線狀分布，監控點位多，監控點位所處環境多變，場區施工現場復雜，普遍存在布線難的問題，部分點位視頻有線傳輸困難、供電問題難以解決。

2.4 項目參與方多

改擴建高速公路項目存在著項目參與方多，涉及建設單位、監理單位、施工單位，監理和施工單位往往又分多個標段，參與各方辦公地點隨著高速公路線狀分布，這也為溝通和管理帶來不便，亟需一個項目參與各方統一的信息共享平臺。

3 改擴建項目施工過程監控信息管理平臺建設實施方案

3.1 施工過程監控信息管理平臺總體方案

3.1.1 管理體制

改擴建高速公路施工過程監控信息管理平臺項目管理體制一般分為三層：(1)建設指揮部；(2)各標段項目總監理辦公室和項目部；(3)項目施工現場，包括事故多發路段、大橋及特大橋、預制場、拌和站、互通及樞紐互通和高邊坡等施工區域。

3.1.2 系統平臺總體方案

監控信息管理平臺總體上由前端攝像機、傳輸網絡和后臺服務器處理平臺三部分組成。對于傳輸網絡方案，鑒于改擴建高速公路的特點，通信系統容量不足，光纖資源短缺，傳輸設備陳舊，本項目施工過程監控信息管理平臺總體方案采取無線傳輸與公網專線相結合的傳輸方式組建網絡。綜合考慮當前信息技術水平和未來改擴建完成后監控系統管理模式，本平臺前端監控點攝像頭主要通過無線網橋傳輸接入對應標段項目部，距離項目部較近或者具備有線條件的點位可通過敷設光纖傳輸。數據在各個項目部匯聚，項目部租用公網，通過公網專線與總監理辦公室和建設指揮部組網，從而實現了建設指揮部、監理辦公室、項目部、項目施工現場網絡的互通互聯，見下頁圖1。該系統可滿足本地監控與中心聯網多級網絡化視頻監控的需求，可提供24 h實時監控施工現場狀況，為指揮部施工調度提供強有力的保障，降低管理人員的勞動強度，使各級管理人員能通過遠端傳輸的現場圖像，直觀、準確、實時地了解各施工現場的實際情況。

圖1 項目總體結構圖

施工過程視頻監控信息管理平臺承擔著對施工現場的設備、場景等進行實時監控，實現對施工人員遠程管理，對交通運行狀況實時掌控等功能，實現建設指揮部、各標段監理辦公室、各標段項目部和項目施工現場的聯動，統一協調，統一指揮。建設指揮部構建以視頻以太網交換機為核心，組建星型視頻局域網，視頻局域網根據需要租用不同帶寬的公網，實現與各施工現場的網絡互聯。指揮部監控平臺可實現對前端視頻圖像的任意調用、顯示、查看、控制、錄像回放等功能。

3.2 施工過程監控信息管理平臺視頻傳輸方案

3.2.1 監控點位攝像機布設原則

(1)預制場

預制場監控主要考慮車輛和人員出入、場區設備和成品及半成品。每個預制場配置≥2臺攝像機，實現對預制場內作業情況，人員活動情況、車輛進出情況的監控。

(2)事故多發路段

對于事故多發路段，每個監控點配置≥2臺攝像機，主要實現對施工區內人員、車輛等情況及現場交通路況的監控等。

3.2.2 監控信息管理平臺視頻無線傳輸方案

由于改擴建高速公路施工現場氣候環境較為惡劣，沙塵等自然現象較為普遍，同時施工現場一般地處偏遠，各施工點分布分散，有的施工現場距離項目幾百米，有的則相距幾公里乃至十幾公里。隨著施工現場工作的進展，施工工地布線困難，隨時可能填挖路面，甚至根據需要增加或拆除傳輸設備，視頻無線傳輸方案憑借其無線設備安裝簡便、靈活的優勢成為施工過程監控的最佳解決方案。當前無線技術的發展，公用開放2.4 GHz、5.8 GHz頻段的無線通信技術成熟穩定，已經廣泛應用于電力、油田、冶金等行業，將之引進高速公路行業改擴建施工過程監控中，將極大改善、改革當前施工管理模式。

根據管理體制實際情況以及施工現場的特點，無線傳輸主要用于各施工現場至項目部之間的數據傳輸，見圖1。

(1)無線接入的先進性

隨著系統建設規模的擴大，系統業務需要進行擴張，采用無線傳輸設計，系統可以任意進行擴充，而不需要更換設備，只需要增加少許設備，就可以快速完成匹配本系統業務的擴充。本無線通信系統闡述的功能需求和系統建設模式，在國內高速公路領域具有先進，該系統充分結合了高速公路行業監控點位呈現在分布及以視頻業務為主的特點，系統的建設必將給高速公路行業帶來全新的管理手段，日后其他路網也可就近接入此平臺連入本無線局域網系統。

(2)無線接入的經濟性

無線接入方式是性價比最高的一種接入方式，遠比光纖節省投資，一次性投資，無需支付昂貴的租用費用。

(3)無線接入的靈活性

網絡視頻技術的應用使系統具備足夠的靈活性，可以方便地進行擴充，任意地調整，無線傳輸最大的優勢在于設備可以重復利用，當中心站調整后，所有設備都可以重新架構。

3.2.3 監控信息管理平臺視頻有線傳輸方案

鑒于建設指揮部、各總監辦公室以及項目部辦公位置固定，一般都在運營商光纖覆蓋范圍內，為了保證視頻傳輸的實時性、有效性、安全性和可靠性，采取租用運營商專線的模式，根據各級機構上傳數據量的大小來決定租用不同帶寬的專線網絡，實現建設指揮部、各總監理辦公室以及項目部直接的互聯。

3.3 施工過程監控信息管理平臺視頻事件檢測系統

視頻事件檢測系統通過對視頻圖像的分析，對車輛事故、交通擁堵、行人及車輛逆行、拋棄物、火災進行自動檢測，并實現自動警示，提醒管理人員進行及時確認和處理，并自發錄像事故現場，為施工全過程管理提供強有力的技術支撐，尤其是對于改擴建高速公路，既要保證交通的順暢、安全，又要保證施工的有序推進，因而特別重要。

3.4 施工過程監控信息管理平臺供電系統

供電設施主要包括太陽能供電系統、UPS不間斷電源等設施，為了確保系統的可靠運行，在建設指揮部和各項目部設置UPS，為監控系統的計算機、硬盤錄像機、服務器等設施供電。鑒于施工現場環境的復雜多變，對于改擴建中的一些監控點位，例如大橋、事故多發路段、互通等遠離場區以及為了防止場區內路面填挖不確定或者牽引供電線路較復雜的攝像機，可以選擇采用太陽能供電方式或者風光互補供電方式，確保監控信息管理平臺的可靠供電。太陽能供電方式受時間和地域約束，而風光互補供電方式則充分利用太陽能和風能，可實現在時間和地域上互補。因此，在實際實施過程中，可根據具體監控點位情況合理選用。

4 監控信息管理平臺再利用方案討論

待改擴建完成后，本監控信息平臺的多數設備都可重新利用于改擴建后的道路運營管理中，減少后期運營的投入。例如，視頻管理服務器、視頻解碼服務器、視頻以太網交換機、事件檢測系統等都可以應用到監控系統中；前端攝像機和UPS等可應用到監控系統和收費系統中；無線網橋可應用于服務區無線Wifi覆蓋工程中。

5 結語

實踐證明監控系統在高速公路運營管理中起到了極大的作用，而在改擴建高速公路的施工過程管理中卻是一個新鮮事物，把監控理念提前到施工過程管理中，服務于整個建設周期，構建建設單位、監理單位、施工單位多方信息共享的聯動平臺，可確保改擴建高速公路施工過程中的暢通安全，保障施工過程科學、高效、可看、可管、可控。

[1]JTGD80-2006，高速公路交通工程及沿線設施設計通用規范[S].

[2]黎琮瑩.廣西高速公路改擴建工程全程監控系統研究[J].西部交通科技，2012(8)：105-107，111.

[3]趙祥模.高速公路監控系統理論及應用[M].北京：電子工業出版社，2003.

Construction Process Monitoring Information Management Platform Design for Expressway Reconstruction and Expansion

MO Xin-qiang，HUANG Zhi-wei，CHEN Zhi

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

This article discusses the necessity for construction process monitoring information management platform construction of expressway reconstruction and expansion，and proposes the concept of using the monitoring technology to the full construction process of expressway reconstruction and expansion，and re-garding the characteristics of reconstruction and expansion projects，it uses the wireless and wireline com-munications network technology to build a multi-party information-sharing platform，and then describes the implementation plan of this information management platform construction.

Expressway reconstruction and expansion；Construction process monitoring；Wireless communications；Information management platform

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.021

1673-4874(2015)04-0076-03

2015-03-02

莫新強，助理工程師，碩士，主要從事交通工程設計工作。