智慧高速公路機電工程建設項目的管理

陳 琛

（廣西交通投資集團崇左高速公路運營有限公司，廣西 崇左 532200）

高速公路機電工程的特點主要表現為：點多面廣、施工工期較短、機電設備多、系統安裝調試工作量比較復雜、信息技術應用的范圍較廣等。因此，信息技術的支持下，高速公路開展機電工程的施工和建設時，發展智慧機電工程，解決之前機電工程管理效率低和運行不足等方面的問題[1]。

1 機電工程項目管理面臨的主要問題

1.1 工期與管理不協調

高速公路機電工程建設的工期要求都比較短，即實際施工工期均在3-6 個月左右。由于機電工程建設階段長期存在著“重施工，輕管理”的現象，導致出現工程延誤、交叉施工、質量差、缺乏安全隱患等問題。

1.2 施工界面工程管理經常出現失控的情況

公路機電工程的施工界面工程包括的內容為：各機電系統機房；收費廣場的路面；消防主管道；隧道的機電預留預埋；外供電工程等，這些界面往往會受到施工質量差或者耽誤工期的影響，導致整個機電工程建設出現質量差、安全得不到有效保障和耽誤工期的情況。

1.3 設備、材料的管理混亂

一些高速公路機電工程建設過程中面臨的主要問題就是無法對設備或者材料等開展智慧化的管理，這不僅會影響到工期和施工的質量，還會出現材料隨意擺放，無人看管的問題。

1.4 機電工程質量問題堪憂

迫于當前通車時間上產生的較大壓力，通車試運行過程中，很多機電工程都不能結合合同中的相關規定，加大對通車試運行的管控，導致工程質量缺乏有效的保障，并且試運行也不能達到檢驗和驗收的條件以及標準。并且，對于一些第三方而言，他們也不能結合實際的情況出具檢驗單或者提供切實可行的安全應急預案，通車試運行也將失去安全保障。

1.5 創新技術應用不足

當前，很多高速公路機電工程建設管理過程中并沒有完全的應用創新的技術，這就導致高速機電工程在開展智慧管理時存在推廣較慢、應用不全面、施工管理效率較差等方面的問題，管理漏洞經常出現。

1.6 管理人員技術水平較低

智慧高速公路機電工程建設過程中，受到現場管理能力不足、技術人員能力不足、管理較差等方面的影響，導致高速公路機電工程在開展智慧管理時，面臨技術難以落實的情況。另外，一些施工人員主要以農民工為主，其熟練的程度或者施工經驗不足，這些都限制了智慧施工的進一步開展。

1.7 施工設計階段發生的變更較多

眾所周知，工程建設項目在開展過程中其最主要的階段就是工程設計階段，但是受到多個方面的影響，高速公路機電工程建設過程中經常出現施工圖設計質量差、設計變更多等，使得高速公路工程機電建設項目質量降低，工期和成本無法得到有效管理。

2 智慧高速公路機電工程建設項目的管理

2.1 施工準備階段和施工階段的智慧管理：BIM技術的應用

2.1.1 深化設計

機電施工過程中利用BIM 技術開展深化設計時，其涉及的專業較多，如：給排水專業、暖通和空調專業、消防專業、弱電專業、強電專業等。如果采用傳統深化設計，無法直接呈現與實際工程相吻合的數據，在開展碰撞設計時，主要運用設計師的經驗進行判斷，導致實際施工過程中出現更大的誤差，進而使得工程出現返工或者延期工期的情況。

BIM 技術在應用后，其深化設計階段，可以直接借助BIM 三維信息模型開展管道的智慧化管理，通過該信息模型以盡量減少之前的變更和修改，使得施工質量得到明顯提升[2]。并且BIM 技術還能對整個施工過程開展控制，通過模擬施工工藝、施工進度、施工重點和難點等，及時幫助施工人員找出施工中存在的問題，降低風險的發生；計算工程量時利用BIM 模型自動計算工程量；實現設計各個階段和各個層次的全程可視化管理；建立專門的模型，這一模型之中集合了設備信息和建筑設施，這也為之后機電工程建設項目開展運行管理等提供良好的服務。

例1：在開展臨水和臨電的邊防護設計過程中，通過對現場臨水、臨電和臨邊防護進行標準化的設計時，結合BIM 建模和綜合管線模型，進一步優化三臨布置方案，在對其進行合理的布局之后，使得施工水平得到顯著提升，這也有效避免了之后出現亂拉接電線或者拆裝臨時設施的情況。

圖1 臨水和臨電的邊防護設計

例2：工程量進行統計時，基于BIM 三維數據模型，對工程量進行全面的核算，編制相應的工程量清單。并且，當BIM 模型用于工程量的統計時，提升計算結果的準確性。

例3：開展可視化的交底。借助BIM 技術三維可視化的功能，結合出具的三維圖紙開展技術交底，當三維圖紙和二維圖紙轉化后，能有效提升工程設計的精準性。然后相關人員在借助BIM 模型，導出各項圖紙，開展材料的下料和設備的安裝。另外，在開展對大型設備的定位和安裝時，如：冷凍機房等區域大型設備等進行定位時，重點細化模型，搭建相應的模型，通過可視化的優勢，對設備房豎向的空間進行檢查；檢查其空間的合理性；觀察管線排布是否美觀和設備是否美觀等，從而為設備開展安裝和運輸等提供信息和數據依據。

例4：利用BIM 三維技術開展施工模擬。施工模擬階段主要為：漫游展示，實現對施工工序的動畫化，幫助施工人員直觀地了解整個施工的過程。借助工程仿真技術，編制相應的施工方案，這樣做的目的就是能保障施工管理工作變得更有條理性和簡潔性。為了保障其施工的精度，需要對施工過程進行現場的復檢和驗收，第一時間幫助施工人員調整其相應的問題，在做出相應的修改后，使得施工的精度得到有效保障，避免施工過程中出現返工或者拆改的問題。

2.1.2 碰撞檢查

機電設備管線在管理時，通過建立相應的模型，借助BIM 技術，對設備管線開展碰撞檢測。碰撞檢測過程中根據模型預警所提供的檢測報告，實現對設計方案的有效優化。為了保障機電管線設備布置更加合理、科學，需要將機電管線設備與其他的建筑物等進行沖突檢測，這樣做的目的就是保障各專業管道之間不會發生碰撞。通過綜合排布機電管線設備，有效降低施工的難度。

2.1.3 協同工作

BIM 平臺上通過將各參與方和各專業信息數據等進行協同作業和協同的驗證等，有助于各施工環節利用這些共享的信息數據，使得溝通變得更加便捷和流暢。并且，機電安裝過程中，由于機房或者其他的區域等管線比較密集，通過搭建BIM 機電項目的三維數據模型，使人們能更直觀、準確地了解到建筑空間結構，使得安裝的管理一目了然。例如：工人能借助BIM 的三維數據模型，對碰撞過程中存在的問題，結合實際的情況，直接將問題反饋到參數化的三維模型之中。當各專業工程師開展模型的對話后，能更快地對存在的問題提出解決的方法。

2.2 運維階段的智慧管理

高速公路機電工程項目在開展運維管理時，其采用智慧運維的方式，在保障其設計流程標準化的同時，主要應用主動式運維和被動式運維的方式[3]。其中主動式的運維流程為：制定巡檢的計劃—執行巡檢—主動發現故障—提出報修的提議。但是這樣的方式無法做到及時的跟蹤和把握。

2.2.1 可視化技術開展管理

1.流程上開展可視化管理。機電工程建設項目在運維階段，其涉及的崗位相對較多，使用的技術較為復雜，這些對于技術人員的相關技能而言有著更高的要求。由于一些故障需要及時更換備件，如果運維流程上是比較混亂的，那么技術人員不能對其開展全面的跟蹤和監督，導致整個運維效率較低，無法順利地開展和落實。例如：某些故障經過多次的檢修，其每一次檢修的進展，使用的備件或者配件等，都處于存貨的狀態，這就需要維修人員及時對這些故障進行可視化的了解，幫助他們做出一定的評價和決策。并且，站在整個運維的角度上看，工程建設項目的順利開展其主要與機電設備的正常運行等有直接關系，設備的完好率，有多少故障處于檢修過程中，哪些故障設備還需要等待配件等，哪一些配件的缺貨信息比較嚴重等，這些都能讓運維人員在運維過程中達到事半功倍的效果。因此，智慧高速公路機電工程建設過程中，在對運維階段進行管理時需要保障工作流可視化和數據可視化。這一可視化主要表現為：第一，每一個流程流轉路徑比較清晰，上面有相應的責任人、時間、處理時間或者相應的進展等，每一項流程也會對各個責任人進行準確的標識，在流轉到某一個環節時，系統則會直接提供相關的人員需要待辦的各項事項，從而進一步對流程進行優化。第二，數據的可視化，幫助每一個崗位人員對于運維工作有充分的理解，進一步推動各項事項的完成。

2.GIS 物理位置的可視化。由于高速公路機電建設工程中所涉及的設備比較多，當出現應急指揮的情況時，是無法對全局開展全面的管理以及做出更有針對性的指揮決策。在這一情況下，為了進一步發揮出智慧高速公路的服務水平，做好應急響應的準備工作，應該將機電設備的網絡拓撲位置與GIS 地圖進行有機地結合，這樣不僅能幫助相關人員及時了解到某一個設備的位置，還能了解到周邊的環境、配套的設施以及相應的位置等，當出現異常的現象時，相關人員就可以結合現實的情況與遠程進行分析，及時做出應急處理的措施，提升協調的能力。

3.大數據背景下開展運維。目前大數據背景下，很多的數據充斥在機電管理系統之中，這就給當前開展機電設備的運維管理工作帶來了一定的難度。因此，通過開展智慧運維系統的建設工作，機電運維業務在自動地形成格式化的數據后，借助大數據技術，對這些信息開展深度的挖掘，保障其為相關人員做出各項決策提供有力保障，實現對全生命周期的業務管理。

高速公路機電建設項目管理人員應該對數據開展有效的采集，結合運維工作的流程，加強對數據的質量控制和管理。然后管理人員利用這些數據做出相應的決策和支持，并對機電運維行為等開展有效的控制、考核、預測等，這一方式直接取代了傳統的運維模式，以智能化的主動式運維開展整個項目的管理，提升了管理的體驗和管理的效果。

2.2.2 關鍵技術開展運維管理

伴隨著關鍵技術的高速發展，BIM 技術和AR 技術等被廣泛地應用到了智慧交通的領域之中，為促進高速公路機電設備開展運維轉型和升級等均帶來了新的發展契機。未來機電工程建設項目也將向著智慧運維轉變。第一，BIM ＋GIS 相互融合。機電建設工程的整個生命周期利用這一技術，將提升設計－建設－管理－養護的信息共享和管理效率。GIS 在受到計算機硬件和軟件的支持下，能對相關的地理分布數據進行儲存、采集、管理、運算和分析等；BIM 技術專注于基礎設施自身，GIS 則更多的是對外部環境信息的收集。這些技術的相互結合，能整合更多的數據和信息。未來智慧高速公路機電工程通過搭建BIM 模型，即利用傾斜攝影的技術，了解到高速公路的三維實景GIS模型，使得運營養護階段能搭建起更加完善的機電智慧運維系統，這一系統主要養護資金、設備安全狀態、人員管理等開展的管理，相關人員能借助BIM 三維可視化的技術，實現對機電設備資產的精細化管理、科學化的評價和智慧化的運維，加大了對工程竣工階段各種線路的試營運、線路故障的排查等，從而一定程度上使得設備得到安全運行。

實現與增強現實（AR 技術）的融合，這一融合包括：遠程協作功能。相關人員借助語音開展視頻通訊，AR 技術再對相關的標注進行遠程的協作，使運維效率得到進一步提升。例如：實施標準的方式能對當前管理的情況進行掌握，并演示一些出現的問題或者出現的故障后，現場人員根據這一結果做出評價，通過遠程協作和音視頻通信服務功能等，借助AR 眼鏡對現場的工作進行虛擬體驗。這種技術不僅能提升各部門之間協作的有效性，還能提升遠程協作服務的效能，系統在將現場的一手數據和資料等進行保存后，運維人員通過佩戴專門的AR 眼鏡或者其他有移動終端等，開展對機電設備的維護和養護，幫助運維人員從多個方面、多個維度等了解到當前的檢測結果。一旦遇到解決不了的問題，系統則會第一時間通知運營管理人員，對出現的特殊問題開展遠程的處理，在遠程業務專家的配合下，他們能從第一視角進行更加專業的指導，利用在線解決的方式，對出現的運維難題進行解決，使運維管理效能得到顯著提升。