數據驅動 智能決策
——江蘇高速公路基礎設施建設的數字化探索

■ 文｜周進

近年來，作為交通運輸部加快推進新一代國家交通控制網和智慧公路試點的9大試點省份之一，江蘇在全國率先探索智慧高速公路建設，加快推動高速公路從建養運檢科學決策向以數據驅動智能決策的轉變。車路協同、橋隧健康智能檢測、養護自動化智能輔助巡查等一批智慧高速公路技術得到應用，形成具有江蘇特色且可落地、可復制、可推廣的示范樣板，為全國智慧高速公路發展貢獻了江蘇經驗。

問題與挑戰

當前，高速公路基礎設施數字化建設仍處于發展期，在取得一系列成績的同時，也面臨著基礎設施數字場景推廣應用尚不成熟、創新技術應用有待提高、數字協同水平有待提升、數據管控能力有待加強等問題。

場景推廣應用尚不成熟

當前，圍繞基礎管理，項目協同、質量、安全、環保管理等方面的場景在技術應用深度和廣度方面都已形成較為成熟的數字化能力，但高速公路基礎設施數字化場景的推廣應用尚不成熟。在數字監測、智能建造、數字協同等方面，江蘇省高速公路基礎設施雖已形成一批示范工程，并處于全國領先水平，但推廣使用程度不夠，整體數字化場景發展尚不平衡，框架體系有待進一步完善。

創新技術應用有待提高

隨著無人機傾斜攝影、激光雷達、物聯網技術在高速公路行業的推廣應用，5G、云計算、大數據及人工智能等新技術的滲透，為高速公路基礎設施數字化提供了更多的可能性。但尚有一些設施的數字化和精細度水平有待提高，例如三維數字化、干線高速公路重點橋隧輕量化檢測、預制構件生產與安裝等關鍵技術還須加強攻關。如何將新興信息技術融合應用到高速公路實際建設中，并切實滿足業務需求，亟待實踐探索。

數字協同水平有待提升

高速公路基礎設施在營運、管理過程中存在信息孤島現象，各項目、各專業大都會采用不同的信息系統和數據庫。例如，基于“BIM+GIS”的項目級協同管理平臺實現了項目管理多維度的協同與融合，顯著提升了項目建設管理效率，但由于各BIM平臺在模型起初建立時使用的方法、數據格式不同，導致無法協同使用、重復利用性不高。從項目建設全周期來看，各基礎設施在各階段數字化協同管理水平方面仍有待進一步提高。

安全管控能力有待加強

國內部分先進工程在已有的數字化建設基礎上，形成了海量的項目管控數據，初步構建了各數據系統統一的數據管理框架，特別是在重點干線公路、橋梁、隧道等方面實現了標準化管理。但由于多系統數據架構建設時序差異、系統間技術手段不同、數據標準不統一等問題，導致信息分散，缺少整體性，信息孤島效應仍然存在。此外，數據質量水平也會影響智慧高速中心平臺的擴展應用。目前，數字高速在數據安全防護、大數據分析能力、數據長期存儲標準等方面還有待進一步加強。

內容與成果

江蘇省交通工程建設局作為江蘇省交通重點工程建設的主力軍，承擔了常泰長江大橋、龍潭長江大橋、太湖隧道、海太過江通道等多項大型工程。近年來，江蘇省交通工程建設局圍繞高速公路建設高效管理與創新探索開展了大量數字化轉型發展工作，在數據中心、智能建造、項目協同管理、智能高速等方面積累了豐富的信息化建設經驗，夯實了數字化轉型發展基礎。

2021年6月，江蘇省交通工程建設局依托五峰山長江大橋南北公路接線項目，建成首條“面向未來的新一代智能高速”。

設施管理數字化能力基本形成

江蘇省交通工程建設局聚焦高速公路建設管理核心要素，圍繞質量、安全、環保等方面，統籌建立了五大數據中心，包括質量監督數據中心、瀝青路面與橋面鋪裝數據中心、橋梁數據中心、安全數據中心和綠色數據中心。江蘇省交通工程建設局依托五大數據中心各自的在建項目實施專業的智慧工地系統，實現了對在建高速公路項目的多維度數據采集與管控。

智能建造數字化路徑基本成型

江蘇省交通工程建設局聚焦新型基礎設施智能化建造要求，依托在建過江通道，開展了鋼沉井、索塔鋼筋、鋼桁梁等構件工業化智能制造路徑探索，搭建鋼筋加工云平臺，建成鋼桁梁總拼生產線；開展節段梁、盾構管片等成品自動化生產，建成生產全過程可視化預制工廠；研制新型液壓爬模平臺、大噸位超高塔吊、大直徑水下盾構機等裝備，建成索塔、隧道掘進等施工數字孿生系統。

協同管理數字化架構初步建立

江蘇省交通工程建設局分別面向五峰山高速公路、常泰長江大橋、江陰靖江長江隧道等重點工程，以“BIM+GIS”為載體，構建集項目進度、質量、安全、綠色、數字施工、計量支付等功能于一體的數字化平臺，顯著提升了項目建設協同管理能力，初步建立了協同管理數字化架構。

常泰大橋索塔施工數字孿生監控平臺

常泰大橋BIM協同管理平臺

五峰山高速公路

蘇錫常南部高速公路太湖隧道

蘇錫常南部高速公路太湖隧道可變景觀帶

未來高速數字化創新初見成效

面向未來智能高速公路技術體系與發展趨勢，江蘇省交通工程建設局以物聯網、互聯網、5G通信、人工智能、大數據分析等新興技術為基礎，創新研發探討未來智能高速公路技術場景，圍繞建管、安全、出行、運維、綠色，首次系統提出面向未來的新一代智能公路“智能建管全要素、安全保障全天候、出行服務全方位、運維救援全過程、綠色低碳全周期”的“五全”形態，并于2021年6月依托五峰山長江大橋南北公路接線項目，建成全國首條“面向未來的新一代智能高速”；2021年12月，依托蘇錫常南部高速公路項目，建成“面向未來的新一代智能隧道”。

目前，江蘇省交通工程建設局正積極探索“關鍵技術研究+創新技術融合+場景落地建設”的技術路徑，以及“創新建設運營一體化的建管模式，集建設、運營、科研、設計、施工、監理各方合力保障實施”的管理路徑，推動智慧科技與交通行業的深度融合，打造交通運輸現代化示范區新亮點。

數字化建設思路

夯實數字基礎 提高項目數字管理效能

加強數字技術攻關

以科技創新為基礎驅動力，充分結合數字技術“創新鏈”關鍵核心要素，緊密圍繞新基建內核技術，開展全過程全要素數字技術創新研究探索，形成高速公路建設管理的數字技術創新體系；促進科研機構、高校、企業合作，開啟聯合創新模式，發揮各自優勢，推動產學研成果落地；加大數字技術創新研究與設計融合應用，加強物聯網、區塊鏈等關鍵數字技術研究，將數字創新成果充分融入工程設計環節，開展代表性重點項目全過程示范。

加強數字資源管控與協同應用

聚焦數字經濟與高速公路建設管理的數字化轉型發展要求，完善既有數據中心和協同平臺，匯聚各子平臺數據功能，融合各個業務發展的數據生態，打通數據壁壘，實現業務數據互聯互通，提升協同分析能力；優化重塑業務數字管理流程，以管理效率提升為主控目標，構建標準化管理流程，在既有基礎信息化管理系統基礎上，完善數字管理系統聚合平臺建設，形成對業務、人才、檔案管理等全內控業務的數字化體系；建立項目計劃管理數字化跟蹤體系，實時動態反應反饋項目報審節點與即時狀態，加強與主管部門的數據聯動，快速反應動態調整項目計劃管理，推進高速公路建設項目前期計劃管控力度，實現數字計劃高效跟蹤管理。

加強數字協同與共享體系建設

推進高速公路、長江大橋、長江隧道三維數據采集和建模，形成高速公路基礎設施三維數字化開放平臺、數字化應用系統，利用BIM+VR融合技術搭建完整的VR場景，建立高速公路智慧建養數字孿生平臺；對改擴建工程中的全線進行精細建模，制定模型、編碼及數據標準，接入實際施工數據，構建與實際工程一致的數字孿生工程；建立高性能圖形工作站、數據存儲服務器，實現對施工歷史數據的回溯，推動建筑工程從物理資產到數字資產的轉變；基于數字化資產信息管理平臺的數據處理能力，打造資產數據底座，加強數字協同與數字共享體系建設；聯動各單位加強數據協同，實現項目全壽命周期的計劃管理協同，全面打造數字高速的協同與共享生態。

強化數字賦能 推進創新技術融合應用

推進BIM正向設計 提升工程數字設計水平

加大BIM正向設計工作系統總結和全生命周期BIM應用，并形成企業技術標準規范，全面推廣應用；總結已有BIM在各個項目上協同應用成效，形成BIM協同管理技術指南；全面推廣BIM在設計、施工與運營的全過程應用，尤其是數字設計與工業化數字建造模式的融合，探索“一模到底”“一模多用”模式的應用，強化“BIM+GIS”在全過程場景中的應用；推進設計工作成效數字化評價，全過程數值記錄設計與全流程落實，實現對設計工作成效的量化數字評價；探索構建與全生命同期BIM技術應用相適應的設計成果審查機制，利用BIM技術改進勘察設計圖紙審核手段和流程。

探索人工智能 創新研發數字施工技術

加大數字施工技術場景研究與應用力度，以人工智能、5G、物聯網、大數據等新基建核心技術序列為基礎，開發“5G+北斗”技術在水下隧道施工與運營場景中的應用，開發“AI+視頻視覺”技術在關鍵風險防控場景中的識別與預警應用，推廣AR虛擬現實技術在智慧場區的應用，加大3D智能攤鋪數字化施工技術在瀝青路面施工中的應用；總結相關數字技術創新研究，形成相關技術專利、工法與標準，支撐數字施工技術全面推廣應用；加大推廣智能裝備、無人施工應用，以“工法領先、智能核心”為發展路線，基于重大路、橋、隧工程建設特性，研發推廣智能施工裝備，同時開發智能大數據交互平臺，實現設備參數的實時監測和遠程控制等信息化管理，達到施工可視化和可追溯性，實現實時監控、動態評估、預警響應，滿足信息快速獲取、快速反饋的風險控制及動態管理；聯合國產施工機械制造廠商，共同研究推廣無人化壓實施工機組作業技術與模式，支持無人施工系統與國產控制系統的融合應用。

推行工業建造 提高工程數字建造水平

全面推廣智慧梁廠、智慧社區、智慧拌和站等數字場區技術；加快部品部件生產數字化、智能化升級，推廣應用數字化技術、系統集成技術、智能化裝備和機器人，實現少人甚至無人工廠；加快人機智能交互等技術和智能裝備的應用，以鋼筋制作安裝、立模、混凝土澆筑、養生等工廠生產關鍵工藝環節為重點，推進工藝流程數字化采集；加強重點項目智慧工地、智慧社區與BIM協同系統平臺的融合建設，推進工業數字建造與數字施工孿生在數字建造中的應用。

圍繞建養一體 增強數字監測檢測能力

加大軟基、橋隧監測技術應用力度，構建軟基監測數據監測模塊，實現軟基全周期的數字監測體系；依托橋隧建設工程，進一步總結數字監測指標、預警機制等模式，集成開發數字監測功能模塊，考慮部分構造物與運營期監測系統的協同建設，共享監測數據資源；加速推進大型橋梁輕量化監測，推廣AI視頻、集約化傳感等輕量化監測技術，構建輕量化監測數據管理模塊，實現與運營數據監控體系的全面對接，為大型橋梁全壽命周期的健康運營提供源頭保障；推進數字物聯網試驗室建設，針對在建項目中心試驗室、工地試驗室、監理試驗室穩步推進試驗設備的物聯化改造與升級，加大對于鋼梁、鋼塔等鋼結構的物聯質量監督，全面提升數字化檢測能力。

堅守安全底線 保障工程數字安全可靠

強化數據資源科學管控與數據安全管理

圍繞“一數一源、分級維護、共建共享”原則，明確數據來源，完善數據資源目錄，構建長期保存數據庫系統，建立數據管控長效機制，規范數據采集、傳輸、存儲流程，形成企業標準；深入貫徹落實網絡安全責任制和等級保護等新要求，加強終端安全防護，推動路側及移動終端安全防護與應用，對海量數據信息及訪問入口進行加固，主動及時挖掘潛在安全隱患，保障信息系統數據安全。

加強安全數據應用與分析

以施工安全數據庫為支撐，運用智慧施工理念，在既有安全管理機制的基礎上，從協同性、集成性的角度優化施工項目風險管理信息模型，提高安全風險預警水平；全面梳理安全風險點和危險源，智能監控各類違章違規行為，通過數字化、可視化、在線化的管理模式，深化安全大數據分析，通過動態化、智能化的精準分析，實現對安全質量態勢的精準掌握、精準決策和精準施控；構建安全管理“大數據、網格化、全鏈條”的閉環管控機制，為項目管理者提供科學的現場管理和決策依據。

深化數字應急體系建設

結合新冠肺炎疫情常態化管控要求，深化項目建設駐地疫情等應急防控建設，以數字化構建應急管控體系；加強駐地人員基本信息庫的建設，完善補充人員流向，實現溯源數字化管理，從源頭管控疫情擴散風險，實現快速高效數據對接與主動防控管理；強化智慧社區建設，構建人員數字化流動與定位體系，實現施工期間作業人員的軌跡管理與超限預警；針對重點結構物、重要通道、復雜施工環境等場景，從智能施工裝備、輔助物聯決策預警裝備、人工智能感知終端等角度出發，構建高速公路施工安全風險清單與應急預案。

綠色低碳 推動數字生態雙碳體系

持續完善雙碳數字化管理體系建設

面向高速公路建設全壽命周期，以綠色低碳理念為引領，在既有綠色管理體系的基礎上，強化雙碳目標導向，持續完善數字化管理體系建設。基于碳排放定額數據庫，構建設計期綠色公路評價指標體系，實現對于設計綠色發展的效能評價；基于碳排放監測管理，開展施工期碳目標管理體系建設，完善施工期綠色雙碳數字化管理體系；面向運營建設的機電設備，構建融合建設與運營建養于一體的雙碳數字化管理體系。

加大網格化監測與差別化管控力度

持續加大與地方生態環境部門、環境監測數據中心的聯動力度，構建持續的網格化監測聯動機制與數據共享機制。全面推進在建高速公路工程建設項目的網格化監測體系建設工作，實現增補網格在項目建設路域范圍的全覆蓋；結合項目所在地生態環境管控條件，針對性地推進項目級差別化管控體系建設，爭取聯動覆蓋全項目所在地的污染防控豁免體系；持續完善生態環境監測數據采集方法，與環境風險敏感等級緊密關聯，形成了互為響應的動態差別化管控技術路徑。

探索碳排放監測與評價體系及控制技術

面向施工期直接與間接碳排放工作，在核算定額的基礎上探索碳排放監測體系構建，重點面向非道路移動機械與重點施工裝備，采用物聯網終端傳感設備，開展碳排放統計與監測工作；以監測數據為基礎導向，開展施工、運營全壽命周期碳排放管理評價與考核體系建設，建立標準的碳排放目標管理標準，以數據監測統計促進碳排放強度的下降；基于重點碳排放領域與個體，開發推廣應用尾氣處理、能耗排放準入、碳封存等技術。開展圍繞路、橋、隧典型的碳排放數字化管理體系，打造綠色示范工程。

黨的二十大的勝利召開，開啟了我國數字經濟和數字交通發展的新階段，數字高速公路已然成為打造現代化交通運輸體系的重要支點。隨著“新基建”的步伐加快，面對新的機遇和挑戰，江蘇省交通工程建設局將繼續推動“面向未來的新一代智能公路”系列建設，統籌布局高速公路新基建，為推動交通基礎設施建設高質量轉型升級提供智慧支撐，為率先實現高速公路現代化增添新動能。