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先进控制工程与信息科学

对公路质量动态管理监控平台的研究

李颖永^a，李光义^b，丁凯^c

*济南市，山东省交通厅公路局，中国250002

济南市，山东省，中国250002奥联信息技术有限公司Ltd

济南市，山东省，中国250002红旗信息技术有限公司Ltd

摘要

公路质量动态管理监控平台能够对原材料的生产、运输、摊铺、试验及关键工程现场情况进行数据采集、分析和比较，并给予相应警告，据此，通过整合视频图像无线传输、车牌识别、GPS、GPRS无线传输等技术来实时自动监测。该平台成功的实现监督与闭环控制，有效的提高了公路的质量管理和控制动态效率。在本论文中，质量动态管理模式是一个创新的组合公路技术管理与智能电子信息技术。它填补了中国在公路建设管理哲学和监测手段这个领域的空白，这是一个伟大的意义的大型、复杂的工程实践。

copy;2011由Elsevier公司选择出版和/或同行评审的责任] [ CEIS 2011]

关键词：公路、监控、质量动态管理

1. 引言

由于高速公路建设具有路线长，涉及面广的特点，项目建设管理单位面临诸多质量监管的问题。如在大型公路建设期间，施工管理机构远离施工单位和监督单位; 而且，各单位之间信息的交流不方便。因此，它很容易引起管理问题与效率低下等问题。施工单位如果通过现场检查等传统的方式了解现场情况，要掌握现场条件既费时又费力。建设资源频繁变化。因此，它具有较强的动态性和广泛的管理。它不能实现对原材料运输车辆路线的无缝监管和保留时间，容易出现以次充好的现象。在搅拌站，许多人为因素影响生产混合比，因此，不能保证质量波动是完全在控制之内。此外，由于现代化程度的现场施工控制方法低和主观因素对监控措施有很大的影响，施工质量不能有效的保证。

随着多媒体和信息技术的迅速发展和以及在社会各行业中的应用普及，在过去的十年，人类社会一直在推动成为一个数字化、高速信息化的时代。在交通工程建设领域，它已经完成了从以前的文件提交，审计，发布，流转等办公自动化到一个动态的管理信息说明平台化的过渡，这体现出了质量控制。对于硬件设备如网络摄像、无线传输设备的需求与日俱增，这是由于位项目管理提供友好的人机界面，专业的商业设计，充分发挥了多媒体与信息技术的作用。它大大降低了项目管理的成本，提高了管理的效率。

为了加强质量监管，通过现代化信息技术实现专业化、规范化、精细化和信息化信息技术，切实贯彻交通运输部和交通运输部与山东省交通厅的工程管理要求，作者为山东省某高速公路施工现场开发出了高速公路质量管理的动态管理平台 。作者的目的是通过现代信息技术实施项目管理的理念和思路，降低管理成本，提高管理效率和实现项目质量管理的动态的、智能化控制。

1.1市场需求分析

中国共产党的第五届三中全会对中国的国内形势和经济社会发展的下一阶段提出的了科学的结论。这个第十二个五年计划期间不仅是全面建设小康社会的关键时期，而且也是深化改革开放的关键时期和加快经济发展模式转变改革的关键时期。中国的经济和社会仍在抓住大量重要战略机遇的时期。 结论是一个非常重要的战略判断和深刻理解交通运输发展状况具有重要的意义，推进交通运输科学发展，按照适度超前与实施对各种运输方式协调发展的原则，维护对于交通基础设施建设的适度规模和速度。此外，它还加速了对网络整体结构的优化和升级，使得服务水平进一步提高。

目前，在施工质量动态管理方面，国内一些项目的搅拌站或重点工程的施工现场已经运用了视频监控技术，即，通过现场视频监控、远程访问现场施工进度。一些项目在水泥混凝土搅拌站采用了自动实时监测技术和GPRS无线传输技术，它是通过实时搅拌站生产数据实时采集和无线传输，远程获取搅拌站的生产现状。然而，对于项目质量管理内在的整体流程或者是关键环节，如原材料运输，混合料的拌和生产，施工配合比，材料传递车辆进出混合站识别和称重，路面摊铺，碾压混凝土和其他数据的采集，数理统计与分析，以及实现现代化信息技术与工程施工控制技术的结合方面，特别是国内施工规范与项目管理的结合，还是一个空白。因此，动态智能工程项目施工过程质量管理将成为新的趋势。使用现代化的息技术不仅推动了技术的创新，而且加快了公路工程建设领域信息化的发展。它还满足了日益增长的市场需求，具有广阔的市场前景。

1.2 用户需求分析

下面是一个例子。从山东省青州到临沭的高速公路，山东省（青临高速公路）有总长度约228公里的主线，构建双向六车道高速公路，全线满足国家公路标准。路基全宽34.5米；设计速度是120公里/小时；汽车荷载为公路一级荷载；在全线20个沥青搅拌站定位的范围；路面工程228公里，7866公里sup2;；1座特大桥，36座桥梁，25座中桥，50座小桥梁；涵洞298个；隧道2条，总长度820米；全线定位有16交汇处，34处互通立交、278个通道和97个行人天桥。项目全线有3个项目办公室，2个主管办公室，9个常驻办事处和24个部门。有太多的单位要参加施工管理。而且路面的工程管理技术数据是复杂的。由于项目在时间和空间上的跨度较大，它对项目管理提出了更高的要求，特别是在如何降低管理成本，实现绿色节能、智能管理等方面提出了更高的要求。

高速公路质量动态管理监控平台是一个根据交通部加强公路工程质量管理的需要，设计和开发符合国际质量管理标准和技术交通部标准的专业的平台。系统根据构建青林公路项目，在借鉴电气工程技术的基础上，进行系统集成和提升创新，通过增设网络通信设备、有效利用已有硬件设备资源，采用“点--线--面”的分阶段研发实施的思路，构架出青林高速公路项目的质量综合监控管理系统。

通过将拌和站、重点工程建设工地和施工现场的现场监控、生产数据实时监测进行整合，并充分利用视频分析技术、车牌识别技术，G P S车辆定位技术、G P R S无线传输技术，S P C（统计过程控制，简称S P C）和二次数据挖掘等的重要手段与统计分析，形成了一套完整的工程质量安全动态监测系统，是对目前传统工程质量监管体系的突破，有效地管理施工质量，提高项目施工管理的效率。

1.3. 平台的结构

基于J 2 E E标准体系构架，采用流行的浏览器 / 服务器（简称B / S）结构，构建了高速公路质量动态管理系统的综合监控平台，有效地实现了施工质量管理，建立多级用户、立体化管理模式。

根据业务需求，平台的结构如图1所示

图1：平台结构

平台对拌和站、重点工程及施工现场的视频监控、生产数据实时监测进行了整合，并对这些数据进行了二次挖掘和数理统计分析，形成了一套完整的工程质量安全动态监管体系，业务工作流程如（图2）所示。

图2：业务流程图

1.4平台的组成

该平台科学地确定了主要设备的技术参数和施工规范。在物料运输车辆上安装GPS定位设备，可以测试定位数据传输到远程服务器的稳定性，将定位数据在地图上显示，确定物料运输车辆当前的位置、驶过的位置和物料运输车辆的行驶方向，针对各标段的拌和站、重点构造物以及路面施工现场情况，要求建立无线网桥和网络球型摄像机，进行网络配置，并根据每一段的现场条件将现场情况的视频网络传输至试验搅拌站，在拌合站主控机上安装拌合数据采集机和无线传输器，在重点位置安装上红外测温传感器，通过信号数字化处理系统，通过G P R S无线网络通信系统对拌和生产参数等信息进行实时监测，安装计重设备以及车牌识别装置，采集物料运输车辆数据，与拌合生产、摊铺数据进行控制。更重要的是，为了实现闭合控制，人们安装了计重设备和车牌识别设备，收集运输车辆数据、拌和生产数据、道路数据综合实现闭合控制。此外，人们在摊铺机、碾压机上安装了红外测温传感器和卷帘机器，通过信号数字化处理系统，每一个施工路面的位置上的温度指标以及其他的信息进行监控，并能从中得到预警。

该平台分为两个部分，硬件和软件。该平台软件的主要工作是将终端的数据，如车辆的GPS定位数据，搅拌站、重点工程路段和现场建设中的视频数据、沥青混合料的生产数据、车辆识别以及车辆称重数据，通过无线采集与电缆传输的方式传输到项目服务中心的服务器上。通过本系统对收集的各类业务数据进行数理统计、汇总并确定分析的结果，很好的绘制质量分析图和高斯分布图。

通过互联网平台，业主、经理人员，常驻人员和其他主管负责人可以分权限基于Internet网络登录系统，查询监控部位的实时数据，从而全方位达到质量监控的目的。该平台硬件的主要工作是从搅拌设备、拌和站工程控制PC以及拌合场称重设备等工业系列站设备的通信串口上读取实时数据。

这个平台由六个子系统组成，如图3所示。

1。视频监控系统

2。车辆管理系统

3。搅拌站生产监控系统

4。路面施工监控系统

5。统计分析系统

图3：平台组成结构

2。关键技术

该平台的创新之处在于它高度集成了视频图像无线传输技术、车牌识别技术、GPS定位技术、GPRS等无线网络通信技术、自动实时监测技术并将它们有机的整合在一个系统中，成功的实现了高速公路安全质量全过程的闭环控制和高速公路工程施工质量全过程的管理。在已经提到过的技术中，以下三个技术为系统的关键支撑技术。

1）混合站实时动态生产数据采集技术。

由于各施工单位的拌和站设备型号不同，使得拌和站的数据采集工作变得更加复杂，而且采集方式多样化。青林高速公路工程各个标段的拌和站的生产数据信息主要有以下三种采集方式。

1。直接从拌和设备的485工业串口进行数据的采集。

2。从拌和站工程控制PC的串口进行数据的采集。

3。实时抓取拌和站工程控制PC显示器当前屏幕页面，利用O C R软件进行图像文字识别，采集数据。

现场路面施工温度数据实时采集技术。采用红外测温装置，并通过数字化处理和转换，读取并解析路面施工实时数据通过G P R S无线网络通信方式无线传输到远程服务器，进行实时现场施工数据的读取与分析。本系统以质量控制图和数据的模式，并根据规范参数要求，动态、实时、清晰地显示出道路建设路面施工数据。

实时监测图这些数据如图4所示。

图4：数据实时检测图

G P S车辆定位技术。本平台要求在物资运输车辆上安装G P S 定位装置，设置定位频率并对物资运输车辆进行编号。通过装置、设备收集车辆所在位置的经纬度，上传到远程服务器，并通过系统设计好的相应的数据的接口。服务器将数据接受并解析定位数据，将数据保存进远程服务器的数据库之中；同时，系统被激活并在相应的地图展示板块之中显示物料转移车辆的当前位置，驶过的位置以及运输车辆行驶方向。

3。结论

高速公路质量管理综合监控平台对沥青运输车辆应用GPS定位技术实时监控行车路线，清楚地了解到每辆车的状况以及每次运输的执行情况，有效地消除了管理的盲区，提高了交通运输监管的力度及透明度，通过合理地选择监摄地点，充分利用高科技手段对拌和站、料场、重要工程及路面施工现场进行实时监控与录像，可以实时控制和拍摄搅拌站、物料场、重点工程和道路的现场建设情况，并实时抓拍各类违规行为，为今后的质量综合管理提供了有力的依据和证明。高速公路质量管理综合监控平台通过G P R S 无线通信技术对沥青拌和站生产中各料仓所用原材料、生产指标，以及路面工程施工现场温度指标及相关信息实时采集上传，及时了解生产和施工的质量安全动态，有效控制核心数据，确保质量的稳定性，在拌和料场应用车牌识别技术，对运料车进行实时识别统计，将数据保存至专用项目服务器中，生成报表资料，实时掌握进出料场运料车的动态信息，供相关管理部门调阅和查看，实现了施工过程中的施工数据的电子化保存，实现了施工过程的可追溯化，真正实现了施工质量管理的终身制。借助这个平台，人们能够及时认识到施工质量的情况，有效地控制核心数据，确保质量稳定。利用车牌识别技术，平台能标识物料传输车辆，收集统计数据，将数据保存到专用项目服务器和生成报表图表。借助这个平台，人们能够及时的认识到动态物料输送车进出混合站的信息并提供信息给相关管理部门进行查阅和核对。

高速公路质量动态管理监控平台的开发，具有很强的实用性和创新性。这个平台能有效地监控和指导搅拌站的生产和道路建设，实现高速公路质量综合监控管理，并实现了先进的管理信息技术与传统高速公路建设管理的有机结合。此外，该平台是公路工程智能化与信息化的创新。该平台具有广阔的市场前景和极高的推广价值。

参考文献

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[ 2] 赵东波；青临高速公路工程质量安全动态管理辅助监控系统方案建议书[R].上海：

上海信诚信息技术有限公司

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[ 5] 杨毅文：动态控制技术在沥青路面施工质量控制中的应用 [M] 北京：人民

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[ 6 ]郝峰，王毓芳：过程控制与统计技术 [M]北京：中国计量出版社2001

[ 7 ] GB/T 4091-2001常规控制图[S]。

[ 8 ] GB/T 13989-200控

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