立体复合高速公路工业互联网标识解析技术应用研究

孙侨　朱凌玉　杨文广　胡欣楷

摘  要：为推动标识解析应用的快速发展，满足特定交通行业对标识解析服务能力、服务范围、服务深度的需求，文章以立体复合高速公路—沈海高速公路深圳机场至荷坳段（下文简称机荷高速）为例，结合工业互联网标识解析—（481）铁路、道路、隧道和桥梁工程建筑行业二级节点，构建安全稳定、高效可靠的工业互联网标识解析体系，打造高度可用的交通基础设施行业级标识应用，探索可持续发展的业务模式。

关键词：标识注册解析；工业互联网；二级节点；标识技术应用

中图分类号：TP39；TU17  文献标识码：A  文章编号：2096-4706（2023）11-0138-05

Research on the Application of Industrial Internet Logo Resolution Technology for

Three-dimensional Composite Expressway

SUN Qiao， ZHU Lingyu， YANG Wenguang， HU Xinkai

（Yunji Smart Engineering Co.， Ltd.， Shenzhen  518000， China）

Abstract： In order to promote the rapid development of logo resolution applications and meet the needs of specific transport industries for logo resolution service capacity， service scope and service depth， this paper takes the section from Shenzhen Airport to Heao of the three-dimensional composite expressway Shenyang Haikou Expressway as an sample， and combines the industrial Internet logo resolution —（481） secondary nodes in the construction industry of railways， roads， tunnels， and bridges engineering to create a safe， stable， efficient and reliable industrial Internet logo resolution system， create highly available industry level logo applications for transport infrastructure and explore sustainable development business mode.

Keywords： logo registration resolution; industrial Internet; secondary node; application of logo technology

0  引  言

近年來，全球信息技术革命持续迅猛发展，数字交通上升为国家战略。2021年2月，中共中央、国务院引发了《国家综合立体交通网规划纲要》，明确规定交通基础设施数字化程度要达到90%[1]。与此同时，随着全球数字化的不断提速，政府对各行各业数字化程度的要求不断提高，交通基础设施的数字化转型已迫在眉睫。本文以交通基础设施二级节点在交通基础设施领域的应用创新为目标，整合相关资源，促进关键技术集成创新，形成交通基础设施二级节点的自主知识产权技术体系，为实现交通行业数字化信息转型提供实践参考业务模式。

1  设计阶段工业互联网标识解析体系应用

当前，行业内设计图纸由设计单位统一编制，交由咨询单位审核，组织专家评审，经业主单位验收，最终提交给施工单位实施，从而实现设计阶段图纸数据的产生、审核和交付[2]。项目进入施工阶段，施工单位又会产生图纸的变更需求、施工日志、质量报告、监理日志等工程档案。

当前项目从设计到施工涉及各项设计图纸及工程档案传递，覆盖业务单位多，仅通过查阅设计图纸及工程档案中所述标段、专业、图号、页数等信息来定位到每一张具体图纸或每一份工程档案，这种传统的管理方式会带来一系列的弊端，如传递过程中信息易丢失、查询工作量大、修改过的图纸难以追溯到原始版本、难以实现历史版本管理等。

本文通过大量分析行业内设计图纸及工程档案信息，制定工业互联网标识编码，建立标识编码系统，并以机荷高速图纸及档案资料管理为模板，进行验证。通过保证编码的唯一性、稳定性，使得每一张图纸每一份工程档案对应唯一的身份符号，实现信息的唯一性和稳定性，便于数据在各个阶段和角色中精准且高效地传递，还可保证后期变更图纸可追本溯源。最终实现设计图纸及工程档案与工程建设、养护、运营各阶段精准对接，为工程项目的全生命周期管理和智能化服务奠定基础。

工业互联网二级节点标识解析体系建设完成之后，将融合区块链技术引入星火·链网，区块链时间戳、分布式存储特性，使得每份图纸档案的信息都能够通过区块链平台进行认证，相关单位可经过授权成为相应密钥的认证方，进而读取相应数据，为后续质量问题、图纸管理等提供可靠的追溯依据，建立参与各方信任体系。

2  建设阶段工业互联网标识解析体系应用

2.1  智能建造预制构件标识应用

装配式预制构件在交通工程建造全生命周期业务开展过程中均有参与，然而在实际施工过程中常常存在参与各方缺少有效沟通、项目信息共享程度低、项目协同效率低下、项目运作成本高等问题[3]。

针对上述问题，从装配式结构的制造端开始建立基于工业互联网的标识解析体系，利用工业互联网唯一标识将预制构件生产、运输及施工管理三个阶段的信息进行整合，将构件生产过程信息（包括隐蔽验收、生产质检、生产库存等）、构件运输过程信息（包括出厂管理、运输跟踪等）、构件施工过程信息（包括进场管理、进场质检、吊装管理等）汇总到统一的工业互联网标识解析二级节点（交通基础设施）平台[4]，将预制构件信息进行统一保存，实现预制构件全生命周期的管理。为预制构件项目各方提供一个信息共享、有效沟通、项目协作的管理手段，生产流程如图1所示。

下面以机荷高速施工中典型的桥梁墩身装配为例，详细阐述工业互联网唯一标识在预制构件的隐蔽验收、生产质检、生产库存、出厂管理、运输跟踪、进场管理、进场质检、吊装管理、灌浆施工等流程中的应用。

2.1.1  隐蔽验收

钢筋绑扎结束且完成隐蔽工程验收，在浇筑混凝土之前将内置工业互联网唯一标识的RFID芯片绑扎于钢筋笼上，通过RFID标签扫描，将隐蔽验收信息（包括钢筋及隐蔽工程验收结果等）录入信息管理平台。

2.1.2  生产质检

浇筑混凝土生产完毕后，通过RFID标签扫描，从信息管理平台中读取唯一标识相应的预制构件信息，核对隐蔽工程验收信息，如无问题则录入生产质检信息（包括混凝土级别、构件尺寸等质检结果数据），完成构件生产质检信息的记录。

2.1.3  生产库存

质检完毕后，将构件转运至构件堆放场地，同时根据RFID标签扫描获得的唯一标识录入生产库存信息，包括堆放场地编号、堆放责任人等。

2.1.4  出厂管理

构件出厂时，将唯一标识和构件出厂登记、车辆信息（包括车牌号、司机姓名等信息）进行关联。

2.1.5  运输跟踪

通过GPS等方式对还未进场的构件运输车辆进行位置跟踪，同时将位置信息实时上报平台，运输过程中可查询出厂车辆位置信息及其所载构件信息。

2.1.6  进场管理

通过唯一标识，对进场车辆进行核对，对车载预制构件进行清点及登记进场，并记录入场信息[5]。

2.1.7  进场质检

通过唯一标识，获取构件生产信息并进行核对，完成后对相应质检信息（包括外观尺寸、预埋件、堆场区域、进场质检结果等）进行录入。

2.1.8  吊装管理

吊装前通过唯一标识，核对吊装构件信息，确定信息无误后进行构件吊装。吊装完毕后，录入构件的吊装信息，包括吊具安装、划线定位以及吊装验收结果。

2.1.9  灌浆施工

通过唯一标识关联构件灌浆施工信息，包括灌浆队伍、温度、接头试验、灌浆料型号、灌浆量、作业时间以及灌浆验收结果。

2.2  智慧工地试验室标识应用

工地试验室顾名思义是要在工地对现场施工的过程、成品材料等进行试验检查，确认工程材料是否满足规范和标准的要求，判定是否开展下一步工序，确保工程实施过程中的安全性和稳定性。

当前的工地试验室存在着诸多问题，如因试验检测人员业务能力较差而导致试验结果不准确；试验检测环境不符合要求；试验测试工作量与实际不符；试验检测台账、原始记录不完善、不真实等[6]。针对上述问题，在工地试验室中利用工业互联网唯一标识，以二维码方式为试验室中各类抽检试验赋予唯一的身份标识，用于从样品制作到最终试验报告存档全过程的跟踪管理和信息分享，有效解决行业内数据不准确、数据造假等问题，打造行业智慧试验室。

下面以机荷项目中最具典型性的水泥混凝土材料生产过程中的第三方检测抽检为例，说明工业互联网标识在工地试验室中的应用过程。

2.2.1  取样

水泥混凝土拌合站按生产批次抽检样品，现场取样过程由监理单位监督，并利用工业互联网唯一标识制作相应样品的二维码，通过二维码识别，将样品信息及取样过程信息（包括样品厂家、水泥标号、监理单位及监理工程师等）记录到平台，如图2所示。

2.2.2  样品制作

取样后，在拌合站现场试验室由施工单位制作混凝土试件，试件样品成型制作过程中，在项目监理单位或试验检测单位的监督下，在试件上留下具有唯一标识的二维码标签，以避免后续样品被掉包，同时对该批产品的原材料来源、配比、生产日期、成型日期、生产工艺等信息进行录入。

2.2.3  样品流转

样品成型后送到第三方試验室，收样人员通过读取二维码来识别工业互联网唯一标识，核对样品取样及制作过程的相关信息，确认无误后将样品登记入库并记录样品入库信息。

2.2.4  样品检测

如若样品达到养护龄期，试验人员可通过唯一标识获取样品信息，对试验阶段试样的试验时间、试验设备、试验过程情况、试验结果等关键信息进行录入。

2.2.5  试验报告编制

试验完成后编制试验报告，编写人员通过唯一标识获取样品试验信息，并将试验报告关联唯一标识录入平台。

2.2.6  应用价值

借助工业互联网唯一标识，将唯一标识码应用于工地试验室的管理中，提高了试验检测工作的标准化、信息化水平。有了唯一标识可有效避免抽检样品被替换、生产，以及试验阶段信息无法共享，构件质量问题无法溯源等问题的出现。保证了样品制作过程、检测过程、试验结果等各生产环节信息的准确性，实现了信息的高效检索和试验全过程的问题追溯，对于提升工程项目质量具有重大意义。

3  养护阶段工业互联网标识解析体系应用

3.1  交通基础设施资产管理

公路的建设发展不仅使人们的生活环境得到了改善，也为人们的日常出行提供了便利。随着公路信息化建设的不断发展，公路资产管理问题也开始日益显现。当前交通基础设施资产管理主要存在设施量大、管养成本高、基础设施分类复杂以及公路所有权不清晰、基础设施管理体系不完善等问题[7]。针对上述问题，在公路养护阶段通过工业互联网标识解析技术对交通基础设施进行编码，打破公路养护业务生命周期资产管理瓶颈，保证各阶段的数据有据可依，养护质量稳步攀升，实现养护管理体系化。

3.1.1  资产盘点

交通基础设施包括道路设施、机电设施；道路设施包括路线、桥梁、隧道、边坡、涵洞等；机电设施包括路灯、车辆检测器、视频监控、可变情报板、车牌识别系统等[7]。对这些设施进行分类后，再按照“业务编码”字段将所有设施的唯一标识录入平台进行管理。进行基于工业互联网唯一标识的资产录入时，会同时录入设施的一些基本信息（设施的管理单位、承建单位、设施的类别、等级、位置坐标等），在平台内进行统一的管理，如图3所示。

3.1.2  日常巡查

二级节点平台对基础设施进行分类后可做统计，便于跟踪设施状况、使用程度、修复情况等。工业互联网标识解析系统的引用，大大方便了对这些资产的跟踪、检测及报修维养，同时便于不同管养阶段不同系统之间的数据交换。以交通基础设施行业日常养护为例，分类管理后会按照不同等级制定不同的巡查检查频率，巡查员按照计划进行巡查，巡查到对应设施时，扫描设施二维码（二级节点标识码）签到或者平台根据系统内构件坐标位置判断自动签到。

3.1.3  病害快速定位

巡查过程中如发现设施有病害，可扫码解析构件的标识编码，从平台中获取相关维修历史，以及材料、设备、巡查情况等信息，根据这些基本信息判断病害的严重程度后进行上报，病害信息中会包含对应设施二级节点标识编码以及病害的一些基本信息、维修建议等。巡查过程中发现有病害时，可以在此设施的二级节点平台模型上找到病害的具体位置，精确到构件，点击后上报病害，如图4所示。

3.1.4  维修保养

资产管理单位收到上报的病害后，二级节点平台会根据病害的类型、严重程度、构件历史维修记录等制定维修计划（如保养/保洁、应急抢修、小修等），内业人员制定维修计划，申报审批通过后，外业的施工人员会收到维修通知，维修通知单中包含设施信息（业务编码）、维修方法、维修期限等信息，施工人员根据规定处理完病害后，内业人员开始做验收申请，整个流程形成闭环保障维修任务的圆满完成，并可在二级节点平台上实时查询维修进度，极大地提高了维修保养的效率，如图5所示。

大量的基础设施二级节点录入平台后，可有效提高维修人员对基础设施相关数据的获取效率，在节约成本的同时大大提高了资产管理效率。针对基础设施资产管理主要存在的问题，基于二级节点公有云云端部署特点能有效解决基础设施数量庞大分布极其分散的问题，同时由于二级节点是连接国家节点的标准，能统一各地管理标准、数据标准，有利于不同地区的数据共享和系统集成。

3.2  基础设施监测设备数据管理

桥梁、隧道作为交通工程项目中的主要地面交通类型，其排布密集且施工技术难度较大。随着交通行业信息化技术的不断发展，桥梁及隧道健康监测业务已经广泛地应用于国内多数大、中型项目施工建设和养护阶段[8]。现阶段的设施健康监测系统普遍存在监测数据无法共享，监测数据难于准确反映监测构件实际情况等问题。综上，本文结合机荷项目健康监测实情，通过工业互联网标识解析技术，提高监测数据的准确性和实用性，保证工程稳定实施。

3.2.1  感知设备

安装用于监测受压、沉降、变形及扰动量等各类传感器，检测桥墩、桥梁等在变形中的微变过程，通过对各类传感器关联工业互联网唯一标识，进行传感器感知设备的管理，快速获取传感器类别、厂家等信息。

3.2.2  数据收集

结合二级节点平台将感知设备联网，将采集的数据传回平台，将数据和设备的工业互联网统一标识进行关联；当传感器数据发生异常时，业务人员可通过感知设备的唯一标识及数据关系，追溯数据出现异常的环节，分析数据发生异常的原因，最终判断出是桥梁结构异常还是感知设备传输异常。

3.2.3  数据分析和共享

感知设备数据中心对数据进行处理分析，分析结果返回关联到唯一标识，对桥梁进行预警、控制及辅助决策，同时可将同一空间区域内的所有被监测桥梁形成一个网络体系，基于唯一标识对数据进行共享与分析，实现对系统的监测与控制，如图6所示。

采用较多类型的传感器对桥梁、隧道状态进行实时数据监测与数据分析，同时借助工业互联网唯一标识，一定程度上提高了数据的标准性和准确性，可为设施维护人员的日常维护工作提供一定的帮助，同时也更加有效地保障了设施自身结构的安全与稳定，保证了人员及财产的安全。

4  结  论

本文剖析了工业互联网标识解析二级节点业务的必要性。以机荷项目为例阐述了工业互联网标识解析二级节点（交通基础设施）在工程各阶段的建设内容和应用。后续计划将其与云基智慧工程股份有限公司现有的各类全生命周期管理平台相融合，一并接入国家工业互联网标识解析体系当中，为企业和普通用户提供灵活的标识编码注册和标识解析服务，助力于机荷高速项目数字化应用落地实施和交通基础设施行业的数字化转型。

参考文献：

[1] 朱辉杰.中国工业互联网应用试点示范项目地图（二） [J].智能制造，2020，293（3）：23-28.

[2] 吳志强，李国庆，张玉鲁，等.轨道交通行业基于Handle体系的标识解析应用研究 [J].电子技术与软件工程，2021，210（16）：207-209.

[3] 邱暾.工业互联网在高速公路数字化场景下的适配与应用研究 [J].北方交通，2022，351（7）：72-76.

[4] 张楠.工业互联网标识解析体系建设稳步推进 [N].中国工业报.2022-03-22（3）.

[5] 吴喆，罗冠洲，林兵.工业互联网标识解析二级节点运营规范体系研究 [J].中小企业管理与科技：下旬刊，2021，663（10）：167-169.

[6] 刘文军，陈晨，袁雪腾，等.工业互联网标识解析公共支撑平台设计研究 [J].信息通信技术与政策，2021，328（10）：18-24.

[7] 《工业互联网标识解析安全白皮书（2020）》正式发布 [J].信息安全与通信保密，2021，327（2）：53.

[8] 谢家贵，齐超，朱佳佳.工业互联网标识解析体系架构及部署进展 [J].信息通信技术与政策，2020，316（10）：10-17.

作者简介：孙侨（1995—），女，汉族，广东深圳人，BIM咨询工程师，硕士研究生，主要研究方向：BIM信息化、结构工程。

收稿日期：2023-01-12