實時監測技術在公路施工風險控制系統中的應用

潘廣明

摘要：為有效降低公路施工中的各類風險隱患，提高工程的效率和質量，文章介紹了實時監測技術（RTM）在公路施工風險控制系統中的研究與應用，總結了RTM技術的基本原理和應用情況，分析了該技術應用于公路施工風險控制領域所具備的功能特性，完成了基于RTM的公路施工風險控制系統的架構設計，并以實際工程為例，進行了RTM應用前后的公路施工風險概率對比試驗，證明了實時監測技術在公路施工風險控制系統中應用的可行性。

關鍵詞：實時監測;公路工程;風險控制

中圖分類號：U415.6A180653

0 引言

在當前國內的公路工程施工中，大量先進施工技術、施工設備和施工理念被不斷運用，這在一定程度上提高了公路工程的施工質量，縮短了施工周期，降低了工程預算。但與此同時，智能化、自動化施工設備的應用也為公路施工帶來了潛在的風險隱患，例如施工方案、施工技術和施工設備之間的匹配程度不一致會給公路的安全施工帶來一定風險，加之先進的施工環境下人為管理因素和責任意識薄弱，都會給公路工程的施工造成一定的風險，這類風險對于公路工程的施工存在不利影響。為此，應加大對施工過程中各要素的監測力度，在最大程度上降低施工風險。

1 實時監測技術

1.1 基本原理

實時監測技術是伴隨著計算機和網絡技術而發展起來的一種新型技術，它以在線監測、數據存儲和傳輸設備為基本框架，支持施工數據分析和場景模擬等組件，也可搭載施工風險預警和測試等模塊，融合當前主流的大數據和云計算等施工歷史數據平臺，對未來的施工風險趨勢進行綜合預警，且對施工數據的分析具有可靠性、準確性和及時性等特點[1]。

1.2 應用情況

從廣義上來說，實時監測技術涵蓋了眾多領域的應用分支，包括工業、農業、建筑領域等。例如公路施工中的實時監測技術，能夠將公路施工現場的各類關聯數據進行有效比對、整合，宏觀上將公路工程的施工數據劃分為施工現場數據（施工人員、施工物資）、施工后臺數據（施工組織、施工管理）、施工預警數據等，施工物資部分的數據又包括施工原料和施工設備等。依托現有的施工條件，結合先進的實時監測技術，使公路工程施工的質量和效率得以提升，并有效降低施工的過程風險。公路工程施工數據、監測屬性及作用如表1所示。

2 基于RTM的公路施工風險控制系統

2.1 系統功能概述

為有效降低公路工程在施工過程中的各類風險，所構建的風險控制系統應具備以下幾個方面的主要功能：

（1）施工數據獲取的及時性

及時性是風險控制系統的基本屬性，及時獲取公路工程的施工數據，能夠為系統數據分析和處理提供必要支持，從而達到及時規避和弱化施工風險的目的。反之，公路工程施工數據獲取不夠及時，一方面會對系統數據分析和處理帶來影響，另一方面也可能造成施工數據的偏差，影響后續施工數據的處理[2]。

（2）施工數據分析的可靠性

可靠性是指公路施工風險控制系統在進行數據分析時應具備的安全組件或安全策略，能夠較為全面和真實地反映施工數據，包括施工數據的大小、類型、獲取方式以及傳輸渠道等。可靠性還包括施工數據分析過程中的相關軟硬件設備的可靠程度，例如公路施工風險控制系統應保證施工數據在獲取、傳輸和處理等各環節中不被泄露和篡改，確保施工單位信息系統的安全。

（3）風險數據處理的準確性

對于施工現場的各類數據而言，在處理過程中應確保風險數據的準確性，包括數據處理的時間、施工位置、數據用途等，準確性較高的施工數據在進行系統分析、比對和判斷時，能夠減少試驗誤差的概率，對于風險控制系統的最終決策和方案部署具有一定意義。由于部分施工環節處于危險作業狀態，增加了施工數據在處理過程中的難度，但這類關鍵數據對于系統在分析施工風險因素時很重要，因此，必要時應使用相應的輔助設備來進行風險數據的抽取，如工業機器人、無人機、輔助機械臂等設備[3]。

公路施工風險控制系統功能需求分析如表2所示。

2.2 RTM風險控制系統架構設計

RTM（Real-Time Monitoring）實時監測技術具有較好的平臺移植性和較強的功能擴展性，RTM屏蔽了基礎架構設計環節中的底層部分，使用戶不必知曉作為系統基礎的硬件序列，僅由各自公路施工中對風險因素控制的具體需求便可完成系統架構的簡單部署，這種系統架構模式在一定程度上簡化了系統風險評估的流程，增強了用戶在使用風險控制系統時的良好體驗[4]。RTM風險數據流轉系統架構如圖1所示。

由圖1可以看到，RTM風險數據流轉系統主要包括三個層級，分別是第一層（數據獲取層）、第二層（數據分析層）和第三層（數據處理層），此RTM風險數據流轉系統強調了在第三層即數據處理部分的主要功能，將數據處理部分細化為處理時間、施工位置和數據用途三部分，將這三部分的施工數據與風險對比庫中的數據進行比對，從而完成風險識別過程，最后將施工風險數據流轉到風險控制環節。風險數據流轉系統屬于RTM風險控制系統的核心內容，在完成風險數據流轉系統的搭建后進行RTM風險控制系統架構的部署，RTM風險控制系統架構如圖2所示。

由圖2可知，基于RTM的風險控制系統架構，將數據的抽取單元、分析單元和處理單元作為該系統架構的主要模塊（內核），這三個單元與數據源的映射關系如下：處理單元-后臺應用;分析單元-存儲設備;抽取單元-施工現場。系統內核將施工數據進行抽取、分析和處理的過程也可稱作“數據清洗”。隨后進行施工數據準確性、可靠性和及時性方面的風險控制，完成數據風險指數的評估和風險因子的優化工作，最后反饋施工風險控制結果[5]。

3 工程應用與試驗分析

3.1 工程應用

以廣西境內某市繞城公路的施工為例，將本文所研究的實時監測系統應用于該公路的施工風險控制中，充分發揮RTM在公路施工風險領域中的過程控制作用，綜合該系統自帶的公路施工風險對比數據庫，從施工環境、施工人員、施工設備以及施工技術等幾方面對施工過程中的風險因素進行權衡，對比RTM在應用前后該段公路施工過程中風險概率的變化情況，完成相關的試驗論證工作。

3.2 試驗分析

為確保試驗結果的合理性與可行性，在試驗過程中調取了公路施工常見的四類數據（環境、人員、設備和技術），這四類施工數據均來自RTM的數據獲取層級，將這四類數據隨機傳送至數據處理單元，由系統生成風險概率（%），對比RTM應用前后上述四類數據的變化情況。RTM應用前后公路施工風險概率變化情況如圖3所示。

由圖3可知，該試驗中設定公路施工風險概率的基線值為1.0%，可作為施工經驗值。在環境、人員、設備和技術四個施工風險因子中，環境與人員兩方面無論RTM應用與否，均具有較高的施工風險概率，可見，施工環境（客觀因素）和施工人員（主觀因素）在公路施工風險中占有很高比重。另一方面，在應用RTM系統之后，這四類風險因素的發生概率均有明顯降低，表明RTM技術在控制公路施工風險中具有一定的作用。

4 結語

公路施工過程中常伴有各類風險因素，部分風險因素會直接或間接地導致施工事故的發生，為此，研究公路施工過程中各類風險概率的控制措施十分必要。本文詳細闡述了實時監測技術（RTM）在公路施工風險控制系統中的應用情況，完成了RTM應用前后的公路施工風險概率對比試驗，取得了較為理想的結果，為從根本上降低公路施工事故、控制風險概率提供了有力保障。

參考文獻：

[1]蔡 毅. 胡 鑫. 公路工程施工中的安全管理與風險控制分析[J]. 環球市場. 2019（17）：332.

[2]李 凡. 高速公路工程施工風險管理研究[D]. 北京：北京交通大學，2013.

[3]劉 娜. 高速公路路基施工工程風險評價與管理研究[D]. 西安：長安大學，2015.

[4]侯 凌. 西部山區高速公路重點路段設計安全性評價研究[D]. 西安：長安大學，2014.

[5]萬 文，于軍琪，趙江平，等. 高速公路施工安全管理模糊評價研究[J]. 中外公路，2016（1）：325-329.

收稿日期：2020-05-08