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目前，我國(guó)高速公路的隔離帶和路側(cè)埋設(shè)了幾百萬(wàn)公里的硅芯管通信管道，敷設(shè)了上百萬(wàn)公里的光（電）纜，光（電）纜承載著高速公路的通信、監(jiān)控、收費(fèi)、供電等業(yè)務(wù)。同時(shí)，電信、移動(dòng)、聯(lián)通、廣電、部隊(duì)等單位又租用了高速公路的管道，隨著5G時(shí)代到來(lái)，運(yùn)營(yíng)商必將大量租用通信管道。因此，通信管道的施工質(zhì)量關(guān)乎信息時(shí)代發(fā)展。

通信管道敷設(shè)是高速公路機(jī)電工程的重中之重，也是高速公路機(jī)電系統(tǒng)后期能否正常使用的基礎(chǔ)。通信管道沿高速公路布置，貫穿整條高速，往往跨越幾個(gè)省市，跨越不同地形及氣候區(qū)域，并且在施工過(guò)程分成若干標(biāo)段，通信管道在機(jī)電系統(tǒng)施工中面臨著覆蓋面廣、監(jiān)管困難、質(zhì)量難以把控的困難。因此，需要對(duì)管線敷設(shè)施工、管線養(yǎng)護(hù)、管道租賃幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，探討出一套能夠?qū)Ω咚俟吠ㄐ殴艿肋M(jìn)行監(jiān)測(cè)的診斷的系統(tǒng)，對(duì)管線敷設(shè)→管線養(yǎng)護(hù)→管道租賃整個(gè)全生命周期進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為高速公路管理單位提供通信管道質(zhì)量的全程數(shù)據(jù)支撐和輔助決策依據(jù)。

1 管線施工

1.1 開(kāi)挖溝槽

首先進(jìn)行放線定位，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，在地面上撒灰線，控制好開(kāi)挖位置，然后使用機(jī)械進(jìn)行溝槽開(kāi)挖，在挖溝槽過(guò)程中嚴(yán)禁超挖，并且預(yù)留30cm人工整平，達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度、寬度后鋪一層細(xì)沙作為硅芯管的保護(hù)墊層。

開(kāi)挖完成后對(duì)溝槽質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，使用塔尺或鋼卷尺測(cè)量溝槽截面尺寸，并將測(cè)量結(jié)果匯總成表格、數(shù)據(jù)分析圖，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，綜合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，指導(dǎo)后續(xù)施工。現(xiàn)場(chǎng)抽取1km實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，深度、寬度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析見(jiàn)圖1、圖2。

圖1、圖2數(shù)據(jù)顯示溝槽開(kāi)挖符合設(shè)計(jì)要求，誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)。這說(shuō)明選取的施工方法，施工工藝符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，滿足施工要求，并且能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖1 深度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析（單位：cm）

圖2 寬度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析（單位：cm）

1.2 硅芯管鋪設(shè)

（1）按施工圖圖紙要求埋設(shè)管道，并使每一段落具有形成一個(gè)單元所需的管孔數(shù)。（2）硅芯管的接續(xù)采用專用接頭接續(xù)。將套管兩端內(nèi)壁和插管端部外壁（約10cm）清洗干凈，然后插入專用接頭擰緊，使接頭柔性接續(xù)，從而使之具有良好的密閉性且無(wú)滲透漏現(xiàn)象，防止污水浸入管內(nèi)腐蝕電纜。（3）管道通過(guò)主線中央分隔帶有中墩的跨線橋時(shí)硅芯管利用自身的柔韌性，直接從中墩兩側(cè)繞過(guò)中墩通過(guò)或者利用鍍鋅鋼管橫穿中墩保護(hù)通過(guò)。（4）對(duì)于暗涵（通），硅芯管可利用自身的柔韌性從涵洞或通道頂部通過(guò)。管道的最小曲率半徑不得小于管道外徑的15倍。（5）管道過(guò)大中小橋和橋式通道時(shí)，在橋梁兩端利用硅芯管的柔性調(diào)整管道高程，以電纜橋架做保護(hù)在橋梁中央預(yù)埋的托架上通過(guò)；在橋臺(tái)處硅芯管直接用混凝土包封，并在橋兩側(cè)各10m范圍內(nèi)對(duì)硅芯管進(jìn)行包封保護(hù)。

1.3 管道回填

回填材料選擇中粗砂或者素土回填，分層回填并壓實(shí)。在施工過(guò)程中，未回填完成嚴(yán)禁碾壓；要分段施工，預(yù)留通行便道，防止破壞硅芯管。

2 通信管道后期養(yǎng)護(hù)問(wèn)題

高速公路施工是一個(gè)多工種、多專業(yè)的大型集成項(xiàng)目，包含綠化工程、防護(hù)工程、路基工程、路面工程、橋梁工程、隧道工程等，需要多隊(duì)伍協(xié)同作業(yè)、交叉作業(yè)，容易發(fā)生通信管道挖斷、破壞等情況。若是在用的光纜出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)橛绊懻Ｊ褂?，所以能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)；而如果破壞的是閑置的管道，那么不易發(fā)現(xiàn)，等到發(fā)現(xiàn)時(shí)高速已經(jīng)通車，使得后續(xù)吹纜時(shí)吹不通，耽誤工期，造成交通擁堵和事故的概率增加。另外，在通車的高速公路上進(jìn)行搶修危險(xiǎn)系數(shù)大，會(huì)影響車輛正常通行。綜上，施工管道的施工質(zhì)量及后期養(yǎng)護(hù)至關(guān)重要。

3 通信管道后期租賃問(wèn)題

高速公路目前大多敷設(shè)12孔、18孔、24孔φ40mm、φ33mm的硅芯管，初期僅使用到3～5條通信管道，若后期需要新敷設(shè)光纜，因高速公路管理單位和承租方均不能掌握每條管道的質(zhì)量狀況，往往是在剩余閑置的管道中盲目選擇，若出現(xiàn)管道質(zhì)量問(wèn)題，就容易出現(xiàn)糾紛，影響高速公路管理單位的正常租賃業(yè)務(wù)。因此，前期質(zhì)量會(huì)影響到后期運(yùn)營(yíng)，且影響整個(gè)高速公路機(jī)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

4 通信管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

為實(shí)施精細(xì)化管理，最大限度地減少管理所占用的資源和降低管理成本，杜絕返工浪費(fèi)，急需一套能夠?qū)Ω咚俟吠ㄐ殴艿肋M(jìn)行智能健康診斷的系統(tǒng)，從管線敷設(shè)驗(yàn)收→光（電）纜貫穿→管線養(yǎng)護(hù)→管道租賃整個(gè)全生命周期進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為業(yè)主提供通信管道質(zhì)量的全程數(shù)據(jù)支撐和輔助決策依據(jù)。依托現(xiàn)代大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)數(shù)據(jù)處理體系，借助高科技產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)智能健康診斷系統(tǒng)，設(shè)計(jì)思路見(jiàn)圖4。

圖4 診斷系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)圖

在需要監(jiān)測(cè)的管井Az中部署一套可拆卸的前端采集設(shè)備，主要包括1臺(tái)無(wú)線數(shù)據(jù)智能采集終端和多臺(tái)通信型壓力傳感器，并采用鋰電池供電，以保證能實(shí)時(shí)采集多路通信管道的氣壓數(shù)據(jù)；在緊鄰的間隔1000m左右的管井B中設(shè)置打壓口和開(kāi)關(guān)閥門；后端部署1臺(tái)云端計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)系統(tǒng)。云端計(jì)算機(jī)接入Internet互聯(lián)網(wǎng)，用于遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。云端數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)，可查看任一管井、任一方向、任一管道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史測(cè)量數(shù)據(jù)，且界面簡(jiǎn)潔、直觀，在有異常情況發(fā)生時(shí)可報(bào)警提醒工作人員及時(shí)處理數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)系統(tǒng)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，分析出線路是否存在問(wèn)題，以及存在問(wèn)題的具體位置，然后通過(guò)4G或5G網(wǎng)絡(luò)連接手機(jī)，通過(guò)手機(jī)實(shí)現(xiàn)便攜式操作，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位、快速檢修，減少由管線破壞造成的損失。

無(wú)線數(shù)據(jù)智能采集終端可選用井內(nèi)壁掛或井外立桿兩種安裝方式。終端配備一塊工業(yè)級(jí)液晶觸摸屏，可以實(shí)時(shí)查詢多路壓力值，便于施工人員實(shí)時(shí)查看施工過(guò)程中硅芯管打壓情況；通過(guò)觸摸屏可以設(shè)置管路中的壓力上限報(bào)警點(diǎn)，當(dāng)管路壓力出現(xiàn)超壓情況，液晶屏對(duì)應(yīng)通道的報(bào)警指示燈閃爍報(bào)警，同時(shí)采集終端的聲光報(bào)警發(fā)出聲音報(bào)警，提醒施工人員及時(shí)查看情況。同時(shí)，采集終端配備了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，可以將傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)4G或5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或NB-IOT物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸至云端計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程調(diào)度、歷史數(shù)據(jù)查看功能。

通信型壓力傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管路壓力值，并將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸至采集終端，屬于前端一次測(cè)量?jī)x表。從壓力傳感器到采集終端采用RS-485總線的聯(lián)組網(wǎng)方式。多路壓力傳感器經(jīng)過(guò)數(shù)字編碼后，通過(guò)三通防水接線盒接入RS485總線即可。電源及信號(hào)采用并聯(lián)方式連接，極大地方便了現(xiàn)場(chǎng)的施工。根據(jù)每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的不同情況，壓力傳感器的數(shù)量可隨意增加或減少，不受檢測(cè)通道數(shù)的約束。采集終端到上位機(jī)計(jì)算機(jī)采用4G或5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或NBIOT物聯(lián)網(wǎng)傳輸，只需一張手機(jī)卡即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，且不受傳輸距離限制。

5 結(jié)束語(yǔ)

高速公路機(jī)電系統(tǒng)正處于時(shí)代發(fā)展前列，通過(guò)高科技、大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)工程管理數(shù)字化、系統(tǒng)化、快速化，并且通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)分析，做到一有問(wèn)題立即發(fā)現(xiàn)，這樣既能減少損失，又能確保通信管道及設(shè)備正常使用。未來(lái)，相信隨著科技的發(fā)展，通信管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在機(jī)電施工方面的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。