陳曼妮

(合肥工業(yè)大學 管理學院，安徽 合肥 230009)

0 引 言

截至2019年，我國境內(nèi)高速公路里程已超14萬km。隨著通車里程的快速增長與高速網(wǎng)絡建設的日趨完善，以及路面荷載的不斷增加，高速公路從密集建設期逐漸轉(zhuǎn)向養(yǎng)護高峰期。相對于其他發(fā)展成熟的行業(yè)，高速公路養(yǎng)護信息化、智能化建設不足，工作模式傳統(tǒng)，養(yǎng)護決策依賴于人的經(jīng)驗與判斷，管理效率與科學決策能力逐漸跟不上養(yǎng)護需求。通過信息技術改變養(yǎng)護管理工作模式，拓展管理邊界，降低成本，提質(zhì)增效，是研究高速公路養(yǎng)護管理信息系統(tǒng)的意義所在。

1 高速公路養(yǎng)護管理信息系統(tǒng)建設現(xiàn)狀

近些年來，我國多個省市都在積極探索開發(fā)“互聯(lián)網(wǎng)+”養(yǎng)護管理新模式，部分地區(qū)已進入實際應用階段?；谟嬎銠C技術，結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等高新IT技術打造的高速公路養(yǎng)護管理信息系統(tǒng)旨在實現(xiàn)養(yǎng)護數(shù)據(jù)實時、統(tǒng)一、長期的有效存儲，便于查詢、利用、分析與共享，為養(yǎng)護管理提供科學預測與決策支持[1]。然而在實際運用中，依舊存在諸多問題。

1.1 頂層規(guī)劃設計不足

按照不同規(guī)模與層次，養(yǎng)護管理系統(tǒng)分為網(wǎng)級系統(tǒng)和項目級系統(tǒng)。網(wǎng)級管理系統(tǒng)是基于整個路網(wǎng)確定養(yǎng)護需求，對養(yǎng)護資金優(yōu)化配置的宏觀分析及決策的系統(tǒng)。項目級系統(tǒng)是針對具體路段進行管理，根據(jù)養(yǎng)護內(nèi)容又涉及日常養(yǎng)護項目、預防性養(yǎng)護項目、修復養(yǎng)護項目等子系統(tǒng)。受管理模式、投資力度等因素制約，現(xiàn)有養(yǎng)護信息系統(tǒng)建設側(cè)重點不同，有些管理系統(tǒng)的建設僅局限于某一具體路段，未能做到網(wǎng)級與項目級系統(tǒng)的全面開發(fā)與有機結(jié)合。養(yǎng)護信息系統(tǒng)在建設規(guī)劃階段應充分考慮網(wǎng)級與項目級系統(tǒng)的建設需求，對業(yè)務范圍、業(yè)務流程、功能設置、數(shù)據(jù)處理與交互等內(nèi)容要進行詳細的調(diào)研，避免因規(guī)劃疏漏導致系統(tǒng)建設工作的反復與延誤。而由于系統(tǒng)開發(fā)一般依賴于第三方軟件公司，開發(fā)人員并未參與養(yǎng)護工作，對業(yè)務流程、功能需求并不能準確了解，需要管理單位充分做好對各養(yǎng)護參建單位、目標用戶需求的調(diào)研論證工作，并在系統(tǒng)搭建過程中深度參與，及時反饋。

1.2 缺少統(tǒng)一規(guī)范和標準

養(yǎng)護工程內(nèi)業(yè)資料目前沒有統(tǒng)一的標準和規(guī)范，各養(yǎng)護單位參照建設工程構建自己的資料體系，數(shù)據(jù)錄入標準及格式不盡相同。養(yǎng)護數(shù)據(jù)亦具有多源、異構、規(guī)模大的特點，從來源上看，有業(yè)主單位數(shù)據(jù)、監(jiān)理單位數(shù)據(jù)、施工單位數(shù)據(jù)、路段所屬管理單位數(shù)據(jù)等，在表現(xiàn)形式上有數(shù)值數(shù)據(jù)和邏輯數(shù)據(jù)[2]。在長期的養(yǎng)護過程中，各參建單位不斷變化，形成基于不同設計、繁雜多源的海量數(shù)據(jù)，難以利用。不同開發(fā)單位、不同軟件開發(fā)的養(yǎng)護管理系統(tǒng)，使用的接口協(xié)議與數(shù)據(jù)規(guī)范不同，導致系統(tǒng)間數(shù)據(jù)不能直接融合；從系統(tǒng)、模塊到不同終端間數(shù)據(jù)格式與標準也不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)兼容存在問題，造成信息流通交互困難[3]，需要二次開發(fā)。這些都增加了系統(tǒng)開發(fā)的難度，也增加了后期維護成本。從建設到養(yǎng)護、運營，建立統(tǒng)一規(guī)范和標準，規(guī)范和指導公路信息基礎設施和系統(tǒng)的規(guī)劃設計、建設、運行維護，打破資源壁壘，有利于在未來構建高速公路綜合型信息化管理平臺，實現(xiàn)“智慧公路”。

1.3 數(shù)據(jù)采集、開發(fā)、利用不足

對于養(yǎng)護管理而言，養(yǎng)護數(shù)據(jù)分為靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)兩個部分。靜態(tài)數(shù)據(jù)包括路段基礎信息，如路線、里程、基礎設施、管理單位等，以及高速公路建設過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)[4]。由于長期以來“建養(yǎng)分離”，在早期建設轉(zhuǎn)養(yǎng)護過程中，建設期數(shù)據(jù)未能得到及時、完整的保存與數(shù)字化，造成養(yǎng)護管理基礎數(shù)據(jù)缺失，對于后期養(yǎng)護科學決策非常不利。動態(tài)數(shù)據(jù)包括路面巡查、病害信息、維修記錄、實驗檢測數(shù)據(jù)以及后評價等隨時間增長的信息?；谝苿踊ヂ?lián)網(wǎng)技術開發(fā)的移動數(shù)據(jù)采集手機APP已在養(yǎng)護管理中投入使用，可自動定位并生成樁號信息，然而受高速公路路網(wǎng)樁號編制不夠準確以及山區(qū)等復雜環(huán)境對信號接收產(chǎn)生影響等因素限制，手機APP定位常常出現(xiàn)樁號偏離或無法定位的情況，需要手動修正或錄入，操作不便，不利于應用推廣。

目前養(yǎng)護管理系統(tǒng)中存儲的數(shù)據(jù)信息主要為目標的位置信息，空間關系、屬性信息缺失或未能有效關聯(lián)，病害、作業(yè)點的地理特征得不到描述，未能根據(jù)業(yè)務需求建立大數(shù)據(jù)分析模型，專家知識庫尚未形成。系統(tǒng)的主要應用還停留在養(yǎng)護數(shù)據(jù)的存儲、查詢與統(tǒng)計，而養(yǎng)護資金優(yōu)化配置、路面使用性能評價與預測、養(yǎng)護方案制定等智能化功能還在探索建設中[5]。

2 養(yǎng)護管理信息系統(tǒng)建設實踐

經(jīng)原安徽省高速公路控股集團與安徽省交通投資集團合并重組，安徽省交通控股集團有限公司于2014年底成立，成為全省統(tǒng)一的高速公路投資運營管理平臺，其下屬單位養(yǎng)護管理中心承擔了省內(nèi)4 421 km高速公路路面及跨江長大橋梁的養(yǎng)護管理工作。隨著省內(nèi)高速公路的快速發(fā)展，養(yǎng)護體量不斷擴大，對養(yǎng)護管理效能也提出了更高的要求。近些年來,養(yǎng)護管理中心在高速公路智能化養(yǎng)護方面積極探索與實踐，建成了一套綜合性養(yǎng)護管理系統(tǒng)——智能化養(yǎng)護平臺，并投入使用。

根據(jù)高速公路養(yǎng)護項目分類、業(yè)務流程及工程管理關鍵點，智能養(yǎng)護平臺設置了養(yǎng)護決策、項目管理、大中修養(yǎng)護管理、日常養(yǎng)護管理、預防性養(yǎng)護管理和視頻監(jiān)控等多個子系統(tǒng)。其中大中修養(yǎng)護管理系統(tǒng)下設實驗室管理系統(tǒng)、拌和站生產(chǎn)管理系統(tǒng)和質(zhì)量管理系統(tǒng)，從原材料進場、混合料生產(chǎn)到前場施工進行跟蹤管控[6]。

圖1 智能養(yǎng)護平臺組織結(jié)構圖

2.1 項目管理系統(tǒng)

對養(yǎng)護工程項目基礎信息進行集中管理，并與各項目數(shù)據(jù)共享，包括合同信息、立項管理、預算管理、過程(計劃)管理、監(jiān)理管理、養(yǎng)護設計、后評價管理等模塊，能實時統(tǒng)計各項目預算及合同執(zhí)行情況，收集后評價數(shù)據(jù)，還可以對監(jiān)理等第三方進行線上考勤、考核等管理。

2.2 養(yǎng)護決策系統(tǒng)

養(yǎng)護決策系統(tǒng)涵蓋網(wǎng)級與項目級兩個層面，通過對路面狀況評價與預測、養(yǎng)護資金需求分析，以實現(xiàn)為省內(nèi)路網(wǎng)養(yǎng)護規(guī)劃、資金配置和為具體路段養(yǎng)護計劃制定提供決策依據(jù)。目前養(yǎng)護決策系統(tǒng)已進入驗證階段，決策結(jié)果與路段實際施工情況基本符合，智能化成果較為顯著，但仍需進一步優(yōu)化。

2.3 大中修管理系統(tǒng)

通過對拌和站安裝監(jiān)控、為試驗儀器配置接口、在施工機械上配置數(shù)據(jù)采集終端設備，實現(xiàn)從材料生產(chǎn)到現(xiàn)場施工的全方位監(jiān)控與數(shù)據(jù)收集、上傳，并在各個子系統(tǒng)中完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析與預警，可以提高生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，降低人力成本與數(shù)據(jù)造假風險。采集到的數(shù)據(jù)真實、有效，為養(yǎng)護方案技術分析與后期決策提供支持。

日常養(yǎng)護系統(tǒng)與預防性養(yǎng)護系統(tǒng)根據(jù)工作流程設置功能模塊，實現(xiàn)線上閉合管理；安全管理系統(tǒng)提供施工信息、管理文件的發(fā)布，以及資料審批與過程管控記錄等，實現(xiàn)了安全管理資料的電子存儲。

3 新一代信息技術在養(yǎng)護管理中的應用

與鐵路、民建等行業(yè)相比，我國公路信息化起步較晚，公路工程從設計、建設到管養(yǎng)運營等階段，管理相對獨立，跨單位、跨系統(tǒng)信息獲取存在障礙，信息傳遞效率低，歷史資料利用困難。融合新一代互聯(lián)網(wǎng)及數(shù)字化技術打造綜合性公路工程信息化平臺是未來發(fā)展趨勢。

3.1 GIS技術服務

利用GIS數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對地理數(shù)據(jù)的空間信息和屬性信息的整合、存儲，對病害、作業(yè)點進行多方位的信息記錄,形成屬性表，實現(xiàn)基于位置與屬性的雙向查詢、統(tǒng)計、分析；通過GIS強大的空間分析能力及可視化功能，進行路面狀況評價與預測、施工現(xiàn)場安全及應急管理等。

3.2 BIM技術

BIM技術在工程設計建造過程中可以對項目所有相關信息進行整合，并在項目設計、施工、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞[7]。從公路全生命周期出發(fā)，通過BIM技術，將公路設計、建設、養(yǎng)護管理進行整合，控制工程信息的采集、加工、存儲和交互，構建信息的創(chuàng)造、傳遞、評估和利用的良性循環(huán)機制[8]。

3.3 5G技術

5G具有傳輸速率高、低延時、連接容量大、可靠性高等特點[9]。在養(yǎng)護信息化管理中，基于5G開發(fā)的終端設備將打破有線網(wǎng)絡連接與傳輸?shù)木窒扌?，?jīng)移動互聯(lián)網(wǎng)進行連接、組網(wǎng)，通過無線跟蹤、無線控制、無線傳輸，對工程進行全方位動態(tài)管控以及在線解決問題。面向5G的高精度融合定位技術將在精度及覆蓋范圍上實現(xiàn)定位性能的整體提升[10],未來基于移動端的野外數(shù)據(jù)采集將更加便捷、準確，提高數(shù)據(jù)的真實性及利用率。

4 結(jié)束語

隨著我國高速公路的蓬勃發(fā)展、養(yǎng)護工作的不斷深入，信息系統(tǒng)將在養(yǎng)護管理中扮演越來越重要的角色，新技術、新產(chǎn)品的出現(xiàn)也為養(yǎng)護管理信息化建設提供了新的思路和更廣闊的應用前景。然而，目前需要解決的問題還有很多，需要建立行業(yè)信息化建設規(guī)范來統(tǒng)籌發(fā)展，加大資金投入在技術融合上做進一步探索與開發(fā)，優(yōu)化業(yè)務流程，明確職責，真正實現(xiàn)高速公路養(yǎng)護管理的現(xiàn)代化、科學化與智能化。