長大過江隧道管養(yǎng)信息化系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

沈陽，潘紅兵，楊璐，劉洪濤，董萌，李準(zhǔn)華

（1.南京長江隧道有限責(zé)任公司，南京211800；2.中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京100010）

1 引言

早于2012年，我國高速公路總里程就已經(jīng)超過美國，高居世界第一。不僅在國內(nèi)，整個世界都面領(lǐng)著高速公路工作重心從建設(shè)向養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)移的過程，養(yǎng)護(hù)資金的科學(xué)合理支配也必然從“養(yǎng)護(hù)慣性”渠化至“數(shù)據(jù)決策支持”，資源分配決策是整個行業(yè)面臨的技術(shù)難題，而高效、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)地執(zhí)行養(yǎng)護(hù)工作則是首要面臨的問題【1】。

2015年7月2日，南京揚(yáng)子江隧道順利實(shí)現(xiàn)全線貫通，該隧道是世界上同類隧道中規(guī)模最大、長度最長、地質(zhì)最復(fù)雜、水壓最高的隧道，被譽(yù)為“江底70m深處的世界級工程”，由此可見其結(jié)構(gòu)有多復(fù)雜。揚(yáng)子江隧道設(shè)計(jì)施工難度高，運(yùn)營期風(fēng)險(xiǎn)也高，又處于大流量超負(fù)荷運(yùn)營狀態(tài)，加之我國長期以來“重建輕養(yǎng)”，隧道養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)薄弱，隧道內(nèi)機(jī)電、交安等設(shè)施眾多，隧道養(yǎng)護(hù)任務(wù)十分艱巨。

通車后，前揚(yáng)子江隧道的管養(yǎng)工作如果仍沿用大量紙質(zhì)傳統(tǒng)方式，將不適應(yīng)揚(yáng)子江隧道復(fù)雜的管理與養(yǎng)護(hù)要求。因此，綜合揚(yáng)子江隧道工程特點(diǎn)及管養(yǎng)工作實(shí)際需求，基于BIM、GIS、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)構(gòu)建了一套管養(yǎng)信息化系統(tǒng)。

2 國內(nèi)隧道管養(yǎng)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)近年來開展了交通基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理的相關(guān)工作，之前也有相關(guān)單位開發(fā)了橋隧管理系統(tǒng)、橋隧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)等，但還僅局限于一些卡片檔案的錄入，以及部分檢查紙張記錄的電子化等，信息化程度和數(shù)據(jù)應(yīng)用程度不高。

3 揚(yáng)子江隧道管養(yǎng)系統(tǒng)的總體架構(gòu)

南京揚(yáng)子江隧道管養(yǎng)信息系統(tǒng)項(xiàng)目是基于BIM、GIS、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)建立的隧道管養(yǎng)系統(tǒng)，通過BIM對揚(yáng)子江隧道的構(gòu)件和設(shè)備建立精確數(shù)據(jù)信息模型，以此模型為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)管養(yǎng)工作標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、可視化，依靠數(shù)據(jù)控制風(fēng)險(xiǎn)，提供決策支持，使管理者能看到“資產(chǎn)全貌”，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)子江隧道全壽命周期可視化數(shù)字化管理【2】。

養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)采用可靠的、通用的開放操作系統(tǒng)和開發(fā)平臺，同時采用成熟的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和開發(fā)方式，確保該軟件的實(shí)用性、先進(jìn)性、穩(wěn)定性、可靠性和可擴(kuò)展性。系統(tǒng)全過程開發(fā)考慮實(shí)際管理的隧道設(shè)施資產(chǎn)特點(diǎn)和養(yǎng)管流程，結(jié)合實(shí)際并應(yīng)用于實(shí)際。系統(tǒng)采用本地云端雙部署，總體設(shè)置3類人機(jī)交互終端，數(shù)據(jù)同源，功能側(cè)重不同。如圖1所示為楊子江隧道養(yǎng)護(hù)管理信息系統(tǒng)的技術(shù)組成。

圖1 系統(tǒng)的技術(shù)組成

1）WEB終端平臺是系統(tǒng)的全功能平臺，除了標(biāo)準(zhǔn)知識庫管理外，實(shí)現(xiàn)了土建和機(jī)電的管理報(bào)告報(bào)表、文檔管理、系統(tǒng)管理等功能，具體功能模塊組成見圖2。

圖2 WEB平臺的模塊組成

2）BIM可視化平臺建立全隧道BIM，可直觀展示、查詢所有后臺數(shù)據(jù)，在空間尺度上直觀展現(xiàn)資產(chǎn)狀態(tài)，結(jié)合動態(tài)屬性數(shù)據(jù)及圖表實(shí)現(xiàn)空間和時間多維度綜合展示。BIM平臺同時支持VR等虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

3）APP移動終端主要用來采集數(shù)據(jù)、接受業(yè)務(wù)平臺信息推送、記錄工作路線等。

4 標(biāo)準(zhǔn)化及知識庫建設(shè)

資產(chǎn)編碼是信息化的基礎(chǔ)，是建立實(shí)物資產(chǎn)和數(shù)據(jù)資產(chǎn)聯(lián)系的紐帶，在系統(tǒng)開發(fā)工作開展前，資產(chǎn)編碼規(guī)則的確立是總體設(shè)計(jì)的重要工作內(nèi)容。對計(jì)算機(jī)而言，只要建立了一一對應(yīng)的關(guān)系，如何編碼并不影響功能的實(shí)現(xiàn)。但這種混亂的編排不利于交通信息化，不利于大數(shù)據(jù)應(yīng)用，也不利于系統(tǒng)的繼承和發(fā)展，在參照相關(guān)行業(yè)規(guī)范和符合管養(yǎng)實(shí)際的基礎(chǔ)上，資產(chǎn)編碼需要按照統(tǒng)一的原則進(jìn)行確立。

后臺邏輯和知識庫的架構(gòu)，是軟件開發(fā)的根本，脫離了合理的工程流程和專業(yè)的養(yǎng)管知識，軟件會變得無操作性和實(shí)用性可言。

標(biāo)準(zhǔn)知識庫總體架構(gòu)上是從更宏觀、更全面的視角確立的，從基礎(chǔ)需求的角度，在系統(tǒng)開發(fā)過程中需要首先完成標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫、標(biāo)準(zhǔn)病害庫、檢查措施庫、維修措施庫和卡片信息庫。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，這些知識庫也是按照隧道資產(chǎn)養(yǎng)護(hù)管理進(jìn)行體系架構(gòu)的。

其中，標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫是對各類資產(chǎn)構(gòu)建層次的標(biāo)準(zhǔn)化定義；標(biāo)準(zhǔn)病害庫是對各類資產(chǎn)各類病害的標(biāo)準(zhǔn)化定義；維修措施庫是對各類資產(chǎn)維修措施的標(biāo)準(zhǔn)化定義；檢查措施庫是對各層級各類型檢查措施的標(biāo)準(zhǔn)化定義。

5 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐

5.1 隧道的日常巡視檢查

隧道的日常巡視檢查主要涉及日常的巡查任務(wù)等。系統(tǒng)除了標(biāo)準(zhǔn)化地記錄相應(yīng)的日常養(yǎng)護(hù)情況外，還可以結(jié)合GIS地圖等的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)直觀可視化。例如，實(shí)現(xiàn)交通情況的概覽，隧道堵車情況一目了然；實(shí)現(xiàn)巡查人員和巡查路線在GIS地圖上的定位；實(shí)現(xiàn)巡查任務(wù)工作的統(tǒng)計(jì)等。

5.2 機(jī)電的日常檢修

隧道的日常管養(yǎng)工作大部分為機(jī)電的日常檢修，特別是長大隧道的機(jī)電設(shè)備眾多，機(jī)電種類多樣，檢修工作量大，對檢修人員的現(xiàn)場水平也有一定的要求。為了讓每個到現(xiàn)場檢修的管養(yǎng)人員清楚當(dāng)天要檢查的設(shè)備、設(shè)備應(yīng)該檢查的條目和記錄的檢測項(xiàng)等，系統(tǒng)根據(jù)隧道管養(yǎng)規(guī)范及現(xiàn)場實(shí)際情況，預(yù)置了全面的檢修計(jì)劃和檢修內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)了帶著手機(jī)就能準(zhǔn)確地完成檢修任務(wù)，實(shí)現(xiàn)無漏檢設(shè)備、無漏檢檢查項(xiàng)，達(dá)到了檢修工作的標(biāo)準(zhǔn)化和全面性。

同時，根據(jù)日常的檢修記錄，系統(tǒng)自動統(tǒng)計(jì)和分析得到設(shè)備完好率。

5.3 病害的專項(xiàng)管理

滲漏水問題是水下隧道常見的病害，特別是長大過江盾構(gòu)隧道。因此，系統(tǒng)針對盾構(gòu)隧道的特點(diǎn)以及管養(yǎng)的重點(diǎn)，有針對性地開發(fā)了病害管理和滲漏水專項(xiàng)模塊，對病害進(jìn)行持續(xù)性的記錄和管理跟蹤。

5.4 BIM技術(shù)應(yīng)用

對于BIM技術(shù)的應(yīng)用，揚(yáng)子江隧道前期未建立有滿足于運(yùn)維階段需求的不低于LOD300的模型，因此，需要首先通過BIM對揚(yáng)子江隧道的構(gòu)件和設(shè)備建立精確模型，以此模型為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)管養(yǎng)數(shù)據(jù)的可視化，依靠數(shù)據(jù)幫助控制風(fēng)險(xiǎn)，提供決策支持，使管理者能看到“資產(chǎn)全貌”，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)子江隧道全壽命周期可視化數(shù)字化管理。

6 結(jié)語

揚(yáng)子江隧道養(yǎng)護(hù)管理信息化系統(tǒng)面向維養(yǎng)實(shí)際，結(jié)合隧道土建結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和機(jī)電檢修的要求，以打造數(shù)據(jù)體系為基礎(chǔ)，運(yùn)用信息化管理手段，緩解了隧道管養(yǎng)日益增長的隧道管養(yǎng)壓力，為后續(xù)長大過江隧道的養(yǎng)護(hù)管理提供了有益的借鑒，也為信息化管理摸索出能實(shí)際應(yīng)用的道路和方法。同時，后期仍應(yīng)堅(jiān)持跟蹤信息化技術(shù)和養(yǎng)管技術(shù)的新發(fā)展，尋找信息化技術(shù)與隧道土建與機(jī)電管養(yǎng)的結(jié)合點(diǎn)，通過不斷的摸索，將信息化產(chǎn)品落地，從而達(dá)到解決實(shí)際需求的現(xiàn)實(shí)目的，避免信息化浮于空中的尷尬局面。