公路工程數智化建設管理技術應用分析

郭 燕

（包頭市公路事業發展中心，內蒙古自治區 包頭 014010）

1 引言

數字化、信息化、智慧化是提升公路安全、效率、服務，提高管理效能的重要手段，也是時代發展不可逆的趨勢與潮流。黨的二十大報告指出加快建設交通強國和數字中國，加快發展數字經濟，《交通強國建設綱要》和《國家綜合立體交通網規劃綱要》中也重點指出加大智慧交通建設，推動大數據、互聯網、人工智能、區塊鏈、超級計算等新技術與交通行業深度融合，推進交通基礎設施網與運輸服務網、信息網、能源網融合發展。智慧工地是公路基礎設施建設管理領域的有效數字化工具，在提升公路基礎設施質量安全管控水平、提高管理效能方面發揮了重要的作用，也是實現公路基礎設施全壽命周期數字化的重要環節，尤其是在互聯網、物聯網、人工智能等數字化技術不斷發展背景下，智慧工地也逐步向數字化、智能化、協同化方向得到了長足的發展。在國家、行業政策的引導和支持下，“十四五”甚至今后很長一段時間內，公路基礎設施建設仍是我國社會經濟發展的重要支柱產業，公路基礎設施數字化發展仍將是廣大公路工作者面臨的重要命題，公路工程智慧工地也將擁有廣闊的應用空間和發展前景。

2 公路工程數智化建設管理內涵與需求

2.1 公路工程數智化建設管理的內涵

交通強國是國家發展的重要戰略之一，而公路智慧化建設是實現“交通強國”的重要基礎。為了響應“交通強國”戰略，北京、重慶、山東、四川、江蘇、浙江、云南、甘肅等相關省市目前已制定了智慧公路相關的建設指南與規劃，提出了在公路設計、施工、養護、運營管理等全生命周期中集成應用新一代信息技術，形成智能感知、智能管控、智能服務的綜合交通體系，實現公路網的高效治理和高品質出行的目標。在施工階段，打造數智化建設體系，是智慧公路建設的重要任務。公路工程數智化建設管理是指將先進的信息技術、數據通信技術、電子控制技術和系統集成技術等有效的應用于公路工程的建設與管理，從而加強“人、機、料、法、環”五大要素之間的聯系。

2.2 公路工程數智化建設管理需求分析

（1）國際趨勢：在全球范圍內，許多國家已經認識到工程數智化建設在提升建筑工程效率，確保工地安全，減少環境影響等方面的重要性，并已經開始制定相應的標準和規定。作為世界最大的建筑市場之一，我國也需要跟上這一趨勢，以確保國內工地能夠與國際接軌，取得競爭優勢。

（2）產業發展需求：隨著信息技術的飛速發展，特別是云計算、物聯網、人工智能等新興技術的應用，公路工程數智化建設和運營變得越來越可能。我國的公路建設行業正在經歷數字化轉型。

（3）社會需求：隨著交通強國戰略的加快實施和基礎設施建設的大規模展開，公路施工行業面臨著巨大的壓力。對施工的高效、安全、環保等要求越來越高。公路工程數智化建設可以很好地滿足這些需求。

（4）政策推動：我國政府一直積極推動公路施工行業的技術創新和數字化轉型，出臺了一系列政策措施支持公路工程數智化建設。

總的來說，公路工程數智化建設管理是為了跟上國際趨勢，滿足產業發展和社會需求，響應政策推動，提高工程建設的質量和效率，滿足社會對建設工程的需求，促進我國公路建設行業的持續健康發展。

3 公路工程數智化建設管理頂層規劃

3.1 公路工程數智化建設管理框架

公路工程數智化建設管理平臺按照三級組織機構配置，分為監管層、管理層、業務層，三層又可以細化為五個層面。

（1）搭建統一的一體化集成平臺，滿足用戶權限認證、業務協同、流程表單定義以及數據規劃、存儲、集成、共享的要求。

（2）通過業務數據集成打造基于GIS+BIM數字模型底座的智慧數據中心，形成可視化、全要素、全周期、可追溯的項目展示大屏，集工程信息存儲、查詢、預警與展示為一體。

（3）充分結合平安工地和品質工程要求，建設包含項目管理、人員管理、質量管理、安全環保、視頻監控、信息智慧中心多媒體系統、視頻會議系統、BIM建模應用、品質工程、檔案資料等全方位的項目業務管控功能，實現業務數據共建共享、工作協同協作。

（4）根據信息集成要求梳理系統集成內容，參照平臺的接口規范和管理要求進行系統接口開發設計和管理，通過系統API中臺快速系統集成和數據對接。

（5）結合施工現場情況，實現部分業務的移動應用，開發信息管理平臺APP移動應用功能，輔助現場管理和決策。

綜上公路工程數智化建設管理平臺總體架構如圖1所示，按照數據可視化指揮中心、項目管理中心、人員管理中心、質量管控中心、安全環保中心、BIM應用中心、系統集成中心、底層平臺中心等八大中心建設，充分體現了系統的一體化、集成性和開放性。

圖1 公路工程數智化建設管理平臺總體架構

3.2 公路工程數智化建設管理核心內容

（1）圍繞頂層設計分析定義業務標準、數據源頭、技術接口以及數據存儲、交互和展示的相關規則，建立統一的工程結構分解編碼體系，實現以工程實體質量文件控制體系管理為數據分發中心，驅動工程量管理、進度產值、質量安全、計量支付、變更管理等各項業務智能化管理，實現項目建設期主數據標準及數據交付體系，將各業務系統核心數據進行統一管理。對各業務系統關鍵數據規范，并及時推送到主數據管理于交付平臺，實現業務系統數據互通共享“一數一源”。

（2）在項目實施過程中估算預計發生費用和統計已確定費用，分析其發生規律和變化趨勢，以滿足投資控制決策的需要建立概預算科目、計量清單、決算科目進行關聯管控，通過信息化系統快速完成清單算量。實現過程計量審計、超計量控制、概算執行追蹤、超概預警及結算編制的全過程投資控制管理。

（3）以工序作為最小質量管控單元，落實工序報驗、工序質檢、試驗檢測管理工作，通過質量管控單元串聯，實現安全管理、質量管理、進度管理、資金管理、資料管理的數據關聯，達到項目精細化管理的目的。

（4）依據國家檔案局、交通運輸部等相關法律法規、標準規范的要求，結合本項目管理特點和工程檔案管理實際需要開發，實現檔案全過程一體化、標準化、規范化管理，實現工序質檢資料業務電子文件形成、流轉、收集、整理、組卷、歸檔、移交全過程無紙化辦公管理，實現電子文件元數據的完整收集、封裝和“四性”檢測。

（5）系統技術架構滿足統一設計，分步實施，高度集成的建設要求，在業務基礎平臺上進行統一的業務功能設計，通過制定統一的標準，規范各子系統間的接口標準，形成統一的一體化集成平臺，滿足統一用戶管理、統一授權管理、統一單點登錄、統一待辦處理、統一信息展示的要求，最終全面高度集成。

（6）通過工程結構劃分和BIM構件單元，打通BIM模型與業務之間的關聯關系，打造基于GIS+BIM數字模型底座的數據中心，形成可視化、全要素、全周期、可追溯的項目展示大屏，集工程信息存儲、查詢、預警與展示為一體，以業務數據驅動BIM模型，BIM模型為業務應用提供基礎支撐。

4 公路工程數智化建設管理成效與創新

4.1 公路工程數智化建設管理成效

公路工程數智化建設管理技術的推廣應用大大促進了交通運輸行業工程項目建設的技術和管理水平提升。在工程質量提升方面，可以實時對施工過程數據進行分析、評價、預警，實現100%預警閉環處置，有效提高了工程結構的耐久性；在安全提升方面，通過安全智能抓拍、一鍵呼救、風險源管控等手段，有效保證了現場安全，使安全事故率下降20%～25%，單個項目至少可避免經濟損失數百萬元；在工程管理效能方面，通過智慧化手段實現項目資料自動采集、整理、分析等工作，促進了各管理流程的順利推進；在經濟社會效益方面，可節約人工成本 3 萬元/（年·km）、機械利用率提高 30%、無紙化會議可節約紙張約 0.06 t/（年·km）；在環境效益方面，通過智能化的施工環保管控技術，實現了揚塵、PM2.5、PM10、噪聲、溫度、濕度、風速、風向、水質、等參數因子的連續監控，并使環保可視化，可節約用水40%、降低碳排放552 kg/km，積極踐行了“雙碳”戰略實施；在責任壓實方面，進一步督促施工企業主要負責人利用信息平臺，及時了解各在建項目超規模危大工程生產管控情況以及安全防控情況等，有效落實“一崗雙責”，對于建設單位日常監督檢查提出的問題整改建議，及時跟蹤督辦，有效避免施工生產與企業管理脫節。

4.2 公路工程數智化建設管理創新

公路工程數智化建設管理通過引入和融合物聯網（IoT）、大數據、云計算、人工智能（AI）和機器學習等現代科技，對傳統施工行業實現了重大的技術革新。這些技術在工地上的應用不僅提高了工作效率和質量，而且為科技進步提供了推動力。

（1）促進創新：應用高科技手段解決工地問題可以催生出新的產品和技術。

（2）開拓新的應用領域：公路工程數智化建設管理的實踐表明，物聯網、大數據、云計算、人工智能等技術并非只適用于IT行業，也可以在建筑、制造等傳統行業發揮重要作用，從而為這些技術開辟了新的應用領域。

（3）提升技術成熟度：通過在實際工地上使用和改進這些技術，可以加快它們的技術成熟度和工業化進程。

（4）推動相關行業的技術進步：公路工程數智化建設管理的實施還需要相關的硬件設備、軟件系統和服務支持，這也會推動通信設備、傳感器、數據中心、安全系統、咨詢服務等相關行業的技術進步。

（5）數據驅動的決策制定：通過采集和分析工地的各種數據，可以用于優化決策，從而提高項目的質量。這不僅可以提高工地的運行效率，而且可以通過機器學習等技術進一步提升這些系統的智能水平。

5 公路工程數智化建設管理應用前景

國務院辦公廳頒發的《關于促進建筑業持續健康發展的意見》與《交通強國建設綱要》中提出工程建設“信息化管理、智能化應用”的要求。住房和城鄉建設部聯合國家發展和改革委員會、科學技術部、工業和信息化部、人力資源和社會保障部、交通運輸部、水利部等十三個部門聯合印發《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》，指導意見提出：大力推進先進制造設備、智能設備及智慧工地相關裝備的研發、制造和推廣應用。特別是進入“十四五”以來，內蒙古自治區相繼頒發了《內蒙古自治區人民政府辦公廳關于促進建筑業持續健康發展的實施意見》和《內蒙古自治區促進建筑業高質量發展的若干措施》等指導性文件，提出了進一步加快推進自治區“智慧工地”建設，提升智慧工地應用水平，引領企業科技創新和數字化轉型，推動建造方式改革等相關的要求，為自治區智慧工地的全面推廣提供了基礎。

6 結論

文章通過分析公路工程數智化建設管理的內涵與需求，研究了公路工程數智化建設管理頂層規劃，分析了公路工程數智化建設管理成效與創新，公路工程數智化建設管理是實現工程建設過程中的精細化、智能化、安全化管理的新型工地形態。對于提高工程建設效率，保障施工安全，節省資源，減輕環境壓力，提高工程質量具有重要的作用。