高速铁路工地试验室、拌合站信息化管理体系研究

（中铁十八局集团第三工程有限公司，河北涿州 072750）

1 项目概况

新建张家界—吉首—怀化高速铁路站前工程施工总价承包招标ZJHZQ-6标项目地处湖南省湘西州古丈县依溪镇，起讫里程DK81+249.65～DK100+422.00，主线长19.172 km（含短链1.911 km），主要施工结构物涉及路基、桥涵、隧道及车站等。其中，特大桥1座（即石壁村特大桥，长559.29 m）、大桥5座和中桥 1座，桥梁合计约2 445.535 m；隧道共6座，隧长合计约14 444.722 m（古丈隧道长4 888.35 m，南山隧道3 506.42 m）；路基长463.735 m；车站1座（古丈西站）。由此可见，桥隧施工是整个项目的任务核心，因此项目施工范围涉及到的钢筋混凝土结构较多，混凝土、钢材消耗量大，在原材料质量管理与控制方面难度极大。为此，项目设3个试验室，1座拌和站，并研究建立高速铁路工地试验室、拌和站信息化管理系统，以实现对现场施工过程数据的即时采集、录入、统计与分析，加大现场生产管理力度和降低质量管理难度。

2 工地试验室、拌合站信息化管理体系

利用传感技术、移动通信技术和互联网应用等手段，对高速铁路工地试验室中压力机等设备和拌和站生产混凝土过程进行即时数据采集、传送以及存储，为各方管理者提供详尽有效的数据，同时又可根据现有的信息技术手段对采集的基础数据进行微观和宏观2个维度的统计和分析，进而生成系统平台图表并对其展开准确分析，最终通过跟踪手段进行分析与纠偏，为管理决策者提供可靠的基础数据支撑。

2.1 信息化管理体系组成

信息化管理系统是多个子系统与多层次化集成组织软件的组成体，其系统原理是基于计算机数据运算对单项工程（或单位工程）的质量监管组织、总部（可设为分部）、项目经理管理部、工地试验室、驻地拌和站等多层次的用户实现上下分级管控，可以实现数据共享与传输功能，对每个单体的实体质量都可进行集成化的数据监控与分析。高速铁路工地试验室、拌和站信息化管理体系包括如下3个方面。

（1）构建质量监管组织、总部（可设为分部）、项目经理管理部、工地试验室、驻地拌和站等多层次用户的高综合性业务操作平台。

（2）构建以施工主要耗材为主体的原材料信息系统平台和混凝土拌合及试块检测监控系统平台。

（3）构建驻地拌和站生产混凝土全过程在线质量数据管理平台（能够与工地试验室联网），其功能包括即时数据采集、传送、存储、归档、统计和查询等。

高速铁路工地试验室、拌和站信息化管理体系组织结构如图1所示。

图1 高速铁路工地试验室、拌和站信息化管理体系组织结构

2.2 信息化管理系统

高速铁路工地试验室、拌和站的信息化管理包括，即时数据采集、记录、上传、存档，在线监控原材料消耗、物料配比，进而实现拌和误差分析，最终完成物料消耗成本核算、归集及生产过程监控，并进行系统预报警和提出系统报告，系统报告可以作为纠偏方案的决策依据。

2.2.1 前端采集系统

（1）工地试验室前端采集系统由测试信息输入子系统和试验室管理子系统2部分构成。测试信息输入子系统可在紧急情况下使用，主要是偶然发生网络不通畅的情况下适用。施工原材料信息录入由项目经理管理部等相应部门完成，试验人员基于以上录入数据操作具体试验。试验室管理子系统主要功用是联系试验设备与数据读取器，进而可自动生成数据报告和试验结论，并将最终数据上传至中国国家铁路集团有限公司工管中心服务器。高速铁路工地试验室前端采集系统工作流程如图 2所示。

图2 工地试验室前端采集系统工作流程

（2）混凝土拌和站前端采集系统由管理软件和控制系统2部分构成，其数据传输依靠无线传输模块和有线网络模块实现。无线传输模块可通过无线通信方式实现数据传输，有线网络模块则需要施工单位装配有效的有线网络设备。拌和站前端采集系统及操作界面如图 3所示。

混凝土拌和站前端采集系统可实现自动化启动操作流程，启动运行过程中不能通过手动方式关闭数据采集进程。混凝土拌和站信息化操控流程为：检查拌和设备生产和信息化平台运行状态→接收混凝土浇筑单和录入混凝土施工配合比→启动设备拌和生产→拌和时间设定和放料量控制→单盘混凝土的数据查询、记录→单盘混凝土生产数据上传。

2.2.2 预报警系统

混凝土拌和站前端采集系统还配备了1组与之匹配的预报警系统，主要是针对混凝土拌和生产过程中出现的问题进行预报警，如出现问题则预报警系统自动通过短信方式通知并提醒监管工作人员（或操作员）。

（1）工地试验室预报警系统包括数据记录测试数据库、测试人员及报告数据库、测试设备管理账户数据库和相关人员考核信息数据库等，如有不合格的数据报告生成，该系统会以短信通知的方式进行预报警。

（2）拌和站预报警系统包括混凝土拌和设备、生产记录和操作员等信息数据库，对拌和误差进行预报警提示。拌和误差预报警提示可以有效规避混凝土实体施工质量不良的问题，及早发现、及早纠偏，最终确保混凝土拌和质量，把好原材料质量关。拌和站预报警系统工作流程如图4所示。

图3 拌和站前端采集系统及操作界面示意图

（3）为保障对工地试验室和驻地拌和站工作进行全程监控、降低预报警频次，以及有效处理生产过程中的问题，制定了相应的生产过程监控流程，如图5所示，监控界面如图6所示。

另外，驻地拌和站混凝土生产过程的数据可实现即时存储的功能，这样即便是在网络不通畅的情况下也能将过程数据记录在本地，待网络通畅后即可立即传送到上级管理中心，保障记录数据的连续性，使其不会中断和丢失。

图4 拌和站预报警系统工作流程

图5 试验室、拌和站生产过程监控流程

图6 拌和站生产过程监控界面

3 结束语

高速铁路工地试验室和驻地混凝土拌和站信息化管理体系研究与应用已被列入铁路项目标准化施工考核范畴。从张家界—吉首—怀化高速铁路站前工程施工总价承包招标ZJHZQ-6标项目来看，工地试验室和驻地混凝土拌和站信息化管理体系对控制原材料和现场生产质量都表现出良好效果，施工成本在一定程度上得到控制，可实现的经济效益较为显著。工地试验室和驻地混凝土拌和站信息化管理体系的预报警及生产过程监控功能可为规避质量安全事故提供良好的基础。