高速公路及桥隧工程质量测控信息化系统建设项目可行性研究报告.docx
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高速公路及桥隧工程质量测控信息化系统建设项目可行性研究报告
高速公路及桥隧工程质量测控信息化系统
可
行
性
研
究
报
告
1前言
1.1项目背景
交通运输是国民经济的重要基础产业，是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。
“十五”期间中国高速公路总里程为2.47万公里，是“八五”和“九五”建成高速公路总和的1.5倍，“十一五”期间高速公路总里程已达到7.41万公里，2012年底又达9.56万公里、我国铁路总里程约12万公里，2012年新增铁路里程1.97万公里，其中高速铁路8951公里，居世界第2位！
中国高速公路及高速铁路的发展创造了世界奇迹。
但高速公路、高速铁路工程项目为线性工程，高架桥、隧道居多，是一项极其复杂的过程。
设计、材料、机械、地形、地质、施工过程工艺、操作方法、管理制度等因素，均直接影响着工程项目的施工质量。
施工过程是使公路及桥梁工程设计意图最终实现并形成工程实体的阶段，也是最终形成工程产品质量和工程项目使用价值的重要阶段。
因此施工过程的质量控制不但是施工监理重要的工作内容，也是工程项目质量控制的重点，同时，路桥隧建成后健康监测预警及养维护规范，降低人民生命财产及国家经济损失也致关重要，因此加强路桥后期信息测控也十分必要。
1.2国内外现状
桥隧作为公路的重要组成部分,在车辆的运营中起着非常重要的作用，而频频发生的桥梁垮塌事件则提醒我们如何提高桥隧质量是摆在我们面前的客观问题。
如2012年8月8日，江西广昌一大桥发生垮塌，八孔的桥梁其中六孔坍塌；2011年7月15日，通车仅14年的杭州钱江三桥引桥桥面塌落；2010年1月3日，。
这样的例子太多了，总结起来桥面铺装病害、预应力混凝土梁裂缝、预应力钢绞线受力不均、预应力钢绞线灌浆不充溢导致钢绞线氧化、橡胶支座变形受损、桥梁外露混凝土局部破损是桥梁问题的主要原因，所以桥梁工程孔预应力张拉和灌浆的信息化也就势在必行；
目前由于我国路桥施工方法仍以原始的手工作业为主，现场缺乏现代化“高速公路及桥隧工程质量测控信息化系统”手段，施工人员职业道德和专业素质低下、偷工减料、以次充好，不按规范工艺施工等严重影响工程质量现象普遍发生。
致使工程质量几乎百分之百达不到设计要求，如路面设计要求15-20年，而实际情况是3年左右就要大修或重修。
桥梁一般设计要求在100年左右，而大部分桥梁在15年左右就出现大的质量问题，只有40%的桥梁使用年限能达到25年！
现在这种先天性畸形工程寿命要缩短平均4倍以上！
按每年国家投资路桥4000亿计算，其中有3000亿是报废的！
而且国家每年投入路桥的维修养护费至少在2000亿以上，其中有1500亿是施工质量造成的。
可见每年因施工不规范，某些企业或个人因个人私利或玩忽职守给国家造成损失达4500亿之多！
这还未计算因桥梁垮塌和因道路塌陷翻车造成的人民生命财产及巨大的经济损失。
还有目前我国路桥工程管理和质量监督也是以原始的人工管理为主，大量的人力消耗在无效的工作中，而且串改数据、欺上瞒下、以权谋私现象大量发生。
甚至现场质检实验室居然是由施工方负责，样板也是由施工方送检，完全达不到管控作用，按现在工程预算标准管理费占15%左右，每年用于管理费开支达600亿！
1.3桥隧病害分析与提高路桥质量的出路
1.3.1桥隧分析
如何提高桥梁施工质量？
如何让中国桥梁更安全？
首先就要看桥梁事故的原因有哪些？
1）原因一：
预应力张拉钢绞线受力不均、张拉不够或过大、保护层灌浆不充溢等，在使用的预应力桥梁中发现，有相当数量的箱梁在顶板、腹板、底板、横隔板以及齿块等部位出现了各种不同形式的裂缝，其中箱梁腹板裂缝最为普遍和严重。
同样，预应力简支梁板在运行中大量出现底板、腹板裂缝，承载能力下降；
2）原因二：
预应力钢绞线管道压浆不密实，导致钢绞线氧化缩短使用寿命；
3）原因三：
没有可靠施工工艺过程管理机制，人为人素过多，现场施工数据不真实等；
1.3.2高速公路桥分析
随着高等级公路的迅速发展和行车速度的不断提高，对于路面平整度要求越来越高，目前高速公主要存在以下原因：
1）路基压实未满足设计要求，主要要施工过程无智能控制手段，人为因素质多；
2）沥青摊铺工艺无管控，无法保证设计参数，路面出现了坑凹、起拱、接缝台阶、波浪、碾压车辙、桥头或涵洞两处路面沉降、桥粱伸缩缝的跳车等路面不平整现象。
3）路面压实时也无法保在规定的温度下工作，如沥青温度低于要求值，再压实的效果就无法想想，导致路面使用年限较短， 维修频繁等突出问题
1.3.3提高路桥质量的出路
基于以上分析，对应提高桥梁质量的出路就在以下几点集中技术和工艺，本项目主要探讨第二种和第三种技术；
如何提供路面施工质量？
要从设计源头抓起，因为施工过程无法测控、施工工艺无法测控，也达不到设计要求，所以设计上往往留有很大余量，有些设计余量甚至达到300%，这意味着对原材料多达3倍的浪费。
这些材料加载桥上，路上不但起不到好的作用，反而对桥梁的负重更是一种负担。
这是对人力、物力的一种极大浪费，“高速公路及桥隧工程质量测控信息化系统”是根据交通部加强公路工程质量管理的需要，遵循国际质量管理标准和交通部规范标准设计开发的专业系统，系统提供了客观、科学的质量控制方法与流程，能用信息技术进行全过程的信息自动读取、原始数据与检测结果的系统分析、快速的质量数据管理，从而实现工程施工过程质量的实时动态测控。
运用统计分析方法，通过对原材料、沥青混合料、预应力张拉、灌浆等施工过程质量和拌和站总量检验与规范标准的检查对比，对工程质量进行实时动态管理．达到控制施工质量和提高企业施工管理水平和效率的目的。
只要施工工艺、施工材料达到了设计的目标，那么路桥质量就应该有保障，而这就要靠“高速公路及桥隧工程质量测控信息化系统”来完成；
2项目介绍
项目名称：
高速公路及桥隧工程质量测控信息化系统
2.1系统结构图
图2-1：
系统结构图
2.2产品介绍
2.3.1研发生产
1）测控工作站
2）传感器、采集器
3）智能智能开关电源
4）步进电机及伺服电机
5）工业控制器
6）全自动预应力张拉设备
7）全自动智能灌浆设备
8）路桥实验室信息化检测设备
9）北斗导航测控装置
2.3.2工程建设
1）指挥中心建设
2.3.3工程服务
1）桥梁健康监测预警和提供维养护方案
2）提供数据服务
2.3生产工艺流程介绍
1）测控工作站、传感器、采集器、智能开关电源、路桥实验室信息化检测设备、北斗导航测控装置、工业控制器等生产工艺流程
2）步进电机及伺服电机生产工艺流程
3）全自动预应力张拉设备、全自动智能灌浆设备工艺流程
3产品研发实施单位基本情况与技术研发团队介绍
3.1产品研发实施单位基本情况
中山惠利普电机有限公司：
2006年由湖南长沙搬迁至广东中山，注册资金1000万元，年产值9800万，主要生产步进电机、同步电机、伺服电机系列。
产品主要为格力、三星、LG、美的、海尔等国内外知名家电品牌，公司拥项2个发明专利，8项实用新型专利，是一家专业研发、制造微型直流无刷电机的公司。
中山市拓维电子科技有限公司，创建于2007年，注册资金100万，是一家专业从事电子信息化产品、非接触式IC卡应用设备研发、生产、销售和服务为一体的高新技术基业，公司技术力量雄厚，聚集一批资深专业科研人员，从事非接触技术产品、安防产品、企业信息系统的开发与技术支持，专业提供方案优化设计、项目规划及实施、产品施工、技术培训等一条龙服务。
公司开发的数据采集器、温度测量装置获得多项专利。
广东惠利普路桥信息工程有限公司是一家专业从事高速公路、桥隧工程质量测控系统研究、开发、生产、安装于一体的高科技企业，注册资本1000万元，研发人员30名。
3.2配套研发单位
1）长安大学
长安大学是教育部及交通部共建的国家“211”工程重点大学，拥有各种类型的公路交通科研试验设备、仪器及实验室。
a）道路施工技术与装备教育部重点实验室
道路施工技术与装备教育部重点实验室依托长安大学交通运输工程国家级重点学科和机械工程一级学科博士点，是我国唯一从事公路施工技术与筑养路装备研究的重点实验室，为我国公路交通事业的高速发展和工程机械行业的技术进步做出了重要贡献。
目前有固定研究人员46名，其中教授26人，副教授18人，高级工程师2人，形成了结构良好的学术梯队。
研究人员中，拥有博士学位的教学科研人员37人，占总人数的80.4%以上。
人员结构从年龄层次划分，50岁以上的科研人员14人，占人员总数30%，年龄35~50岁之间的中年科研人员26人，占人员总数56.5%，年龄35岁以下的青年科研人员6人，占人员总数13%。
目前，实验室固定人员这支队伍已经成为我国道路施工技术与装备领域的重要科研力量，在国内外学术舞台发挥着越来越重要的作用。
b）高速公路养护装备国家工程实验室
“公路养护装备”国家工程实验室（长安大学）下辖1个办公室、7个研究所（公路养护装备传动与控制研究所、公路养护装备牵引动力学研究所、工程机械结构强度研究所、公路施工质量控制研究所、混凝土先进拌合理论与技术研究所、公路养护新材料新工艺研究所、道路智能检测与控制研究所）和1个筑路机械测试中心，实验室主任焦生杰教授，副主任宋绪丁教授、高子渝副教授。
2）合肥工业大学
合肥工业大学是中央部属高校，教育部直属全国重点大学。
全国72所教育部直属高等学校之一，国家“211工程”重点建设大学，“985工程优势学科创新平台”高校，“111计划”成员高校之一，教育部“卓越工程师教育培养计划”首批61所试点高校之一。
作为一所以工为主，工、理、文、经、管、法、教育等相结合的多科性全国重点大学，是国家实施自主招生改革的高校。
3）中科院合肥分院中科院传感系统工程研究中心
中心成立于1997年，是中科院系统重点建设的国家现代传感系统工程技术研究开发基地。
中心建设的核心内容是研发现代产业所需的各类新型传感器及其信号检测与信息处理技术，构造智能化、高性能的现代传感器系统实验分析平台，设计智能机器、复杂机电液系统、高端仪器等重大装备领域最重要的大型、多功能、综合性的测试仪器系统。
本中心研发工作涉及到计算机、信息处理、网络系统、多传感器系统、机器人、虚拟现实等多个学科的前沿技术，相关技术产品可用于对智能机器人、机器人化（智能）机器以及多种复杂系统的多传感器测试、标定、实验和评定。
中心实验平台包括重大装备及其控制系统，具有即插即用功能的多维力传感器、触觉传感器、多维线/角加速度传感器、超声（光电）距离传感器、视觉传感器以及临场感I/O工具等各种主要传感器和传感器系统，上述各传感器可通过标准通用网络接口方便地连接到用户设计的各种原型机器测试系统上，完成对相关传感器数据的实时获取和处理，并通过仿真示范和在线控制实现原型机器系统预定的各种操作功能。
中心已经为在研在役的多种型号装备和智能机器的应用功能设计和集成感知系统提供了综合实验技术手段以及重要的传感控制系统设备。
3.3研发团队
1）余建辉：
长安大学知名教授、博士生导师，长安大学工程信息化研究所所长；1985.7－1999.11交通部筑路机械测试中心3室主任，工程师；2002.9-2005.9长安大学电控学院智能化专业；2007.9-2010.8西安交通大学人文学院管理哲学专业（在职博士生）；发表了间歇式沥青搅拌设备称量系统设计、沥青搅拌设备袋式除尘器、沥青搅拌设备微机控制系统设计与应用等文献。
2）孙怡宁（研究员、博士生导师）：
中国科学院合肥智能机械研究所研究员、博士生导师。
1983年7月毕业于中国科学技术大学精密机械专业，1988年获中国科学技术大学精密机械系硕士学位。
主要研究领域包括力敏传感、智能信息处理、光机电一体化、运动生物力学、智能机器人等。
在传感器结构设计、力学特性分析等方面具有多年工作经验，先后设计了各种类型力敏传感器100余种，在国民经济多个领域获得广泛应用。
先后主持或参与完成了国家自然科学重点基金项目、863计划智能机器人主题/空间机器人主题/航天领域/自动化领域项目、科技部奥运科技专项、中科院奥运科技专项、合肥分院院长基金、中科院重点项目等多项研究任务。
3）何怡刚：
国家二级教授，博士生导师，电气与自动化工程学院院长。
1996年于西安交通大学获博士学位，1999年晋升为教授，2000年遴选为博士生导师。
2002年在英国UniversityofHertfordshire从事高访研究。
国家杰出青年科学基金获得者，教育部（首批）新世纪优秀人才，教育部霍英东教育基金会优秀青年教师奖获得者，湖南省青年科技创新杰出奖获得者，湖南省信息产业十大杰出青年，湖南省“十一五”优秀研究生指导教师。
湖南省第十届政协委员。
4）周爱明：
惠利普集团董事长.1983年毕业于成都电子工程学院（现成都电子科技大学）；1983.9-1984.12电子部第四十八研究所助工；1985年-1987年长沙市电子局新产品开发研究所，主要研究开发“电脑计长仪”、“电脑颗粒计数仪”；1987年-1989年在湖南大学电气工程系研究开发“沥青混凝土搅拌设备-油石比控制装置和温度控制装置；1990年创办长沙市边缘电子技术研究所，主要为交通部研究生产“油石比自动控制装置”和“温度自动控制装置”，研究开发国内第一台“空调风门步进电机”；1992年与湖南省机械厅共同创办“湖南鸿昌电子联营公司”为海尔、容声、中意等空调生产厂家提供空调风门步进电机；1997年创办“湖南惠利普工贸有限公司”，生产“空调风门步进电机”和“负离子发生器”；1998年创办“广东省惠利普环保有限公司”生产臭氧发生器，同年创办“宁波惠利普实业有限公司”生产同步电机；2000年创办“成都惠利普网络设备有限公司”和“成都精细化工有限公司”；2001年与湖南大学合作成立“湖大惠利普电机电器研究所”；2006年创办“中山惠利普电机有限公司”生产各类微特电机，
5）李遵杰:
中山惠利普电机有限公司副总经理，毕业于湖南科技大学，高级电气工程师，2007年成功研发（发明专利）“市电、发电不间断切换系统”获得中山市2007年科技计划项目”.2008年创新二个专利“分体式空调节能中央控制系统”、“一种分体式空调的远程控制线路”2009年荣获中山市科技进步一等奖,2010年荣获广东省科技进步三等奖.
6）陈钰龙：
广东惠利普路桥信息工程有限公司总经理，98年毕业于西安建筑科技大学，05年取得西安电子科技大学计算机软件硕士学位，一直致力于安防系统、智能教学产品软硬件开发；其中一卡通软件、门禁软件、消费软件、考勤软件、电子白板软件、通信软软件取得知识产权局软件版权；大型红外交互式电子白板项目获得各种专利共计十余项；以该项目作为第一完完成人取得08年中山市科技进步一等奖，广东省科技进步三等奖。
7）高波：
广东惠利普路桥信息工程有限公司总工。
高级工程师，1991年毕业于电子科技大学计算机应用专业，主要从事嵌入式系统设计与研发；具有嵌入式处理器设计和开发经验，精通ARM、DSP等的硬件设计及数据库系统开发，“嵌入式Linux实时操作系统及在网络电话中的实现”被中山市评为科技发展计划项目。
8）陈学峰：
广东惠利普路桥信息工程有限公司技术总监。
哈尔滨工业大学计算机软件博士，1985年毕业于哈尔滨工业大学计算机软件专业,1991年取得博士学位，多年来一直从事LINUX系统、Windows系统、MAC系统下软件开发工作，为中山市信息化专家。
4市场分析
1）我国有660个地级市，每个地级市约40个桥梁、高铁、立交桥及一级公路高架桥等施工队伍计算大约有26400个，按每只施工队伍一套桥隧智能施工设备计算，需要26400套桥隧智能施工设备，每套设备上安装测控工作站、预应力张拉设备、智能保压灌浆设备，需要26400套测控工作站，产值约170亿。
2）2012年新增高速公路1.1万公里，按每年均新增高速公路里程8000公里左右计算，按每公里5万元信息化费用投入，大约40000万元信息化费用。
3）截止2012年底，中国高速公路通车总里程9.56万公里，按照每年5%的比例进行维修即5000公里，按每公里5万元信息化费用投入，大约25000万元信息化费用。
4）每个实验室平均按照30台设备改造计算，中国大约660个地级市，每个地级市按照20个实验室计算总共有13200个实验室，按每个实验室30万信息化改造费用投入计算，大约需要396000万信息化改造费用。
5）中国桥梁病害检测和维修方案，2005中国大约43.5万座，到2012年底估计超过50万座，这么多的旧桥按照每年1%比例需要维修计算就是5000座；按每座桥平均50万的检测和维修方案费用计算，大约250000万。
由此可见，测控工作站、桥隧智能施工设备、实验室信息化改造、桥梁病害检测和维修等在3年内预估产值240亿元，由于产品的特殊性，产品寿命在3年内要更新换代，市场前景巨大。
5投资估算与收益分析
“高速公路及桥隧工程质量测控信息化系统”实施周期为8年，分两期执行，投资估算表分两期分别估算。
第一期：
建设推广期，这个阶段主要是产品推广，推行行业标准为目标。
通过推广，使本系统更广泛使用，并引导市场建立行业标准。
第二期：
规范期，强制使用阶段，在这个阶段，通过推行标准，使得所有桥隧施工设备和路面施工、养护设备都按照行业标准或者国家标准来执行。
5.1财务分析基础数据：
6）按新增项目估算成本；
7）年工作天数251天；
8）沥青高速路面现场施工设备信息化费用：
5万元/公里
9）工地试验室实验仪器改造：
1万元/台
10）桥梁智能化施工装备60万/台；
5.2一期（2013年-2018年）投资收益估算表（人民币万）
5.2.1一期投资
一期项目投资成本分析2013-2018年
项目
投资总额
2013-2014
2015-2016
数量
单价（万元）
金额（万元）
数量
单价（万元）
金额（万元）
数量
单价（万元）
金额（万元）
土地（亩）
60
25.6
1536
60
25.6
1536
0
25.6
0
钢结构厂房（平方米）
10000
0.15
1500
4000
0.15
600
6000
0.15
900
框架结构厂房（平方米）
20000
0.3
6000
5000
0.3
1500
15000
0.3
4500
办公室（平方米）
5000
0.35
1750
0.35
0
5000
0.35
1750
宿舍（平方米）
8000
0.35
2800
0.35
0
8000
0.35
2800
配套厂房（平方米）
2000
0.35
700
1000
0.35
350
1000
0.35
350
路面、绿化
12000
0.03
360
4000
0.03
120
8000
0.03
240
装修（万）
45000
0.05
2250
10000
0.02
200
35000
2050
试验设备（万）
1000
300
700
生产设备（万）
3000
1000
2000
流动资金（万）
8000
2000
6000
总计
28896
7606
21290
5.2.2一期资金筹措
项目资金来源有三部分，企业自筹一部分，银行贷款一部分，政府资金支持一部分。
具体如下：
资金筹措方式
总额（万元）
2013-2014
2015-2016
企业自筹
6000
3000
3000
政府扶持
6000
3000
3000
银行贷款
16896
1606
15290
5.2.3第一期经济效益分析（2013-2018）
收入
一期收入分析（2013-2018）
类别
项目
单价（万）
2013-2014
2014-2015
2015-2016
2016-2017
2017-2018
备注
产量
金额（万元）
产量
金额（万元）
产量
金额（万元）
产量
金额（万元）
产量
金额（万元）
桥隧智能施工设备
智能张拉灌浆设备（套）
60
10
600
50
3000
100
6000
200
12000
600
36000
一个市40个施工队，660个市总共26400个施工队
信息化设备
新修路面（公里）
5
1000
5000
2000
10000
3000
15000
4000
20000
5000
25000
第一年新增里程x8%，第二年新增里程x12%;第二年新增里程x20%;
返修路面（公里）
5
0
0
200
1000
1000
5000
2000
10000
3000
15000
维修里程=总里程x5%；第一年维修里程x2%，第二年维修里程x4%;第二年维修里程x8%;
试验室（个）
30
10
300
50
1500
100
3000
200
6000
500
15000
一个市20个试验室，660个市总共13200个试验室
桥梁病害检测
桥梁检测维修方案（套）
50
100
5000
200
10000
总计
5900
15500
29000
53000
101000
成本费用
材料成本
2950
7750
14500
26500
50500
按产值50%计算
工资
300
1000
2000
3800
7000
按人均工资7万计算
福利费
42
140
280
532
980
按工资收入14%计算
经营场地租金
15
0
0
0
0
按实际发生额
厂房折旧
0
257
1311
1776
1776
按10年分摊
土地摊销
0
30.72
30.72
81.92
81.92
按50年分摊
设备折旧
260
260
800
1260
1260
按5年分摊
设备维护保养
26
26
80
126
126
按折旧额的10%
装修费用摊销
94
40
40
530
530
按5年分摊
水电费
147.5
387.5
725
1325
2525
按产值2.5%计算
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