基于实时监控系统的桥梁施工技术研究

宾 勇

(广西长长路桥建设有限公司，广西 南宁 535300)

当前，我国正处于第十三个五年发展规划的关键时期，国民经济各领域迅猛发展，作为基础行业的道路交通和运输系统，承担着我国经济发展“大动脉”的重任。而桥梁工程在我国的交通和运输系统中举足轻重，我国的桥梁工程经过几代人数十载不断探索，现已逐步形成覆盖全国各主要城市的交通网络，带动了相关地区的经济发展，其作用不言而喻。值得一提的是，部分我国自主研发的桥梁施工技术在国际桥梁发展史上具有较高的学术地位，在世界范围内的桥梁建筑与设计大赛中多次荣膺榜首。

近年来，国际上较先进的桥梁施工技术多结合了当下前沿的专业元素，如先进的互联网、物联网、可视化的传感测量、消息传递以及知识学习等技术。以我国桥梁工程的施工技术为例，融合了在线监控及事故预警的新型桥梁施工技术层出不穷。本文以我国当前的桥梁施工水平为背景，立足于实现全程、实时及动态可视化的桥梁施工监控系统，提出了基于实时监控系统的桥梁施工方案，相比于微观方面的具体桥梁施工技术而言，本文更侧重于宏观管理层面的探究，旨在通过所提出的基于实时监控系统的桥梁施工方案来提高路桥企业在具体工程中的管理效率。

1 桥梁施工常见问题及原因分析

1.1 施工材料、人员的调度问题

在我国的桥梁工程施工中，常见的问题有很多种，总的来说有施工技术上的专业水平问题、施工人员及工程质量监控的管理问题。以施工管理问题为例，又包括施工用料的运输调配、施工人员的调度与管理。纵观国内一些施工质量不达标或工期迟缓的问题工程，我们可以看到，多数原因是施工组织上的调度、管理出了问题，即人的因素所致，因此应在具体的工程施工前和施工过程中，充分重视工程所有部分和阶段的人员调配和协调工作，力争做到“物尽其用、人尽其责”的管理理念[1，2]。典型的施工组织监控方案如图1所示。

图1 施工组织监控方案图

1.2 工期节点和质量监督问题

很多桥梁工程都存在延迟竣工的现象，这与在施工前没有进行充分的工期计划和安排有直接关系，导致工程进度最后未能按工期节点执行。延误工期给工程带来多方面的影响，例如最直接的问题就是不能按时交付工程，还有就是为了赶工期、抢时间导致工程质量下降等。质量监督工作对于桥梁工程来说是最基本的要素，但个别工程却达不到质量标准要求，原因是多方面的，如监督设备因素、制度流程因素以及管理策略因素等。施工企业只有从根本上解决质量监督等一系列问题，才能形成良性管理的长效机制，才能确保路桥企业的安全、稳定生产并不断提高企业经济效益[3]。

2 基于云计算的桥梁施工实时监控系统

云计算技术是近些年发展起来的一种基于网格的计算模式，广义范围上来讲属于大数据技术范畴。目前常用的云计算平台主要有Hadoop平台和Spark平台，都属于开源架构，灵活性较高，Hadoop平台迄今为止发展得比较成熟，因此应用上也比较广泛。云计算技术的核心思想是统一进行云存储服务，将庞大的数据资料共享在云端(服务器)，用户可以通过购买相应的服务来进行个性化的使用。云计算技术将用户对大数据知识的掌握程度进行屏蔽，也就是说，用户无需了解架构后台的具体情况，用户只需提出使用需求即可。

2.1 需求分析

以路桥集团为例，每年都有很多由各分子公司筹备、建设的桥梁工程，这些工程项目在具体实施过程中需要一个科学的数据处理平台，将所有项目和工程进行统筹，包括物料的运输、人员的调度、设备的调配等。对于同一施工现场的项目或工程，通过对大量现有以及历史数据的分析和处理，系统能够有效得出当前施工的薄弱环节及安全隐患，做到事前预警和故障预判等，有效将施工风险降到最低，保障施工安全、稳定进行。

2.2 模型搭建

基于云计算的桥梁施工实时监控系统模型，在搭建过程中以存储系统和计算框架为主要难点，拟采用多台PC机进行分布式搭建，具体配置：(单机)硬盘容量1TB，RAM 8G，CPU Intel i5，Linux操作系统，Hadoop2.4.0版本。搭建过程中以一台PC机为主机，其余均为从机，将HDFS设置为存储系统，数据仓库采用HBase架构，当监控系统软、硬件搭建完成后，对其进行测试，以一组桥梁施工的原料分配数据作为测试数据，上传至服务器，对系统各节点的运行状态进行监控，确保各主、从节点都为活跃状态。基于云计算的桥梁施工实时监控系统模型如图2所示。

图2 基于云计算的桥梁施工实时监控系统图

3 工程实例验证

试验中以路桥集团某分公司近5年来的桥梁历史施工数据为原始输入，数据类型包括桥梁施工中的物料申请、运输及分配等，此部分数据多为文本式的关系型数据，还包括人员调度、质量监督、协调会议等数据，此类数据多为非关系型的图片或音频、视频文件，数据大小共约5 GB，将这些数据输入到基于云计算的桥梁施工实时监控系统中，观察系统的运行情况，包括各分布式节点中数据包流量状态，通过后台监视画面进行施工数据的状态监控。桥梁施工监控结果分析如表1所示。

表1 桥梁施工监控结果分析表

监控结果显示，对于桥梁在施工过程中的所有生产和管理数据，该监控系统均能很好地接收并将处理结果反映到监测画面中。值得注意的是，对于图片、音视频等非结构化的桥梁施工数据，本系统仍能很好地存储并进行分析处理，这有别于仅能处理结构化数据的其他监控系统。此外，该监控系统还可针对桥梁当前施工的具体情况，对下一阶段施工的具体方案和危险因素进行预测和评估，为施工人员和监理人员提供相应的决策依据，这是其他桥梁施工监控系统所不具备的优势[4-5]。

4 结语

本文以我国路桥企业的桥梁施工管理现状为出发点，详细分析了桥梁在施工过程中的一些常见问题及产生原因，如施工材料运输、施工人员调度以及施工质量的过程监控等方面。提出了基于云计算技术的桥梁施工监控系统，能够将施工现场的人员和物资等环节进行统一调度，并可以根据工程进度、计划时间节点以及工程阶段性的施工情况来进行综合分析和管控，有效提高了路桥企业的管理效率，为桥梁施工的安全性及制度管控打下坚实基础。本文所提出的基于云计算的桥梁施工实时监控系统，对于我国当前路桥企业的施工管理模式来说具有通用性，可作为同类工程施工管理的参考方案，对未来我国桥梁的施工管理发展方向具有一定的引领作用。

[1]张海宁.道路桥梁施工管理中存在的问题及优化措施[J].产业与科技论坛，2011，10(15)：63-64.

[2]王 伦，韦秋梅.高速公路桥梁工程施工管理[J].交通世界：建养·机械，2013(18)：256.

[3]田克平，张志新，张铁成.桥梁施工组织设计与实例[M].北京：人民交通出版社，2002.

[4]钟汉华，余丹丹.道路桥梁工程施工技术[M].北京：中国水利水电出版社，2011.

[5]陆书斋.施工技术与管理[M].武汉：华中科技大学出版社，2008.