公路工程施工質量信息化控制技術研究

劉穎

寧夏海原縣交通運輸局 寧夏中衛 755200

通常來講公路工程施工一項包含眾多分工程的綜合項目，其中既包括人們所熟知的路基、路面、隧道與橋梁工程，又包含安全、綠化、文明施工工程。如何把公路工程施工中布局、組織設計、安全質量與文明施工形象地展示出來，讓施工技術人員能夠精確把握施工進度、合理安排施工方案，才能切實提高施工質量、管理效率。因而施工方可以結合公路施工整體系統，設計信息化公路施工控制平臺，并結合施工控制平臺建構施工模塊模型。從而讓公路施工過程中所涉及的分工程都能按照系統規劃科學施工，以提高施工控制質量。

一、公路工程施工質量信息化控制技術研究的價值

(一)提高工程質量發展、確保公路工程施工質量

施工技術與施工過程控制管理作為公路工程施工質量管理的兩個重要“車輪”缺一不可。施工方通過建立信息化施工質量控制系統，能夠有效提升公路施工質量。其中施工技術是施工基礎支撐，而信息化施工控制技術對于提高公路施工控制質量有著重要的意義?！翱臻g位置”“施工進度”與“工程之間的邏輯結構”作為公路工程施工中的三個重要元素，其對于信息化控制技術有著較高的要求。而隨著社會經濟、科技的快速發展，把三個施工元素融為一體已成為現實。比如施工方利用地理信息系統(GIS)功能可以利用三維可視化功能，把公路工程施工過程整合為一個有機整體。三維可視化控制系統可以把實時施工視頻、模擬圖像以及施工質量監控數據進行統一管理，通過大數據處理系統比對公路工程施工過程中存在的問題，并結合施工方案在空間、時間上的邏輯關系，提出最優解決方案。

(二)信息化公路施工質量控制系統提高了公路工程建設質量管理水平

公路工程施工是一項綜合性較強的系統工程，其整個工程涉及布置全局、劃分標段以及實施重大控制性工程施工，并且各個工程之間、布局設計之間存在著較大的時間與空間跨度。而信息化公路施工質量控制系統能夠把復雜的信息、抽象的元素形象地展示給施工方工程師，讓工程師能夠綜合考量多種施工影響因素，進而提高工程管理效率、施工方案設計水平。傳統的公路工程施工受到施工設計圖紙、系統模擬以及仿真數值的精度限制，致使圖形繪制質量有限、交互性相對較低，使得施工管理控制與工程施工同步性較差。而信息化公路工程施工控制系統則能夠實現對整個施工場區系統進行模擬，從而為施工方案設計、施工過程監控以及施工管理提供一個新的環境。這樣能夠給公路工程施工方案提供全新的論證、展示、驗證平臺，促進施工方提高工程施工管理水平，以營造良性的競爭環境、提升公路工程施工整體水平。

(三)公路施工質量控制信息化促進了工程施工項目綜合信息平臺創設

公路工程施工中要堅持“人本化”“專業化”“標準化”“信息化”與“精細化”五個原則，這對于公路工程施工方提出了更高的要求。而公路施工質量控制系統信息化建設，則能夠有效促進公路工程中各個項目、工程、環節之間的聯系，進而讓施工方以質量控制信息化系統為基礎，建立公路工程施工項目綜合信息平臺。這樣不但能夠推進公路工程施工向現代化邁進，更有助于公路建設管理水平。而項目綜合信息平臺的建立能夠把復雜、大量的數據整合到信息平臺之中，并讓公路工程施工各個子系統順利在綜合平臺上運行。綜合信息平臺能夠讓公路工程施工建模技術成為現實，進而把包含空間、時間等復雜邏輯因素通過平臺建模來生動地展示給施工技術人員，從而有效保障公路工程施工質量。

二、公路工程施工質量控制系統的組建框架

(一)公路工程施工質量控制系統綜述

一般而言工程施工質量控制主要包括兩個方面：一是公路工程施工現場的質量控制，二是施工管理中心的質量控制。而施工現場控制通常包括“事前”“事中”與“事后”控制三個環節，事前控制包括“規劃預控施工質量目標”“按規劃施工目標進行相關的準備工作”。同時施工方結合公路工程的施工環境，應確保施工事前控制階段的施工標準、組織方案以及質量目標建立在可行性研究報告基礎之上。在確保能夠達到施工質量目標的前提下，把事前控制作為一項行動方案進行科學部署，因而施工方技術人員可以從信息化綜合系統的視角出發，綜合運用三維仿真、系統評價技術進行整體分析，進而確保公路工程施工方案的可行性。

事中控制主要包括對工程質量活動行為、過程和結果進行約束和監督，確保施工過程中各技術人員在遵循施工制度的同時充分發揮其技術優勢，快速完成相關的質量比對工作。比如事中控制可以綜合利用視頻監控、分析技術以及車載GPS與GIS技術，全天候、無縫隙實時監控施工過程中的各個環節，以確保施工過程中各項操作均按標準進行。而事后控制則主要包括對施工質量結果評定與質量誤差調整工作。理論上來講，如果施工方在事前控制中能夠制訂科學、嚴密的施工方案，并在事中控制階段百分之百執行到位，則存在一次性交工、百分之百達到施工質量要求的情況。但在現實中很多公路施工無法達到一次性實現預定質量目標，其中包括系統與偶然因素造成的結果。因而事后控制階段技術人員利用數理統計工具，根據施工結果比對直方圖、施工結果曲線進行全面分析，為施工方優化施工方案提供技術支撐。

(二)施工方管理中心質量控制技術

由于公路工程施工項目相對較為復雜，其與施工進度、安全、質量、文檔、圖紙等相關內容聯系緊密，施工方管理中心質量控制需要協調物料采購、分包單位、工程監理公司以及工程器械租賃廠商等。這就需要施工方結合工程公路特點科學建立綜合項目管理平臺，利用互聯網技術實現數據的共享與操作過程的監督，從而實現施工方管理中心對公路工程施工現場監督的目標。比如以項目綜合管理監管“平地機駕駛員安全管理事項”為例，技術人員把以下駕駛員安全施工細則錄入到信息化控制系統。

(1)駕駛員必須嚴格遵守道路交通規章，當平地機未作業行駛時，需要確保刮刀、松土器提起刮刀并不能伸出機側。平地機在公路行駛的過程中需要保持在20千米/小時的速度內，并盡量避免在夜間進行作業。

(2)駕駛員調整鏟土角、回轉刮刀時，必須先確保平地機停機。而在平地機作業的過程中刮刀升降幅度不應過大，而刮刀向外傾斜時也應停機操作。

(3)當平地機遇到堅硬土質需要使用齒耙對土地進行翻松時，需要緩慢操作齒耙向下作業。不能使用齒耙翻松拆除破舊堅硬道路路面。

(4)當需要把平地機在坡道上停機時，駕駛員應讓車頭朝著下坡的方向停放，并需要將刀片或者松土器插入土中以確保安全。并通過施工現場管理模塊對駕駛員的操作進行系統監督，并根據電子操作流程來實時指引駕駛員科學操作。

(三)公路工程施工質量控制信息化平臺的構建框架

公路施工質量控制系統是由動態三維可視化子系統、地理信息系統(GIS)、GPS系統、文字與圖形處理分系統組成的一個信息化集成管理架構，同時根據公路工程施工情況提供相應的技術服務端口。這樣能夠讓其他信息載體把信息存儲到這個集成管理平臺之中，從而提供與集成系統相適應的標準化信息系統進行相匹配，進而實現公路工程施工子系統快速整合到施工質量控制信息化平臺以確保施工質量。而施工質量控制平臺建設的第一步為“建立信息網絡平臺”，實現施工質量管理的辦公自動化。網絡平臺的建立能夠極大促進企業信息的內部流通，并切實提供全方位、遠程式項目管理控制渠道，進而實現企業不同工程、系統的高效協同工作。第二步為“建立信息管理系統”，ERP管理系統能夠讓企業把公路施工過程中所涉及的數據、影響因素，以信息的形式一一匹配到綜合信息化平臺之中,從而確保信息的管理系統能夠綜合考量到每個影響因素。第三步則為企業信息化控制平臺進行技術、知識等資源的創新創造。

三、施工質量控制信息化集成平臺構建策略

(一)公路工程施工質量信息化控制平臺的技術集成途徑

信息化集成平臺的構建促進施工企業進行項目管理優化，并使得施工企業經營方式與管理理念發生革命性變化。而其中所涉及技術集成途徑為：視頻監控—圖文管理—三維可視化GPS技術—GPS監控系統—視頻、信息、圖片一體化管理系統，這樣才能確保分系統在數據端口、處理模式上的高度統一。而技術集成分類主要包括軟技術與硬技術集成兩大模塊，硬技術集成則由管理與技術模塊構成，其中信息技術由數據庫、計算機、互聯網技術構成，管理技術則主要指的是預測、分析、組建以及模擬技術組成。而應用信息系統的三層C/S(client/server)結構：由于公路工程施工信息系統由多個分系統組成，這些分系統都是建立在海量后臺數據處理能力基礎之上。而C/S(client/server)結構則由客戶與服務器之間所聯系的操作、通信系統共同組成的數據分析、圖像展示、分布計算的綜合系統。同樣三層C/S結構能夠把客戶端層、中間層與數據服務層有機聯系起來，大幅提升數據處理效率。

(二)建設公路工程施工項目的分解和編碼

由于公路工程施工的過程中需要用到大量的施工圖紙、施工技術參數、施工合同、數據文檔等資料，而這些資料中有較大一部分內容需要重復利用。這就需要企業在建立信息化施工質量控制系統之前，對這些重要的數據進行統一編碼處理，之后把這些信息儲存到信息平臺中以提高數據的利用效率。企業對項目建設模式的分解過程為：PBS(項目分解結構)—ABS(項目集成分解結構)—WBS(工作分解結構)—OBS(目標分解結構)—各子系統資料編碼。企業應積極與公路工程施工參與方進行對接，制定并遵守同樣的項目編碼體系，以確保各方利用信息集成平臺無障礙溝通。而施工質量控制項目分解編碼體系是為施工質量控制全生命周期而服務，其主要構成為：施工方案編碼、施工方案數據、視頻攝像數據、GPS測量數據、三維可視化工程數據、文檔與圖紙資料。

(三)建立公路施工質量控制管理平臺全過程數據庫

良好的數據環境是公路工程施工企業進行施工質量信息化控制的重要基礎，而數據環境一般包括：數據文件、常用類應用數據庫、主題與信息檢索數據庫。企業應結合公路工程施工中所運用到的數據，逐步建立主題與信息檢索的系統以建立高級的數據環境，為企業施工質量控制信息集成化奠定基礎。共享性、開放性與統一性是主題數據庫的顯著特點，企業需要全面考慮到公路施工過程中所涉及的各類數據文檔，合理規劃和設計主題數據庫。主題數據的存儲方式相對獨立，并主要服務于項目主題而非應用項目。企業應注意區分主題數據庫與視圖數據庫的區別，同時企業應科學設計共享型數據庫，科學的共享型數據庫能夠大幅優化工程項目各子系統之間的調用接口，從而提高平臺數據處理效率。比如企業把GIS、GPS、視頻影響及工程文檔數據庫整合為一個有機整體，進而建立共享型數據庫，大幅減少系統內的數據重復。

公路工程施工質量信息化管理系統數據庫結構為：一級結構為建立互聯網客戶端；二級結構為施工現場視頻監控系統、施工方案評價系統、GPS碾壓施工視頻監控、文檔圖紙等資料綜合處理系統、三維可視化轉化系統以及其他系統；三級結構為視頻影像數據、GPS、GIS數據、施工碾壓、施工器械數據、人員管理、圖文資料數據等。企業在建立好主題數據庫與共享數據庫之后，需要關聯各個數據庫，即確保信息化集成系統能夠快速調到直接數據，構成一個完整的閉環應用系統，并確保數據的一致性與唯一性。

(四)建立公路工程質量控制集成管理平臺

公路施工質量集成平臺作為一個協同共享系統，其具體功能和實際應用是可調節、擴展的。公路工程質量集成管理平臺的一般運行流程為：公路施工質量信息控制系統—基于GIS的三維可視化施工現場視頻監控—數據信息輸入工具—路基路面、橋梁工程、隧道工程、交通綠化、其他—三維動態可視化GPS查詢、工程現場實時監控調取、施工項目全過程查詢、重點部位施工過程動態模擬。而系統數據采集主要通過數據錄入、數據處理、數據存儲與數據發布四個環節來完成，同時也可以通過互聯網技術或者其他特定方式進行數據采集。系統動態模擬則需要企業通過把施工總布置以信息、圖片、文字、視頻的形式存儲在系統之中，當選擇某一構筑物時可即時顯示其相關信息。

結語

總之，公路工程施工質量信息化控制系統的建立具有十分重要的意義。企業需要了解信息化控制系統的普適性、統一性、實時性特點，在設計公路施工質量信息化控制管理的過程中同步完善相關的項目子系統，并綜合運用施工管理中信息化處理工具，逐步建立完善的信息集成控制平臺，切實提升公路工程施工質量。