越二寅

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741020）

1 概述

建筑業(yè)信息化水平在這10 年中得到了迅速發(fā)展，從進(jìn)入項(xiàng)目部的電子識(shí)別攝像頭到虹膜打卡，從建筑材料的電子采購(gòu)清單到網(wǎng)絡(luò)協(xié)同會(huì)簽，從CAD 圖紙與BIM 技術(shù)的結(jié)合，形成了三維模擬場(chǎng)景到三維電子掃描技術(shù)的應(yīng)用。無(wú)論是對(duì)新建建筑物的應(yīng)用還是對(duì)已有建筑物的保護(hù)建檔都離不開電子信息技術(shù)。建筑建造流程越發(fā)復(fù)雜、參與主體越多，需要獲取和保存的信息量就越大。建造過(guò)程中各參與方既需要獲取其他參與方的信息，又要及時(shí)保存和提供自身項(xiàng)目信息，因此參建各方會(huì)形成與項(xiàng)目相關(guān)的既復(fù)雜又?jǐn)?shù)量龐大的信息。這些龐雜的信息在交換和共享的時(shí)候既增加了數(shù)據(jù)交流的速度，提高了工作效率，同時(shí)在隱藏了數(shù)據(jù)容易被盜用和篡改的危險(xiǎn)。區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)，尤其是它分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等優(yōu)點(diǎn)的大眾認(rèn)識(shí)度提高，讓建筑信息化的發(fā)展找到了一條新的道路。利用區(qū)塊鏈技術(shù)完成建筑工程項(xiàng)目相關(guān)信息的收集、保管和傳輸，讓工程信息的交換、工程款的結(jié)算以及工程事故的認(rèn)定變得更加安全和可靠。筆者嘗試從自動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目角度分析區(qū)塊鏈技術(shù)在該角度的應(yīng)用方法。

2 自動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目概況

以武漢軌道交通8 號(hào)線三期工程項(xiàng)目（工程線路圖如圖1 所示）為研究對(duì)象，在鐵路注漿加固、左（右）線盾構(gòu)穿越期和盾構(gòu)穿越完成后三個(gè)月內(nèi)對(duì)施工影響范圍內(nèi)的鐵路相關(guān)設(shè)備進(jìn)行全自動(dòng)、實(shí)時(shí)的監(jiān)控，在監(jiān)控過(guò)程中涉及軌道沉降與水平位移；路基沉降與水平位移；接觸網(wǎng)立柱沉降、水平位移及傾斜；涵洞的沉降。

圖1 武漢市軌道交通8 號(hào)線工程線路示意圖

監(jiān)測(cè)采用AMS 自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由五部分組成：測(cè)量機(jī)器人、測(cè)站、控制計(jì)算機(jī)房、基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)組成。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過(guò)因特網(wǎng)控制遠(yuǎn)程GPRS 模塊和通過(guò)數(shù)據(jù)連接線控制遠(yuǎn)程設(shè)備，可遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行。系統(tǒng)在無(wú)需操作人員干預(yù)的條件下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)、記錄、處理、存儲(chǔ)、變形量報(bào)表編制和變形趨勢(shì)顯示等功能[1]。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成如圖2 所示。

圖2 自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成部分示意圖

每條軌道布置9 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別為兩盾構(gòu)隧道中心線與軌道交叉位置布置一個(gè)點(diǎn)，隧道左、右線正上方各布置一個(gè)點(diǎn)，盾構(gòu)隧道外側(cè)5m、15m、25m各布置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。如圖3、4、5 所示。

圖4 軌道監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置橫斷面示意圖

圖5 軌道監(jiān)測(cè)點(diǎn)照片

除了以上提到的9 個(gè)軌道監(jiān)測(cè)點(diǎn)，另外還布置了4 個(gè)路基監(jiān)測(cè)點(diǎn)，9 個(gè)接觸網(wǎng)立柱監(jiān)測(cè)點(diǎn)（3 根），合計(jì)22 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。本工程部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)照片如圖6所示。

圖6 本工程個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)照片

3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分享指導(dǎo)沿線鐵路設(shè)備管理

在盾構(gòu)穿越施工過(guò)程中，及時(shí)向參建各方和沿線鐵路設(shè)備管理單位發(fā)布監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠滿足施工單位及鐵路設(shè)備管理單位的需要，見表1。

表1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容統(tǒng)計(jì)匯總表

4 多方計(jì)算確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上鏈真實(shí)

多方計(jì)算理論是由圖靈獎(jiǎng)得主姚期智院士于20世紀(jì)80 年代率先提出和創(chuàng)立，是中國(guó)原創(chuàng)性的計(jì)算機(jī)底層技術(shù)，其主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)于可在密文狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算并能得到與明文計(jì)算同樣的結(jié)果[2]。就既讓數(shù)據(jù)不泄露又可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算驗(yàn)證。軌道交通工程數(shù)據(jù)中既包括軌道位置也包括周邊建筑物的分布，還涉及到地下管線的分布圖，數(shù)據(jù)量大，同時(shí)又屬于國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)信息，這些大量信息的保密和準(zhǔn)確同等重要。將區(qū)塊鏈技術(shù)和多方計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，有利于軌道交通自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)安全上鏈。此外，區(qū)塊鏈難以篡改、可追溯的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合多方計(jì)算能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)“可用不可見、按規(guī)定的用途和用量使用”的強(qiáng)項(xiàng)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)存證、數(shù)據(jù)核驗(yàn)、聯(lián)合計(jì)算、聯(lián)合建模等多種功能，開拓區(qū)塊鏈應(yīng)用的嶄新局面[2]。

自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在武漢軌道交通8 號(hào)線三期工程項(xiàng)目中保證了沿線鐵路在施工期間的平穩(wěn)運(yùn)營(yíng)，將自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)上鏈，可以讓參與各方及時(shí)得到相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存證。但是在多方計(jì)算技術(shù)出現(xiàn)之前，上鏈數(shù)據(jù)的真實(shí)性很難得到保證，上鏈前的修改在上鏈后是體現(xiàn)不出來(lái)的。假數(shù)據(jù)上鏈對(duì)鏈上各方的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)都會(huì)加大，不利于區(qū)塊鏈+應(yīng)用的發(fā)展。將多方計(jì)算與自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)結(jié)合，與項(xiàng)目參與各方的上鏈數(shù)據(jù)結(jié)合，就可以通過(guò)多方對(duì)比計(jì)算，揪出假數(shù)據(jù)，維護(hù)上鏈數(shù)據(jù)的真實(shí)性，能有效地推動(dòng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)數(shù)據(jù)上鏈。

5 多方計(jì)算確保信息不泄露

多方計(jì)算使用的是密文計(jì)算模式，它計(jì)算的特點(diǎn)體現(xiàn)在不需要看到完整數(shù)據(jù)就能進(jìn)行計(jì)算，在數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，參與方都無(wú)法看到其他方的數(shù)據(jù)，如果參與方惡意輸入錯(cuò)誤數(shù)據(jù)將影響整體計(jì)算結(jié)果，通過(guò)區(qū)塊鏈對(duì)參與計(jì)算的數(shù)據(jù)以及計(jì)算過(guò)程進(jìn)行加密存證，可有效追蹤惡意輸入，同時(shí)也有利于監(jiān)管部門對(duì)敏感數(shù)據(jù)流通及融合計(jì)算等場(chǎng)景進(jìn)行有效監(jiān)管[3-6]。自動(dòng)監(jiān)測(cè)獲得的數(shù)據(jù)上鏈，可以總結(jié)包括自動(dòng)監(jiān)測(cè)在內(nèi)的多方數(shù)據(jù)，便于建設(shè)單位、施工單位、分包單位、監(jiān)管單位以及其他鐵路運(yùn)營(yíng)部門根據(jù)數(shù)據(jù)完成項(xiàng)目進(jìn)度管理和控制、投資管理和控制，降低項(xiàng)目施工過(guò)程中多方因素造成的工期延誤和投資超額風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)武漢市軌道交通8 號(hào)線三期工程野芷湖站～黃家湖站區(qū)間盾構(gòu)穿越鐵路路基施工監(jiān)測(cè)，得到以下幾點(diǎn)結(jié)論和認(rèn)識(shí)：

（1）各測(cè)點(diǎn)的累計(jì)沉降在盾構(gòu)穿越期間都呈現(xiàn)出波動(dòng)變化狀態(tài)，但最終都趨于穩(wěn)定收斂；在盾構(gòu)穿越軌道期間，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化情況對(duì)線路進(jìn)行不同程度地抬道可保持線路的平順性，可見根據(jù)沉降量進(jìn)行線路抬道是保證鐵路安全的重要手段[7]。

（2）從路基監(jiān)測(cè)與軌道監(jiān)測(cè)的對(duì)比分析得出，各條線路的軌道監(jiān)測(cè)點(diǎn)和路基監(jiān)測(cè)點(diǎn)在前期的變化都比較接近，在后期出現(xiàn)了較大的變化，說(shuō)明在前期盾構(gòu)穿越對(duì)軌道點(diǎn)和路基點(diǎn)的影響程度相近，后期是由于抬道施工等原因使得差值變大；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，大部分路基點(diǎn)的最終沉降值都比軌道監(jiān)測(cè)點(diǎn)大，說(shuō)明此次盾構(gòu)施工對(duì)鐵路路基的沉降影響較大[8]。

（3）通過(guò)對(duì)各電化桿的監(jiān)測(cè)分析可知，盾構(gòu)穿越對(duì)各電化桿的影響不同，距離盾構(gòu)較近時(shí)影響較大，距離盾構(gòu)遠(yuǎn)時(shí)影響較小，其主要原因是各電化桿距離盾構(gòu)中心線的距離不同。

綜上所述，在整個(gè)施工過(guò)程中采用信息化監(jiān)測(cè)，將施工引起的一系列動(dòng)態(tài)變化信息及時(shí)反饋到施工單位，將這些動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)上鏈，施工單位和其他參建各方都能夠在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，優(yōu)化改進(jìn)施工方法。此外，上鏈后，讓監(jiān)管部門對(duì)敏感數(shù)據(jù)流通進(jìn)行監(jiān)管，又能利用多方計(jì)算技術(shù)確保信息的真實(shí)性和信息不泄露，能確保參建各方和沿線鐵路設(shè)備管理單位看到真實(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠滿足施工單位及鐵路設(shè)備管理單位的需要。推動(dòng)區(qū)塊鏈與自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)結(jié)合，促進(jìn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)上鏈，帶動(dòng)建筑工程信息管理上鏈化，將是未來(lái)10 年建筑工程信息化的發(fā)展方向。