摘要：全周期、全要素數(shù)字化管理技術(shù)是通過集成互聯(lián)網(wǎng)、BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)，搭建高速公路建設項目全周期全要素數(shù)字化管理平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)從設計階段到竣工階段的全周期管理，并在施工階段實現(xiàn)數(shù)據(jù)從工序檢驗、質(zhì)量檢驗評定、形象進度、設計變更、計量支付、竣工歸檔的全鏈條傳遞，完成工程建設期間的全要素數(shù)字化，達成項目建設過程“可溯源”竣工檔案與實體工程“同步形成、同步歸檔”的目標。該平臺為項目公司對施工現(xiàn)場的標準化管理提供了手段，有效實現(xiàn)節(jié)能降排、提升工作效率、降低工作成本。1.技術(shù)概況公路建設項目信息化技術(shù)應用目前相對缺乏，且技術(shù)應用深度及廣度都不夠，沒有形成數(shù)據(jù)信息共享及關(guān)聯(lián)，不同系統(tǒng)間信息不能相互傳遞，數(shù)據(jù)難以共享互通，使得傳統(tǒng)信息化技術(shù)系統(tǒng)容易出現(xiàn)“數(shù)據(jù)孤島”的情況，導致項目建設及管理過程中的資源浪費。本技術(shù)在建立標準化流程、數(shù)據(jù)標準、用表標準、分部分項劃分等多種標準基礎上，結(jié)合BIM、物聯(lián)網(wǎng)對建設項目從設計到施工數(shù)據(jù)監(jiān)測進行集約化管理，從而做到減少設計變更、提高施工質(zhì)量、節(jié)約能源、減少碳排放量。該技術(shù)適用于公路建設行業(yè)建設過程及管理過程，為高速公路建設過程提供全周期、全要素、電子化、標準化管理，以達到提質(zhì)增效、節(jié)能減排的效果。2.技術(shù)原理高速公路建設項目全周期、全要素數(shù)字化管理技術(shù)是通過集成互聯(lián)網(wǎng)、BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)搭建高速公路建設項目全周期、全要素數(shù)字化管理平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)從設計階段到施工階段的傳遞，并在施工階段實現(xiàn)數(shù)據(jù)從工序檢驗、質(zhì)量檢驗評定、形象進度、設計變更、計量支付、竣工歸檔的全鏈條傳遞，完成工程建設期間的全要素數(shù)字化，實現(xiàn)項目建設過程“可溯源”竣工檔案與實體工程“同步形成、同步歸檔”的目標。該平臺為項目公司對施工現(xiàn)場的標準化管理提供了手段，有效實現(xiàn)節(jié)能降排、提升工作效率、降低工作成本。2.1關(guān)鍵技術(shù)（1）互聯(lián)網(wǎng)、云計算基于安全、穩(wěn)定、可靠的私有云平臺，快速構(gòu)建高速公路建設項目全周期、全要素數(shù)字化管理業(yè)務應用生態(tài)產(chǎn)品鏈。（2）BIM+GISBIM+GIS的融合，實現(xiàn)基于空間真實位置、真實環(huán)境的設計，把建筑設計與生態(tài)環(huán)境相融合，站在一個更高維度上為高速公路設計、施工、建設、養(yǎng)護節(jié)省時間和資金，實現(xiàn)對項目宏觀情況的全盤掌握、統(tǒng)籌安排。（3）物聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控分析通過IoT技術(shù)實現(xiàn)施工現(xiàn)場試驗機、拌和站、瀝青等質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲分析，結(jié)合視頻監(jiān)控技術(shù)構(gòu)建可視化施工工地管理，打造智慧工地。（4）大數(shù)據(jù)引入Hadoop、OSS對象構(gòu)建海量數(shù)據(jù)存儲應用，并通過Spark、Flink構(gòu)建實時數(shù)據(jù)分析引擎，提供多樣的數(shù)據(jù)分析算法。（5）AI技術(shù)在隧道圍巖系統(tǒng)中引入AI技術(shù)，通過機器學習、人工智能等前沿技術(shù)，智能判斷出輔助圍巖級別，對隧道圍巖施工進行科學管理、決策。（6）CA技術(shù)權(quán)威CA機構(gòu)頒發(fā)數(shù)字證書，證明用戶或企業(yè)在網(wǎng)絡上的真實身份，具備數(shù)字證書的電子簽名或電子簽章可以在電子文檔上實現(xiàn)快速簽名或蓋章，且能夠防止電子文檔信息被篡改，同時具有真實法律效力。提高信息化、數(shù)字化作業(yè)辦公審批的效率，同時為公路工程品質(zhì)評定、電子檔案等線上作業(yè)提供強力的認證保證。（7）云控平臺基于交通大數(shù)據(jù)云控平臺的智慧高速架構(gòu)體系，依托于業(yè)務平臺、數(shù)據(jù)平臺框架，為“新基建”“建管養(yǎng)一體化”的實現(xiàn)提供完美的基礎平臺架構(gòu)支撐。技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。圖1技術(shù)架構(gòu)圖2.2工藝流程該技術(shù)在實現(xiàn)合同管理、進度控制、設計變更、質(zhì)檢評定、計量支付、竣工檔案、隧道綜合管理系統(tǒng)等高速公路建設全周期、全過程數(shù)字化管理的流程為：PC端或移動端錄入施工過程各類業(yè)務數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)上傳至數(shù)據(jù)倉庫，物聯(lián)網(wǎng)實時采集上傳的各類原材料質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)；大數(shù)據(jù)平臺對數(shù)據(jù)進行處理、匯總、分析、存儲、共享；報表引擎自動填充數(shù)據(jù)生成所需報表，通過工作流、CA電子簽章實現(xiàn)在線審批流程；并在BIM模型上直觀展示項目進展、調(diào)閱各類資料數(shù)據(jù)。3.技術(shù)創(chuàng)新點（1）項目建設設計方面：將設計數(shù)據(jù)貫入BIM+GIS系統(tǒng)，并構(gòu)建基于分部分項劃分（WBS）的建設管理平臺，通過數(shù)據(jù)架構(gòu)之間的精確映射，實現(xiàn)數(shù)據(jù)從設計階段、施工階段到養(yǎng)護階段的傳遞。（2）項目建設施工方面：在施工階段實現(xiàn)數(shù)據(jù)從形象進度、設計變更、工序檢驗、質(zhì)量檢驗評定、計量支付、竣工歸檔的全鏈條傳遞，完成工程建設期間的全要素數(shù)字化，實現(xiàn)項目建設過程“可溯源”竣工檔案與實體工程“同步形成、同步歸檔”的目標。（3）項目流程管理方面：線上審批流程中均使用電子簽章，為參與各方提供快捷方便的審批服務。通過電子簽章形成法律閉環(huán)，不僅提供電子簽名服務，還提供存證服務以及后續(xù)法律服務，確保糾紛發(fā)生時，能夠提供相應的司法保障，提高了整個業(yè)務審批的簽署效率。（4）隧道建設信息化方面：研發(fā)隧道圍巖輔助判別系統(tǒng)，實現(xiàn)了隧道圍巖信息、監(jiān)測斷面信息以及超前地質(zhì)預報信息的線上存儲及分析，為公路隧道圍巖支護結(jié)構(gòu)的調(diào)整和變更提供有效的支撐依據(jù)，力圖真正實現(xiàn)“隧道動態(tài)設計”。（5）設計后期服務創(chuàng)新方面：利用遠程視頻會議系統(tǒng)及交互式電子白板，實現(xiàn)了設計單位技術(shù)專家與工程現(xiàn)場進行遠程技術(shù)研討，搭建設計后方技術(shù)支援平臺，為偏遠山區(qū)項目提供實時專家技術(shù)支持。（6）行為數(shù)字化方面：通過電子施工日志、監(jiān)理日志、業(yè)主工作日志將參建各方行為數(shù)字化，同時運用大數(shù)據(jù)、人工智能等手段對所有數(shù)字化參與者的日常行為進行自動抓取和客觀評價分析，將“工作流程化，流程標準化，考核數(shù)據(jù)化，數(shù)據(jù)臺賬化，責任明確化”的項目建設管理理念和機制建設體現(xiàn)在軟件平臺中，進一步為項目建設管理賦能。綜上，高速公路建設項目全周期、全要素數(shù)字化管理平臺實現(xiàn)了項目建設全過程管理，提高了工作效率，減少了人工、設備、材料等資源成本，節(jié)能減排效果顯著。4.技術(shù)應用情況全周期全要素數(shù)字化管理技術(shù)已成為“新基建”實現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)，為高速公路的數(shù)字化、智能化提供管理保障。目前已應用于“川高”“藏高”等高速公路項目中，包括路基工程、路面工程、橋梁工程、隧道工程、房建工程、機電工程、交安工程、監(jiān)理試等領(lǐng)域。從項目管理的角度出發(fā)，作為全過程全生命周期建設管理平臺支持PPP模式、BOT模式、EPC模式等多種模式的高速公路建設項目過程管理，從高速公路建設階段到養(yǎng)護階段，該平臺可作為發(fā)展“建、管、養(yǎng)一體化”管理業(yè)務的全面支持基礎平臺。該平臺提供的數(shù)據(jù)對接中心、角色權(quán)限中心、流程中心同樣適用于多種跨業(yè)務跨領(lǐng)域的系統(tǒng)集成，如云控平臺、數(shù)據(jù)平臺、業(yè)務平臺、養(yǎng)護系統(tǒng)、OA辦公系統(tǒng)、運營服務系統(tǒng)等。該技術(shù)在高速公路建設中應用廣泛，相較于傳統(tǒng)工作及管理模式，大大提高了高速公路建設過程中各環(huán)節(jié)辦事效率和項目的進展速度，減少各環(huán)節(jié)的時間周期，設計變更、工程計量、合同管理、施工人員管理等線下十分繁瑣的流程審核，在該技術(shù)的支持下能在短時間內(nèi)完成，節(jié)能減排、提質(zhì)增效效果顯著。高速公路建設項目全周期、全要素數(shù)字化管理技術(shù)的應用，有效解決了高速公路建設過程中人員、設備、建設資料管理難度高，采集信息難以互通等問題，成功實現(xiàn)了利用軟件信息化技術(shù)對現(xiàn)場設備進行監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集和管理，保證了高速公路建設項目全周期、全要素數(shù)字化管理技術(shù)對工程項目建設管理的輔助作用，完成項目從原料進場到材料質(zhì)量檢測、使用最終形成竣工檔案的全過程資料管控。該技術(shù)的實施建立在標準化流程、數(shù)據(jù)標準、用表標準、分部分項劃分等多種標準基礎上，根據(jù)各項目公司實際需求，可定制開發(fā)各項目公司數(shù)字化管理平臺項目。利用統(tǒng)一的模型標準在設計階段將設計數(shù)據(jù)貫入BIM+GIS系統(tǒng)，并構(gòu)建基于分部分項劃分（WBS）的建設管理平臺，通過數(shù)據(jù)架構(gòu)之間的精確映射，實現(xiàn)項目建設過程中數(shù)據(jù)從設計、施工、竣工到養(yǎng)護的全面存儲打通，確保了現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集及施工過程可溯源。通過建設物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、移動APP（工序檢查、施工日志、工地視頻等功能）等技術(shù)實時采集現(xiàn)場資料，打破項目管理人現(xiàn)場監(jiān)管的空間限制，通過質(zhì)檢評定、竣工檔案等模塊，實現(xiàn)全流程審批線上化、資料檔案電子化，有效實現(xiàn)節(jié)能降排、提升工作效率、降低工作成本。5.節(jié)能降碳效益測算評價5.1節(jié)能低碳效益該技術(shù)應用前，項目管理效率低，每年人工、設備、材料等成本較高。以樂西項目為例，經(jīng)實踐及測算得出：技術(shù)應用后較傳統(tǒng)方式預計可為單個項目形成的年節(jié)能量約為343.2tce，每年二氧化碳減排量約為170.74tCO2。目前該技術(shù)在10個項目中應用，按照項目規(guī)模比例進行估算，應用該技術(shù)后為高速公路建設項目形成的年節(jié)能量約為3846.4tce，年二氧化碳減排量約為1934tCO2。以樂西項目為例，項目里程約150km，通過該技術(shù)的實現(xiàn)，可有效減少紙張打印成本，以現(xiàn)有高速公路建設經(jīng)驗，一個標段竣工資料大約有1500卷檔案，每卷檔案大約有500頁表格，建設過程中每個標段使用的紙張大約10萬張/年。以此推算，該項目每年可減少的紙張打印量約為2180萬張。一般項目部距離施工現(xiàn)場幾十至幾百公里不等，應用該技術(shù)后可減少線下會議、減少人員往返路途成本，每個標段約減少往返路途19200公里/年，25個標段共計減少48萬公里/年，約節(jié)約車輛汽油40t。通過該技術(shù)的應用，每個標段減少的用電量約為7萬kW·h/年。5.2經(jīng)濟效益我國傳統(tǒng)公路建設行業(yè)管理水平相對落后，在建設管理、施工工程、數(shù)據(jù)監(jiān)測、預測及預警等方面有很大提升空間。技術(shù)應用后較傳統(tǒng)方式預計可為已應用項目公司降低成本總計4526.1萬元/年；以樂西項目為例，每減排1tCO2投資額約2.92萬元，靜態(tài)投資回收期約為4.5年。因此，電子化、標準化的綜合管理平臺數(shù)字化技術(shù)應用，將成為公路建設行業(yè)提質(zhì)增效、節(jié)能減排的重點發(fā)展方向。5.3社會效益高速公路建設項目全周期、全要素數(shù)字化管理技術(shù)作為提升項目管理能力和效率的重要手段，已全面開啟完善升級過程，其本質(zhì)是對信息技術(shù)、產(chǎn)品和服務的應用，是實現(xiàn)節(jié)能降耗減排的重要手段。將信息網(wǎng)絡、大數(shù)據(jù)與公路建設行業(yè)結(jié)合起來，能增強整體性和集成化，實現(xiàn)集約經(jīng)營，達到節(jié)能降耗減排的效果。實踐證明，該技術(shù)可提高勞動生產(chǎn)率，提高能源和資源使用效率，減少企業(yè)對能源和材料的消耗。如，通過質(zhì)檢評定、竣工檔案模塊的深入開發(fā)和廣泛利用，將紙質(zhì)文件電子化，簽字簽章過程線上化，可以降低項目資源浪費率，提高行業(yè)資源的利用效率；通過隧道綜合管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)隧道圍巖信息、監(jiān)測斷面信息以及超前地質(zhì)預報信息的線上存儲及分析，讓相