智慧工地现代信息化技术助力智慧工地持续发展.docx

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智慧工地现代信息化技术助力智慧工地持续发展

现代信息化技术助力智慧工地持续发展

中铁十六局集团有限公司

摘要：

本文结合成贵铁路CGZQSG-8标地质情况复杂、施工条件困难、质量要求严等特点，利用现代信息化技术为支撑，建立起覆盖参建各方、全方位的信息化管理平台，为该工程的质量、安全以及进度管理提供了有力保障，可为同类工程项目提供参考。

关键词：

信息化、工程管理、自动监控

一、工程概况

新建铁路成都至贵阳线乐山至贵阳段西起四川省的乐山市，向东经四川省的犍为县、宜宾市、长宁县、兴文县，云南省的威信县、镇雄县，贵州省的毕节市、大方县、黔西县，东至贵阳市。

乐山（含）至贵阳东（不含），正线长515.02km，其中四川省境内258.577km，云南省境内79.299km，贵州省境内177.144km。

本标段为CGZQSG-8标段，起讫里程D1K217+684.586～D4K252+465（短链413.581m），全长34.367km。

其中桥梁10.966km/19座，隧道19.889km/11.5座，正线路基长3.512km，涵洞405.83横延米/11座，车站1座（兴文石海车站,中心里程DK224+380），制（存）梁场1处（兴文太平桥制梁场DK224+450左侧），制架梁247孔，现浇连续梁5联，最大跨度64m，移动模架现浇梁72孔。

二、工程特点

本标段隧道地质构造复杂、不良地质和特殊岩土发育且种类多，存在高瓦斯、天然气、采空区、岩溶及岩溶水，断层破碎带、顺层、岩爆、高地应力、危岩落石、岩堆、滑坡等，以及特殊岩土如盐溶角砾岩、软岩、石膏、软粘土、盐岩等。

施工技术复杂，安全风险较大。

本合同段共新建隧道11.5座（含明洞），总长19.889km，占正线线路总长的57.87%。

本合同段4km＜L≤10km的隧道2座，1km＜L≤2km的隧道2座，L≤1km的隧道8座。

三、信息化管理的必要性

1、高风险隧道施工，建立信息化管理为安全保驾护航

本合同段重难点工程为高山田隧道及老房子隧道。

高山田隧道全长8107.45m，为低瓦斯岩溶隧道，老房子隧道全长6432m，本标段负责4142m，为高瓦斯隧道，设计为有轨运输,目前变更为无轨运输。

两座隧道均为高风险隧道，列为成贵公司全线重点工程，也是本项目部的控制工程。

关于高风险隧道工程及高风险施工的桥梁工程，标段采取了视频监控、高风险隧道门禁、高瓦斯隧道瓦斯自动监控、围岩自动量测系统等信息化系统对工程安全、进度管理起到的重要作用。

2、信息化办公，建立“视频会议系统”及“办公自动化”

项目经理部按照中国铁路总公司和成贵铁路公司标准化管理的要求，以及局集团公司视频会议管理要求，建设信息化系统，配备相应的终端硬件设备，并纳入成贵公司（业主单位）统一接口，接受成贵公司（业主单位）的统一管理，同时指定专人负责信息化系统的日常管理、维护及应用。

3、质量方面管理，建立拌和站及试验室信息化管理系统。

本项目在质量管理方面，采取的信息化管理如下手段：

混凝土拌和站和工地试验室等信息管理系统。

四、项目主要采取的信息化管理

本项目工程建设信息化的主要内容包括：

视频会议系统、办公自动化、视频监控、高风险隧道门禁、高瓦斯隧道瓦斯自动监控、隧道围岩自动量测、混凝土拌和站和工地试验室、电子施工日志等信息管理系统。

1、高风险隧道视频监控系统

本项目在控制性、重难点及高风险工点（工地）设置视频监控系统，随时掌握现场施工动态。

本项目在高山田隧道进口工区、横洞工区、出口工区分别设置视频监控系统一套，并在老房子隧道进口及暗洞二衬作业面，老房子隧道平导开挖作业面，以及老房子隧道横通口作业同均采取视频监控系统。

视频监控系统与互联网连接后，在远端通过网址可以看到隧道内施工情况。

2、人员机械定位系统

在高风险隧道工区设置门禁管理系统，采用封闭式管理，门禁系统设置工点见下表：

序号

隧道名称

长度

（m）

地层

与洞身关系

瓦斯等级

设置工点

1

老房子

6243（本标负责4142m）

煤系

下穿

高瓦斯岩溶隧道

进口工区

2

高山田隧道

8107.45

煤系

下穿

低瓦斯岩溶隧道

进口工区、横洞工区、出口工区

人员机械定位系统，就是在施工人员的安全帽上安装芯片，芯片通过门禁系统时，可以记录在电脑里，电脑通过数据线，可以在LED显示屏显示隧道人员及机械位置情况、姓名情况及机械设备种类情况，当发生瓦斯隧道爆炸及突泥突水情况时，可以根根据人员定位系统，找到失联人员的位置，协助人员机械救援工作。

3、瓦斯自动监控系统

老房子隧道正洞及平导均属于高瓦斯隧道工区，为了防止瓦斯积聚，在老房子隧道采取自动瓦斯监控系统。

项目采取瓦斯监控采用自动监控和人工监控相结合的监控方式，防止瓦斯爆炸事件。

4、自动监控量测系统

标段所有隧道采取自动围岩量测监控体系；所有暗洞按监控量测规范要求布置自动沉降观测及周边收敛点、洞顶构筑物密集的浅埋隧道段落应建立远程自动化监控量测系统，自动采集监测信息，实现实时监测、自动报警。

（1）监控量测信息化系统简介

铁路隧道施工监控量测信息化系统实现了集“现场数据采集、自动分析处理、及时预警、远程监控”等功能于一体，满足监管人员和监测人员不同工作的需求。

系统由网络、数据采集端、服务器端、客户端等部分组成。

其中：

①网络：

包括有线或无线的公共网络，电信、移动、联通等均可，覆盖至测试断面；②硬件平台和操作系统：

服务器为主流服务器，操作系统为Win2003以上版本；PC机客户端为主流计算机，操作系统为32位WinXP以上版本；数据采集端和手机客户端为主流智能手机，4.0吋以上屏显，Android2.3以上操作系统。

（2）铁路隧道施工监控量测信息化系统作用

主要作用是将隧道施工变形监测转化为一个相对智能化，标准化，实时化的一个流程系统。

对于管理人员，只需要用到网络平台和手机客户端；网络平台，即浏览器与服务器之间的通讯，程序部署于公司服务器。

可以在任何能上网的地方查看监控量测数据、图线、预警、测点统计等信息使得管理人员能够客观、真实、全面地掌握隧道围岩、支护结构以及周边环境安全的关键指标，确保工程安全，也为可能的纠纷提供处理依据和独立、客观、公正的监测数据。

（3）平台详细工作内容

本平台操作流程主要分为两个部分；①第一部分变形数据采集部分，数据采集员首先在电脑中安装客户端，在客户端中进行变形监测内容及属性的编辑和修改，然后将其上传至平台服务器，然后数据采集员在手机上安装客户端，手机登陆之后将服务器中的监测内下载至手机当中；然后测量人员将采集的监测数据并通过手机上传至服务器中。

②第二部分，隧道施工相关管理人员可以通过手机客户端实时查询数据、预警信息和预警处理情况，在网络平台上进行洞内施工围岩环境的实时掌握。

（4）优点

①快速监测、快速反馈技术，保证了及时性；②高效的施工期监测信息管理系统，自动化程度较高，信息直观化；隧道施工监测信息管理平台系统的推行，不但可以确保测量数据的真实性，还具有及时、便捷的特点。

隧道现场管理人员、项目部管理人员和业主单位都能随时随地掌握隧道围岩的变形情况，隧道施工的整体安全系数得到显著提高。

5、砼拌和站自动监控系统

标段6个混凝土拌和站均建立信息化管理系统，真正实现“事前试验、事中监控、事后把关”动态监管，确保混凝土生产质量，拌和站信息管理系统通过采集、存储、传输、统计分析生产数据，达到监控混凝土生产过程质量及质量追溯的目标。

（1）系统功能介绍。

拌合站信息化管理系统将所有生产活动信息全天候进行监控，利用无线传输模块（DTU）远程传输信息至服务器，通过管理平台分析、处理数据，解决混凝土施工的过程管理信息的真实性和反馈响应及时性问题，达到对混凝土施工过程动态管理的目标。

拌和站信息化管理系统包括数据采集系统、数据传输系统和动态管理系统三个部分，可以实现动态监控、数据历史查询、产能分析、误差分析、生产量核算、成本核算、超标查询、超标统计、短信报警等功能。

（2）工作流程。

拌和站接到生产任务时，试验员根据粗细骨料的含水率来调整施工配合比，开具混凝土施工配料单，并在控制电脑中输入施工配合比数据，搅拌机操作手按照已输入的配合比生产混凝土，系统会自动采集生产过程中的各种数据并上传到服务器。

当误差超标时，系统会自动发出通知短信。

拌和站管理员、试验室主任、监理以及建设单位可以通过登录信息化管理平台，查询生产数据。

1）运行流程

①单盘混凝土生产搅拌前，拌合站站长检测拌合站信息化采集及发送是否通畅，DTU模块运行是否运行正常，对前一班交接班记录进行复核。

②拌合站在监理和试验室人员的监督下对拌合站的计量系统进行日检周校，确保计量精度，并做好校称记录。

③拌合站在接到试验检测组提供的浇筑令和配料单后，在试验人员监督下，输入正确的施工配合比和浇筑部位，经技术人员、试验人员确认后方可正式生产。

④拌合站运行中，操作员对每个计量秤进行实时监控，确保误差在范围以内，搅拌时间不得少于120秒，方能放料。

⑤第一盘卸料后，由试验人员做现场试验，其中包括塌落度、含气量、扩展度、出机温度等。

各项指标检测达标后方可进行后续生产。

混凝土生产过程中，检测组按频次进行拌合物性能检测。

⑥由操作员打印混凝土运输单，确认无误后交予运输车司机。

⑦浇筑完毕后，拌合站的单盘数据已上传至信息化平台。

混凝土出站后过磅，发往目的地。

2）不合格品预案程序

在混凝土的生产过程中，实时监控各项原材料的计量情况和搅拌时间。

如果计量超出误差范围，会马上短信报警。

按照超出误差的范围分为三个等级，即初级报警、中级报警和高级报警。

出现初级报警，信息化管理员要登记台账，详细记录，混凝土可正常使用。

当连续3次出现初级报警时，就要停止混凝土生产，查找原因，并及时解决。

当出现中级报警时，该盘混凝土就要降低强度等级使用，并且要留有足够的混凝土试件，进行跟踪检测。

当出现高级报警时，该盘混凝土不得用于工程实体。

（3）优点

1）工作效率提升

①查询简单

②产能分析省时省力

2）生产数据实时监控

3）过程控制得到加强

4）误差系统实时预警

6、试验室自动监控系统

试验室自动监控系统能实现结果自动计算和判定，重要试验数据自动采集和实时传输，具有提醒、分析、统计和监控功能，确保数据真实可靠、检测过程规范可控、检测结果可以追溯。

（1）系统概述。

该系统是一款专门用于管理铁路建设中各试验室的试验检测信息的软件。

软件由“铁路试验信息采集系统”和“铁路试验信息管理系统”两个子系统构成。

实现从试验设备上直接采集数据到全面分析试验数据，完成对试验数据的全程管理和掌控，大大提升试验室的信息化管理水平。

（2）铁路试验信息管理系统

1）系统特点。

铁路试验信息管理系统中的试验室管理是一大特点，包括了试验员技术档案、试验设备调查表、试验室综合管理三大块内容。

（2）使用流程：

试验检测信息化分两大类。

第一钢材试验信息化，第二，砼试验信息化。

1）钢材试验信息化流程。

钢材进场检验试验。

钢材进场---钢材基本信息录入---钢筋检测任务（短信报警及弹出任务框）---电脑上登陆采集系统---采集系统自动弹出当天任务---试验检测---检测前各项准备---开始试验---采集系统会自动的对试验检测过程中的实施数据进行采集---上传服务器---审阅（建设单位及监理单位审阅）----钢筋试验检测结束---采集系统会自动把屈服力和最大拉断力自动填报系统中---资料员核对试验报告的完整性---打印报告---签字程序---钢筋试验检测流程结束。

2）砼试验信息自动化流程。

工程部---浇筑指令---物资部门出具原材报告编号--试验室---混凝土配料单（自