高速公路建设阶段数字化管理平台研究与设计

黄 媛,谢光星,李 军

(贵州高速公路集团有限公司,贵州 贵阳 550000)

0 引言

近年来,我国交通运输行业的蓬勃发展,交通基础设施建设逐年完善,已基本实现了全国高速公路“覆盖成网”。当前,随着我国交通强国建设进程的不断推进,在建高速公路数量和里程也在不断增加,传统的高速公路建设项目管理模式已经不能适应当前智慧高速数字化发展需求,后高速时代高速公路建设项目数字化转型管理逐步提上日程[1]。同时,随着我国高速公路“建管养一体化”发展要求的提出,如何推动高速公路建设期全过程数据到运营、养护工作中的平滑过渡,为后期高速公路的运营、养护管理工作提供数据支撑也是促进高速公路建设项目管理数字化转型发展的重要内容[2]。

1 高速公路建设阶段管理现状分析

高速公路工程作为带动国家、地方经济发展的重大项目,在设计标准、耐久性及配套辅助设施等方面要求较高,涉及部门众多,体系转化复杂且烦琐。同时,随着我国智慧交通基础设施建设的不断完善,对在建高速公路整体的服务性和功能性要求更高。相较于一般工程建设类项目,从高速公路工程建设的角度来看,高速公路工程项目大多是在更为复杂的自然和社会环境下进行建设的,整体的建设周期更长、投入资金更多、内部结构更复杂、技术要求更高;影响建设过程的因素较多,且对工程项目实施质量、资料存档、流程完善以及现场安全要求也更为严格[3]。从信息数据角度来看,高速公路工程由于涉及面广,整个建设周期涵盖的数据量庞大,对工程项目数据采集及时性、数据分析准确性和数据处理高效性等要求较高;且工程数据还存在数据类型多样化的特点,既有结构化数据,又有非结构化数据,整体数据集商业价值高,更加考验建设项目管理人员的综合管理水平和能力[4]。

目前,在国内高速公路建设阶段信息化管理中,大部分信息化管理平台主要以业务需求为方向,缺少以高速公路建设期数据为中心的建设管理平台研发,未实现各管理部门之间的数据关联与共享以及“建管养”不同时期之间的数据联动转化,很难为后期运营管理提供准确、标准、全面的数据支撑。另外,现有高速公路建设项目管理系统大多独立存在,系统间难以实现数据共享和交换,信息孤岛现象较为普遍,海量数据得不到科学管理,信息资源未能得到有效整合[5]。

2 高速公路建设阶段数字化管理需求分析

2.1 统一的高速公路建设工程数字化管理模式

在传统的高速公路建设项目信息化管理模式中,单个项目通常以总体工程计划为核心进行管理,通过将总体工程分解为若干个子任务,按照不同需求和建设要求对各子任务进行工程拆分实施[6]。在该种模式下,由于参建单位多,不同板块管理系统形式各异,管理系统各自独立、数据隔离、功能不全、效能不高,难以将建设项目进度情况与数据集进行有效汇集,且各板块的信息处理和数据整合难以实现,系统间整体融合贯通能力差[7]。如何促进各系统有效集成、搭建覆盖全生命周期、全要素的数字化管理平台是解决高速公路数字化管理问题的关键要素。

2.2 高效的项目管理协同联动机制

高速公路工程建设特点是地形、地质条件复杂,工程点多线长,工期紧、进度管控难,工程体量大,参建方多、项目协同管理难,依靠传统的管理协同及管理模式,难以保障项目的及时有效沟通[8]。数字化管理平台的建设需要将管理理念和方法与新一代信息技术相结合,通过顶层规划,建立统一的技术标准、数据结构、数据标准、接口规范,构建各参建方间相关业务的沟通闭环,加快工程项目各种信息的流转速率,提升项目管理的信息化水平,降低管理成本。

2.3 协同共享的数据全生命周期应用体系

目前,高速公路建设期的数据采集与存储工作主要结合建设期项目管理需要进行,围绕建设期项目进度、质量、安全等管理工作的需要进行重点数据采集[9],忽略后期运营、养护管理的相关要求,导致建设期采集数据对于后期的运营、养护工作支撑力度不够,数据可用性不高,缺乏数据中心汇聚整合,存在信息孤岛,未能实现信息融合和价值体现。因此,亟需在建立数字化标准体系的基础上将数据进行汇聚利用,构建满足高速公路建设工程全生命周期管理的大数据中心和数据链,以驱动建设阶段工程数字化管理效率的提升。

3 高速公路建设阶段数字化管理平台

3.1 基于“1+N”架构的高速公路建设阶段数字化管理平台

平台围绕高速公路智能化转型发展和后高速时代“建管养一体化”需求,依托高速公路建设工程领域的行业特点,从高速公路建设项目数字化管理的实际需求出发,充分利用计算机和通信技术,通过将高速公路建设项目全生命周期管理连接在一个结构合理、数据共享程度高、严谨高效的数字化管理平台下,实现对高速公路建设项目的现代化、科学化、智能化和规范化管理,以达到提高各级部门工作效率、管理水平以及投资效益的目的。平台通过采用平台+子应用系统的架构体系,总体架构如图1所示。该架构通过一个平台完成项目管理期合同、质量、安全、进度、计量、变更、现场监控、决算、竣工档案等24个业务整合,基本涵盖了建设项目的全业务、全阶段的管理,满足不同业务之间的协同管理,实现“业务协同、管理集中、决策支持、服务敏捷”的高速公路建设阶段数字化管理。

图1 平台总体架构

3.2 服务于全生命周期的建设期数据采集体系

数据采集体系以高速公路不同发展时期的数据应用需求为主线,以数据需求标准为基础,针对高速公路建设项目建设期数据采集需要,基于高速公路建设期数据采集相关要求,结合公路后期运营养护数据要求,获取服务于全生命周期的建设期数据采集要求,以该数据采集要求为基础,融合应用物联网、传感器、云计算等技术,构建全面数据采集网,实现建设期项目数据的标准化采集,为项目建设管理和后期运营养护提供数据支撑[10]。高速公路建设项目建设期项目数据过渡如图2所示。

图2 高速公路建设项目建设期项目数据过渡

3.3 跨部门、多业务数据共享体系

跨部门、多业务数据共享体系以高速公路建设项目数据中心为基点,统一数据规范,打通数据链,建立一数一源,基础数据一次录入,过程数据重复利用,实现管理流程闭环;内业外场应用紧密结合,为数据分析挖掘提供完整的数据基础,通过数据中心将不同业务系统之间的数据打通,确保基础数据、过程数据只有一个源头,同时打破、改变既有系统之间割裂和数据冲突的混乱局面;基于统一分部分项工程划分结构树,高速公路建设参与的各方都可以在授权范围内从工程、业务、单位、人员、时间等多个维度在系统中进行业务数据查询、统计、分析;同时,各参建单位的业务人员在各自业务范围内进行业务上报,系统自动将业务数据按照统一部分项工程划分结构树进行归类存储,确保业务的脉络清晰、数据精确,建立跨部门、多业务之间的数据共享体系。数据中心数据资源汇聚如图3所示。

图3 数据中心数据资源汇聚

4 结语

当前高速公路建设项目数字化管理探索主要是以高效、快捷、安全为目标,为了进一步推动高速公路建设项目的全生命周期数字化管理,搭建多方参与协同共享模式,推动高速公路“建、管、养、运、服一体化”发展,本文围绕高速公路建设阶段管理现状及需求分析,以建立和完善高速公路建设的协同化管理和数据共享体系为研究重点,提出了基于“1+N”架构的高速公路建设阶段数字化管理平台,通过信息技术手段实现高速公路建设项目全生命周期标准化、智能化管理,有效提升了高速公路建设项目管理效率,并降低了管理成本。