改扩建高速公路施工过程监控信息管理平台设计

莫新强，黄志伟，陈 智

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

改扩建高速公路施工过程监控信息管理平台设计

莫新强，黄志伟，陈 智

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

文章阐述了改扩建高速公路施工过程监控信息管理平台建设的必要性，提出把监控技术应用到改扩建高速公路施工全过程的理念，针对改扩建项目的特点，采用无线与有线通信组网技术，建设一个多方信息共享平台，并介绍了该信息管理平台建设的实施方案。

改扩建高速公路；施工过程监控；无线通信；信息管理平台

0 引言

随着社会发展和交通量需求的增长，高速公路所需承担的服务任务日益加重，为提高高速公路服务水平，适应并促进经济发展，对于早期建成通车的高速公路进行改扩建工程迫在眉睫。当前，改扩建高速公路普遍存在实施路线长、参建单位多、改扩建项目管理经验不足等问题。改扩建工程既要面对施工现场繁重的管理任务，又要承担确保交通正常运营、确保畅通安全的保通保畅任务。因此，利用信息化手段，对改扩建项目关键点(事故多发路段、大桥及特大桥、预制场、拌和站、互通及枢纽互通和边坡)进行施工过程视频监控，构建项目参与各方(施工单位、监理单位、业主)统一的信息共享平台，实现对改扩建项目施工现场及施工过程进行实时监控，及时、全面了解施工现场及交通运行状况，保障施工过程交通畅通、安全，保证施工进度可控可管将是行之有效的方法。

1 改扩建项目施工过程监控信息管理平台建设的必要性和目的

高速公路改扩建工程施工现场为线状分布模式，施工点分散，施工组织、施工工序与新建道路相比也更加复杂，传统的“跑工地”不仅需要项目管理人员投入巨大的人力物力，还很难对施工现场尤其是施工关键点进行实时指挥和监控，也不能及时、有效地了解施工现场的现状，容易引发安全管理问题，使安全隐患不能及时予以纠正。因此，应利用先进的信息技术，向科技要力量，构建项目参与各方(施工单位、监理单位、建设单位)统一的信息共享平台，提高高速公路的信息化、智能化及人性化程度，把先进的信息技术应用提前到改扩建高速公路施工过程监控中，而不仅仅局限于高速公路改扩建的运营维护。改扩建高速公路施工监控信息管理平台不仅能让项目参与各方参与到项目施工的全过程，保障施工过程实施可看、可管、可控，同时施工监控信息管理平台的大部分设备都能在改扩建后运营阶段再利用，提高了监控信息管理平台的利用效率，使之利用价值从改扩建施工延伸至后运营阶段。

在施工过程中，对施工关键点以及事故多发路段进行实时监控，能更直观和直接地将道路运行状况信息反馈给管理人员，同时施工过程监控信息管理平台能加强对事故多发路段进行采集，增强对不良状况的感知能力以及交通诱导功能，以有效实现对高速公路交通事件的“早发现、早诱导、早处理”，有效调控交通量，加快救援，避免二次事故的发生。

2 改扩建高速公路项目的特点

2.1 原有监控系统陈旧落后

改扩建高速公路一般设计较早，监控方式较单一，主要由监控中心监控设备、外场信息发布设备和外场监控设备组成，监控点位较少，无法满足改扩建高速公路施工过程监控中对事故多发路段、大桥及特大桥、预制场、拌和站、互通及枢纽互通和边坡等关键点的实施监控需求。

2.2 原有通信设施容量不足

改扩建高速公路由于运行时间较长，通信管道已经基本被占用，通信光缆磨损或者被老鼠咬断，破损严重，没有空余的光缆可用。同时，由于改扩建高速公路设计较早，通信技术的发展飞速，通信系统难以满足当前改扩建高速公路施工过程监控信息管理平台对多达上百路视频传输的需求。

2.3 施工过程监控点位环境多变

改扩建高速公路施工过程监控点位呈线状分布，监控点位多，监控点位所处环境多变，场区施工现场复杂，普遍存在布线难的问题，部分点位视频有线传输困难、供电问题难以解决。

2.4 项目参与方多

改扩建高速公路项目存在着项目参与方多，涉及建设单位、监理单位、施工单位，监理和施工单位往往又分多个标段，参与各方办公地点随着高速公路线状分布，这也为沟通和管理带来不便，亟需一个项目参与各方统一的信息共享平台。

3 改扩建项目施工过程监控信息管理平台建设实施方案

3.1 施工过程监控信息管理平台总体方案

3.1.1 管理体制

改扩建高速公路施工过程监控信息管理平台项目管理体制一般分为三层：(1)建设指挥部；(2)各标段项目总监理办公室和项目部；(3)项目施工现场，包括事故多发路段、大桥及特大桥、预制场、拌和站、互通及枢纽互通和高边坡等施工区域。

3.1.2 系统平台总体方案

监控信息管理平台总体上由前端摄像机、传输网络和后台服务器处理平台三部分组成。对于传输网络方案，鉴于改扩建高速公路的特点，通信系统容量不足，光纤资源短缺，传输设备陈旧，本项目施工过程监控信息管理平台总体方案采取无线传输与公网专线相结合的传输方式组建网络。综合考虑当前信息技术水平和未来改扩建完成后监控系统管理模式，本平台前端监控点摄像头主要通过无线网桥传输接入对应标段项目部，距离项目部较近或者具备有线条件的点位可通过敷设光纤传输。数据在各个项目部汇聚，项目部租用公网，通过公网专线与总监理办公室和建设指挥部组网，从而实现了建设指挥部、监理办公室、项目部、项目施工现场网络的互通互联，见下页图1。该系统可满足本地监控与中心联网多级网络化视频监控的需求，可提供24 h实时监控施工现场状况，为指挥部施工调度提供强有力的保障，降低管理人员的劳动强度，使各级管理人员能通过远端传输的现场图像，直观、准确、实时地了解各施工现场的实际情况。

图1 项目总体结构图

施工过程视频监控信息管理平台承担着对施工现场的设备、场景等进行实时监控，实现对施工人员远程管理，对交通运行状况实时掌控等功能，实现建设指挥部、各标段监理办公室、各标段项目部和项目施工现场的联动，统一协调，统一指挥。建设指挥部构建以视频以太网交换机为核心，组建星型视频局域网，视频局域网根据需要租用不同带宽的公网，实现与各施工现场的网络互联。指挥部监控平台可实现对前端视频图像的任意调用、显示、查看、控制、录像回放等功能。

3.2 施工过程监控信息管理平台视频传输方案

3.2.1 监控点位摄像机布设原则

(1)预制场

预制场监控主要考虑车辆和人员出入、场区设备和成品及半成品。每个预制场配置≥2台摄像机，实现对预制场内作业情况，人员活动情况、车辆进出情况的监控。

(2)事故多发路段

对于事故多发路段，每个监控点配置≥2台摄像机，主要实现对施工区内人员、车辆等情况及现场交通路况的监控等。

3.2.2 监控信息管理平台视频无线传输方案

由于改扩建高速公路施工现场气候环境较为恶劣，沙尘等自然现象较为普遍，同时施工现场一般地处偏远，各施工点分布分散，有的施工现场距离项目几百米，有的则相距几公里乃至十几公里。随着施工现场工作的进展，施工工地布线困难，随时可能填挖路面，甚至根据需要增加或拆除传输设备，视频无线传输方案凭借其无线设备安装简便、灵活的优势成为施工过程监控的最佳解决方案。当前无线技术的发展，公用开放2.4 GHz、5.8 GHz频段的无线通信技术成熟稳定，已经广泛应用于电力、油田、冶金等行业，将之引进高速公路行业改扩建施工过程监控中，将极大改善、改革当前施工管理模式。

根据管理体制实际情况以及施工现场的特点，无线传输主要用于各施工现场至项目部之间的数据传输，见图1。

(1)无线接入的先进性

随着系统建设规模的扩大，系统业务需要进行扩张，采用无线传输设计，系统可以任意进行扩充，而不需要更换设备，只需要增加少许设备，就可以快速完成匹配本系统业务的扩充。本无线通信系统阐述的功能需求和系统建设模式，在国内高速公路领域具有先进，该系统充分结合了高速公路行业监控点位呈现在分布及以视频业务为主的特点，系统的建设必将给高速公路行业带来全新的管理手段，日后其他路网也可就近接入此平台连入本无线局域网系统。

(2)无线接入的经济性

无线接入方式是性价比最高的一种接入方式，远比光纤节省投资，一次性投资，无需支付昂贵的租用费用。

(3)无线接入的灵活性

网络视频技术的应用使系统具备足够的灵活性，可以方便地进行扩充，任意地调整，无线传输最大的优势在于设备可以重复利用，当中心站调整后，所有设备都可以重新架构。

3.2.3 监控信息管理平台视频有线传输方案

鉴于建设指挥部、各总监办公室以及项目部办公位置固定，一般都在运营商光纤覆盖范围内，为了保证视频传输的实时性、有效性、安全性和可靠性，采取租用运营商专线的模式，根据各级机构上传数据量的大小来决定租用不同带宽的专线网络，实现建设指挥部、各总监理办公室以及项目部直接的互联。

3.3 施工过程监控信息管理平台视频事件检测系统

视频事件检测系统通过对视频图像的分析，对车辆事故、交通拥堵、行人及车辆逆行、抛弃物、火灾进行自动检测，并实现自动警示，提醒管理人员进行及时确认和处理，并自发录像事故现场，为施工全过程管理提供强有力的技术支撑，尤其是对于改扩建高速公路，既要保证交通的顺畅、安全，又要保证施工的有序推进，因而特别重要。

3.4 施工过程监控信息管理平台供电系统

供电设施主要包括太阳能供电系统、UPS不间断电源等设施，为了确保系统的可靠运行，在建设指挥部和各项目部设置UPS，为监控系统的计算机、硬盘录像机、服务器等设施供电。鉴于施工现场环境的复杂多变，对于改扩建中的一些监控点位，例如大桥、事故多发路段、互通等远离场区以及为了防止场区内路面填挖不确定或者牵引供电线路较复杂的摄像机，可以选择采用太阳能供电方式或者风光互补供电方式，确保监控信息管理平台的可靠供电。太阳能供电方式受时间和地域约束，而风光互补供电方式则充分利用太阳能和风能，可实现在时间和地域上互补。因此，在实际实施过程中，可根据具体监控点位情况合理选用。

4 监控信息管理平台再利用方案讨论

待改扩建完成后，本监控信息平台的多数设备都可重新利用于改扩建后的道路运营管理中，减少后期运营的投入。例如，视频管理服务器、视频解码服务器、视频以太网交换机、事件检测系统等都可以应用到监控系统中；前端摄像机和UPS等可应用到监控系统和收费系统中；无线网桥可应用于服务区无线Wifi覆盖工程中。

5 结语

实践证明监控系统在高速公路运营管理中起到了极大的作用，而在改扩建高速公路的施工过程管理中却是一个新鲜事物，把监控理念提前到施工过程管理中，服务于整个建设周期，构建建设单位、监理单位、施工单位多方信息共享的联动平台，可确保改扩建高速公路施工过程中的畅通安全，保障施工过程科学、高效、可看、可管、可控。

[1]JTGD80-2006，高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范[S].

[2]黎琮莹.广西高速公路改扩建工程全程监控系统研究[J].西部交通科技，2012(8)：105-107，111.

[3]赵祥模.高速公路监控系统理论及应用[M].北京：电子工业出版社，2003.

Construction Process Monitoring Information Management Platform Design for Expressway Reconstruction and Expansion

MO Xin-qiang，HUANG Zhi-wei，CHEN Zhi

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

This article discusses the necessity for construction process monitoring information management platform construction of expressway reconstruction and expansion，and proposes the concept of using the monitoring technology to the full construction process of expressway reconstruction and expansion，and re-garding the characteristics of reconstruction and expansion projects，it uses the wireless and wireline com-munications network technology to build a multi-party information-sharing platform，and then describes the implementation plan of this information management platform construction.

Expressway reconstruction and expansion；Construction process monitoring；Wireless communications；Information management platform

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.021

1673-4874(2015)04-0076-03

2015-03-02

莫新强，助理工程师，硕士，主要从事交通工程设计工作。