郭家寶， 張子鏡， 黃 超， 譚 翀

(湖南省交通科學(xué)研究院有限公司, 湖南 長沙 410015)

0 引言

進(jìn)一步深化收費(fèi)公路制度改革，取消高速公路省界收費(fèi)站，實(shí)現(xiàn)不停車快捷收費(fèi)，是黨中央、國務(wù)院決策部署的一項重大任務(wù)。在已通車高速公路上施工面臨安全管理難度大、工期緊任務(wù)重、地域廣泛，統(tǒng)一管理復(fù)雜等問題。李欣蔚等[1]設(shè)計了高速路施工車輛監(jiān)測及道路管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對道路堵塞狀況作出預(yù)判，實(shí)時規(guī)劃施工車輛運(yùn)行路線。張志得等[2]設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了建筑施工智能化監(jiān)測預(yù)警管理系統(tǒng)，通過對工期節(jié)點(diǎn)進(jìn)行不同程度的預(yù)警，提高了企業(yè)作業(yè)效率和智能化管理水平。竇勇等[3]設(shè)計了DCM施工管理控制系統(tǒng)，提高了施工管理的自動化性能。萬李烽[4]提出一種基于移動終端APP的高速公路機(jī)電工程智能監(jiān)管系統(tǒng)，通過對機(jī)電工程的有效監(jiān)管，提高機(jī)電工程施工管理效率。劉磊[5]設(shè)計了基于BIM的隧道施工可視化管理系統(tǒng)，利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了隧道管理數(shù)據(jù)的融合，可以幫助企業(yè)更好地完成施工管理。任秋記等[6]利用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鐵路隧道動態(tài)施工管理，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度和成本的實(shí)時監(jiān)控。劉策[7]通過百度API接口進(jìn)行電子地圖開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了基本的地圖瀏覽、全景地圖查看、景點(diǎn)查詢和兩地之間駕車最優(yōu)路徑的選擇。夏軍[8]結(jié)合百度地圖API開發(fā)了快速制圖系統(tǒng)，可以方便快速地制作出各類簡單的行政區(qū)劃圖、衛(wèi)星影像圖和道路交通圖等示意性地圖。于思江[9]設(shè)計了基于LBS(位置服務(wù))的Android校園服務(wù)APP客戶端，為校園提供個性化服務(wù)。

綜上所述，已有很多學(xué)者開發(fā)出了各類施工管理系統(tǒng)，通過API接口開發(fā)出了各種LBS系統(tǒng)，但是在通車路段主線上進(jìn)行施工、管理的系統(tǒng)涉及較少，本文提出的基于LBS施工管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)跨地域?qū)崟r在線遠(yuǎn)程管理，以提高已通車高速路段的施工管理效率和施工安全系數(shù)。

1 基于LBS的施工管理系統(tǒng)架構(gòu)及采用技術(shù)

1.1 施工管理系統(tǒng)功能架構(gòu)

基于LBS的施工管理系統(tǒng)架構(gòu)由施工管理點(diǎn)、施工照片管理、現(xiàn)場交通流管理及其他模塊組成。其中施工點(diǎn)管理模塊、施工照片管理模塊、現(xiàn)場交通流管理模塊3部分運(yùn)用了LBS服務(wù)，為本系統(tǒng)的特色模塊。其他模塊主要實(shí)現(xiàn)次級管理機(jī)構(gòu)的劃分，明確各個機(jī)構(gòu)的職責(zé)，進(jìn)行工期、材料、用戶權(quán)限、派工單、現(xiàn)場、日志以及驗(yàn)收的管理。施工管理系統(tǒng)功能模塊如圖1所示。

圖1 施工管理系統(tǒng)功能架構(gòu)圖

1.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自主建設(shè)運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。用戶只需在手機(jī)上打開位置信息服務(wù)，就能輕松通過北斗系統(tǒng)獲知自己當(dāng)前位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)、海拔高度、速度等信息。北斗系統(tǒng)適應(yīng)野外施工條件，北斗覆蓋區(qū)域均可使用；系統(tǒng)設(shè)備擴(kuò)展性好，北斗衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集可以擴(kuò)展應(yīng)用提升時空精準(zhǔn)度；系統(tǒng)設(shè)備能夠重復(fù)利用，安裝便捷；系統(tǒng)定位精度高，達(dá)到厘米級，能夠滿足橋梁、建筑物精確移動和高精度對準(zhǔn)需求；系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時性好，可以現(xiàn)場實(shí)時給出定位結(jié)果，無須對數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理，滿足快速施工需求。

1.3 高德地圖API

高德地圖 JS API 是一套基于JavaScript語言開發(fā)的地圖應(yīng)用編程接口，使用移動端、PC端一體化設(shè)計，一套API兼容眾多系統(tǒng)平臺。高德地圖 JS API可在網(wǎng)站中構(gòu)建功能豐富、交互性強(qiáng)的地圖應(yīng)用，支持PC端和移動端基于瀏覽器的地圖應(yīng)用開發(fā)，且支持HTML5特性的地圖開發(fā)。另外，還能提供針對簡單功能的移動端瀏覽器開發(fā)。

通過高德地圖API可方便地獲取某一地點(diǎn)的天氣、地理編碼、行政區(qū)域等信息，也可直接在高德地圖底圖上疊加文字、圖像、標(biāo)記信息，或是將屬于同一子集的地理位置散點(diǎn)進(jìn)行聚類，便于開發(fā)者使用。

2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

2.1 施工點(diǎn)管理

2.1.1施工點(diǎn)位置管理

施工點(diǎn)位置模塊可記錄多個施工地點(diǎn)的位置信息，在地圖上清晰顯示全省施工點(diǎn)位，如圖2所示。

圖2 施工點(diǎn)位及片區(qū)劃分圖

將底圖按照地州市區(qū)域劃分，同一個項目組的地州市使用同一底色，方便進(jìn)行分級管理。管理人員可在宏觀上管理施工點(diǎn)位，還可以利用北斗高精定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的微觀位置管理。

高速公路沿線機(jī)電設(shè)備安裝位置通常用高速編號+樁號+上下行進(jìn)行精確表示，公眾常見的地圖對地址描述通常采用經(jīng)緯度+地址描述方式，不適用于高速公路場景。本系統(tǒng)提供了一套經(jīng)緯度坐標(biāo)到樁號的轉(zhuǎn)換體系，如圖3所示。

圖3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換流程圖

以長張高速某段為例，圖4中G5513K289+000、G5513K290+000為公里樁號，G5513K289+720為施工人員當(dāng)前定位位置，其樁號由經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到。根據(jù)設(shè)計文件，需在K289+950、K289+700處設(shè)置上下行龍門架?，F(xiàn)場人員到達(dá)附近踏勘(G5513K289+720)，此時現(xiàn)場人員可調(diào)出手機(jī)地圖，查看當(dāng)前所在位置樁號，快速定位到門架設(shè)計地點(diǎn)。

圖4 經(jīng)緯度坐標(biāo)-樁號轉(zhuǎn)換示意圖

在項目實(shí)際進(jìn)行過程中，部分門架位置因各種原因需要變更移動，現(xiàn)場人員在選定新的門架設(shè)計安裝地點(diǎn)后，可站在門架設(shè)計地點(diǎn)處，于手機(jī)上直接更換設(shè)計點(diǎn)位。所有操作可統(tǒng)一導(dǎo)出，便于更改圖紙及相關(guān)文件。

2.1.2施工點(diǎn)進(jìn)度管理

本模塊與派工單模塊、現(xiàn)場管理模塊、日志管理模塊在后臺進(jìn)行聯(lián)動。施工前夜，項目部給出派工單，總結(jié)今日施工成果、今日施工點(diǎn)位和完成情況，并選擇次日施工點(diǎn)位、工序、階段、預(yù)期效果，以及投入人員、機(jī)械情況。派工單模塊可自動生成標(biāo)準(zhǔn)格式的文檔，推送給業(yè)主單位和主管部門，進(jìn)度管理模塊根據(jù)派工單自動更新每個施工點(diǎn)位當(dāng)前進(jìn)度情況。

根據(jù)施工管理的實(shí)際需要，將施工點(diǎn)位進(jìn)度情況分為基礎(chǔ)制作、吊裝、機(jī)電設(shè)備安裝、調(diào)試、試運(yùn)行、正常運(yùn)行6個階段。點(diǎn)擊對應(yīng)圖標(biāo)，將彈出提示，標(biāo)識當(dāng)前點(diǎn)位進(jìn)度情況，還可按施工點(diǎn)位導(dǎo)出進(jìn)度報表。

2.1.3施工點(diǎn)狀態(tài)管理

當(dāng)施工點(diǎn)出現(xiàn)異常時，如施工點(diǎn)工期滯后、施工人員主動報告異常、主管單位下發(fā)通知，可將施工點(diǎn)設(shè)為異常狀態(tài)，提醒管理人員特別留意。

2.2 施工點(diǎn)照片管理

出于統(tǒng)一管理和資料記錄的需要，在施工過程中會產(chǎn)生大量的施工記錄照片。目前施工照片主要由手機(jī)拍攝，拍攝后按文件夾整理照片會消耗大量時間，且部分照片沒有明確特征。施工點(diǎn)照片管理為相片提供覆蓋水印和電子水印，標(biāo)識施工點(diǎn)特征，便于施工管理。

2.2.1照片水印管理

本模塊與派工單管理模塊、現(xiàn)場管理模塊進(jìn)行聯(lián)動，打開相機(jī)后，根據(jù)派工單上的施工地點(diǎn)、施工內(nèi)容，實(shí)時調(diào)取當(dāng)前定位信息和時間，獲取當(dāng)?shù)靥鞖?，在拍攝照片時自動生成水印，如圖5所示。生成的覆蓋水印方便人工識別整理，電子水印則利于機(jī)器識別，可作為現(xiàn)場施工記錄依據(jù)。

圖5 施工照片水印示意圖

2.2.2地點(diǎn)聚類管理

圖片存儲額外屬性信息后，可拓展出豐富的應(yīng)用，如根據(jù)天氣的陰晴信息，整理出每一施工點(diǎn)位當(dāng)天的天氣情況，作為雨天施工的結(jié)算依據(jù)；根據(jù)施工點(diǎn)位完工時上報的照片，統(tǒng)一整理，比對每一施工點(diǎn)位完工順序，作為勞動競賽評比的依據(jù)。

將施工地點(diǎn)附近的照片聚類，生成地圖相冊，方便查閱施工地點(diǎn)附近照片。聚類的方式為：以施工點(diǎn)為圓形畫出半徑為1 km的圓，圖片拍攝時，系統(tǒng)將記錄拍攝地的經(jīng)緯度坐標(biāo)，所有經(jīng)緯度坐標(biāo)落在同一施工點(diǎn)1 km圓內(nèi)的照片將聚類到該施工點(diǎn)。

2.3 現(xiàn)場交通流管理

2.3.1施工安全組織

根據(jù)施工管理要求，每日施工班組做好施工準(zhǔn)備、交通安全組織和安全防護(hù)后，班組領(lǐng)隊需拍攝現(xiàn)場施工安全組織照片，作為施工安全防護(hù)和開工簽到的依據(jù)。安全負(fù)責(zé)人實(shí)時審核照片，對未按安全要求進(jìn)行的施工及時制止，對做好安全防護(hù)的施工及時放允，確保占道安全防護(hù)到位，減小安全風(fēng)險。施工信息和照片同時推送業(yè)主、交警、路政及其他主管部門，共同保證施工安全有序進(jìn)行。開始進(jìn)行封道施工后，同步向高德地圖、百度地圖等地圖服務(wù)商推送路段施工信息，使用地圖的出行者可在到達(dá)本路段前收到提示。

2.3.2道路擁堵預(yù)警

本模塊融合了高德地圖的擁堵提示功能，即通過位置大數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測到某一行車方向用戶量大且行駛速度均緩慢時，會將該方向路段標(biāo)記為紅色，表示路段擁堵。當(dāng)?shù)貓DAPP檢測到施工點(diǎn)附近交通發(fā)生擁堵時自動發(fā)布預(yù)警，及時提醒現(xiàn)場施工人員，施工人員將立即做出響應(yīng)，暫時解除施工封道，并協(xié)助交警部門指揮車流正常運(yùn)行。車流疏解后，交通流恢復(fù)暢通狀態(tài)，施工人員可重新進(jìn)行占道施工。

3 結(jié)論

使用電子地圖API，靈活實(shí)現(xiàn)了施工管理中的各種需求，解決了取消省界收費(fèi)站項目點(diǎn)位多、施工單位管理難的問題。將施工點(diǎn)位及其附帶屬性直觀地映射到地圖上，使得機(jī)電施工管理更加直觀；施工照片附著水印并根據(jù)拍攝地點(diǎn)進(jìn)行聚類，施工資料整理更便捷；施工安全組織統(tǒng)一管理，上報到地圖APP中，提醒過路車輛，施工過程更加安全?；贚BS的施工管理系統(tǒng)提升了施工管理效率，降低了人工和管理成本。本成果已在湖南省取消高速公路省界收費(fèi)站工程中試點(diǎn)使用，今后還可根據(jù)工程特點(diǎn)進(jìn)行功能定制，為項目管理者提供高效便捷的管理工具。