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聚焦數字施工丨融合應用定義數字公路建設新未來

發布: 2023-07-12 來源: 合眾思壯閱讀: 515

公路是交通運輸業的重要根底設施，推進公路基礎設施數字化建設是打造現代化交通運輸體系和建設交通強國的重要支點。公路建設是一項龐大而復雜的工程，路面工程施工作為公路建設過程中一個重要環節，覆蓋了混合料拌合、運輸、攤鋪及碾壓四個關鍵流程。

公路工程的傳統施工方式主要依靠人工試驗檢測，受從業人員職業素養、技能水平、抽樣檢測等方面影響，質量不容易控制。同時，施工管理多采用“事前檢驗、事后把關”模式，無法提供全面、實時、快速的事中檢測手段，路面不合格會造成返工、工期延誤、成本上升、資源浪費等后果，甚至可能引發安全問題。

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結合公路路面施工的特點，北京合眾思壯科技股份有限公司（簡稱“合眾思壯”）旗下北京合眾鼎新信息技術有限公司（簡稱“合眾鼎新”）自主研發了路面數字化施工系統。該系統通過融合北斗/GNSS高精度定位、信息化、大數據、云計算等技術，實現“人機互聯”，對路面施工過程全部環節進行實時監測、及時預警、記錄溯源等，從而為施工現場提供智能施工導航，提高施工管理水平和效率，確保作業質量，避免人為因素導致的操作失誤。目前，該系統已在山東文萊高速、渝武高速、玉楚高速、華麗高速、雞商高速等多個公路建設工程項目中取得成功應用，顯著降低了施工成本，提升了施工效率。

路面數字化施工系統

合眾鼎新路面數字化施工系統由以下部分組成：

設計數據轉換
設計轉換軟件是一款工程輔助設計軟件，具備對導入路面工程CAD設計文件進行分割、輕量化、深化設計，可結合路面工程現場工藝工法二次編輯，對施工區域設計文件進行分層設計，設計好的文件三維道路設計數據和工藝參數，其中工藝參數包括速度要求、遍數要求、溫度要求等質量指標要素。

數字化監控
通過路面數字化施工管理平臺下發設計文件到施工機械，拌合站拌料生產、車輛裝料到卸料、攤鋪機和壓路機按任務施工，所有監測數據回傳數字化平臺，結合路面數字化施工管理平臺可視化顯示，達到人機料科學管理、質量管理、安全管理、進度管理的目標。

智能拌和監控系統
混合料作為路面主要鋪筑材料，其質量直接關系到公路項目的造價預算、生命周期以及路面質量的優劣，混合料的控制指標級配組成、油石比、拌合時間、生產溫度等都需要嚴格把控。智能拌合監控系統能夠實時采集拌合站生產過程中材料的計量數據與溫度數據，并實時傳輸到路面數字化施工系統平臺，實現對混合料拌合站生產數據的“事前預控、事中監控、事后分析”的全過程控制，保證了監測數據的真實及可靠性，提供及時準確的質量數據跟蹤和分析報告，為決策者提供數據依據，實現對拌合站生產質量全程監管。

車輛運輸監控系統
為了避免產生溫度離析，混合料在出料后應在規定時間內運達前場。車輛運輸監控系統北斗定位終端，以4G通訊網絡為載體，有效監控運料車運輸，準確定位，實時回傳車輛行駛前方照片，實現對運料調度、時間、軌跡、攤鋪位置等運輸全過程信息監測，任意位置的路面鋪筑材料信息都能夠溯源追蹤。

攤鋪質量監控系統
混合料運輸車將混合料送到指定位置后，便進入重要的路面攤鋪環節。路面攤鋪過程中攤鋪軌跡、材料溫度、攤鋪速度等參數對于路面的均勻性有著重要的影響。智能攤鋪系統通過安裝的北斗高精度定位傳感器、紅外線溫度傳感器，可實時獲得影響路面攤鋪質量的速度、溫度、溫度離析、軌跡、攤鋪里程等關鍵參數。操作手在車內可通過顯示終端，隨時查看系統數字化、圖像化的作業全過程顯示，對不合規的施工工藝進行及時調整糾偏，進一步保證路面攤鋪的均勻性和穩定性。

智能壓實系統
壓實作業是較為重要的一環。路面壓實質量是影響高速公路長期安全穩定運行的關鍵。不密實的路基將會出現整體強度不足、沉降不均勻或變形過大等問題，從而影響路面結構安全。智能壓實系統采用北斗高精度實時定位技術和壓實傳感器監測技術，通過軟件的實時處理獲知壓路機鋼輪高精度三維位置及振動壓實值，以數字化、圖像化的方式實時記錄顯示壓路機行進方向、行進速度、VCV(振動壓實值)值、碾壓遍數等信息，從而引導機手避免過壓和漏壓，進一步提升鋪面整體壓實質量。

環境監測
在施工區域內安裝一定數量的環境監測設備，在施工過程中自動檢測環境中污染物的數量，通過對大氣污染物以及環境氣象條件的實時監測，數據回傳施工平臺，在系統中實時發出警告，及時開啟降塵設備、調配降塵車輛，達到環保要求，實現綠色施工的目標。系統可記錄24小時*365天的溫度數據，為施工檢驗批資料編寫提供真實數據。

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華坪至麗江高速公路（華麗高速）是國家高速公路網上海至成都高速公路成都至麗江聯絡線（G4216）的一段，是麗江南連大理通東盟、北接迪慶進藏區、東經華坪入川渝、西過保山至南亞的重要大動脈。針對該項目，合眾思壯采用了由固定式連續運行參考、拌合站數字化監控系統、UCS300公路壓實系統、攤鋪數字化監控系統、物料運輸車系統以及配套的數據處理軟件和平臺等組成的數字施工解決方案，對該項目施工現場提供智能施工導航，提高了施工管理水平和效率，確保了作業質量。

應用效果

▲保證路面質量的均勻性?實時輸出壓實軌跡、速度和壓實遍數等壓實數據參數，引導壓實作業，保證壓實質量均勻性、提高檢測合格率，縮短檢測周期。
▲全程數字化管理，保證資料詳盡可靠?保留完整的施工過程資料，提供質量溯源數據、調整后續施工方案。
▲節省管理和施工成本、增加利潤?過程控制、及時發現問題，減少返工；遠程實時管理、減少中間環節。
▲節能降耗，實現綠色施工，低碳經濟?提高機械利用率，降低油耗；提高施工效率，減少人力；施工過程控制，降低返工風險，減少資源浪費。
▲降低勞動強度，減少人為誤差?實時指導操作機手作業，提高壓實質量均勻性，減少人為誤差。
▲為后期道路養護提供依據?實現對施工全過程質量實時無損監測、智能預警、實時反饋、動態評價、全面檢驗，為數字化養護管理提供重要支撐。

基于這些優勢，數字化施工系統可以實現對路面施工全過程進行“事中監測、事后追溯”，幫助解決壓實施工質量管理痛點。相較于傳統路面工程，能使施工效率提升25-30%，同時使施工成本降低20%左右。

近年來，國家先后出臺《交通強國建設綱要》《國家綜合立體交通網規劃綱要》等指導文件，為當前和今后一個時期交通運輸發展指明了方向。交通運輸部《數字交通“十四五”發展規劃》也明確提出，提升交通運輸基礎設施運行效率和運輸服務品質，讓數字交通發展成果惠及人民。在加快建設交通強國的征程中，通過科技創新引領公路建設快速邁向數字化施工新時代，是公路交通高質量發展的必由之路。

面向未來智能高速公路技術體系與發展趨勢，合眾思壯以北斗高精度技術為基礎，融合物聯網、互聯網、5G通信、人工智能、大數據分析等新興技術，積極探索數字施工技術在智慧高速公路建設的應用場景，為全國高速公路數字化建設貢獻更多思壯經驗。

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