智慧高速公路机电工程建设项目的管理

陈 琛

（广西交通投资集团崇左高速公路运营有限公司，广西 崇左 532200）

高速公路机电工程的特点主要表现为：点多面广、施工工期较短、机电设备多、系统安装调试工作量比较复杂、信息技术应用的范围较广等。因此，信息技术的支持下，高速公路开展机电工程的施工和建设时，发展智慧机电工程，解决之前机电工程管理效率低和运行不足等方面的问题[1]。

1 机电工程项目管理面临的主要问题

1.1 工期与管理不协调

高速公路机电工程建设的工期要求都比较短，即实际施工工期均在3-6 个月左右。由于机电工程建设阶段长期存在着“重施工，轻管理”的现象，导致出现工程延误、交叉施工、质量差、缺乏安全隐患等问题。

1.2 施工界面工程管理经常出现失控的情况

公路机电工程的施工界面工程包括的内容为：各机电系统机房；收费广场的路面；消防主管道；隧道的机电预留预埋；外供电工程等，这些界面往往会受到施工质量差或者耽误工期的影响，导致整个机电工程建设出现质量差、安全得不到有效保障和耽误工期的情况。

1.3 设备、材料的管理混乱

一些高速公路机电工程建设过程中面临的主要问题就是无法对设备或者材料等开展智慧化的管理，这不仅会影响到工期和施工的质量，还会出现材料随意摆放，无人看管的问题。

1.4 机电工程质量问题堪忧

迫于当前通车时间上产生的较大压力，通车试运行过程中，很多机电工程都不能结合合同中的相关规定，加大对通车试运行的管控，导致工程质量缺乏有效的保障，并且试运行也不能达到检验和验收的条件以及标准。并且，对于一些第三方而言，他们也不能结合实际的情况出具检验单或者提供切实可行的安全应急预案，通车试运行也将失去安全保障。

1.5 创新技术应用不足

当前，很多高速公路机电工程建设管理过程中并没有完全的应用创新的技术，这就导致高速机电工程在开展智慧管理时存在推广较慢、应用不全面、施工管理效率较差等方面的问题，管理漏洞经常出现。

1.6 管理人员技术水平较低

智慧高速公路机电工程建设过程中，受到现场管理能力不足、技术人员能力不足、管理较差等方面的影响，导致高速公路机电工程在开展智慧管理时，面临技术难以落实的情况。另外，一些施工人员主要以农民工为主，其熟练的程度或者施工经验不足，这些都限制了智慧施工的进一步开展。

1.7 施工设计阶段发生的变更较多

众所周知，工程建设项目在开展过程中其最主要的阶段就是工程设计阶段，但是受到多个方面的影响，高速公路机电工程建设过程中经常出现施工图设计质量差、设计变更多等，使得高速公路工程机电建设项目质量降低，工期和成本无法得到有效管理。

2 智慧高速公路机电工程建设项目的管理

2.1 施工准备阶段和施工阶段的智慧管理：BIM技术的应用

2.1.1 深化设计

机电施工过程中利用BIM 技术开展深化设计时，其涉及的专业较多，如：给排水专业、暖通和空调专业、消防专业、弱电专业、强电专业等。如果采用传统深化设计，无法直接呈现与实际工程相吻合的数据，在开展碰撞设计时，主要运用设计师的经验进行判断，导致实际施工过程中出现更大的误差，进而使得工程出现返工或者延期工期的情况。

BIM 技术在应用后，其深化设计阶段，可以直接借助BIM 三维信息模型开展管道的智慧化管理，通过该信息模型以尽量减少之前的变更和修改，使得施工质量得到明显提升[2]。并且BIM 技术还能对整个施工过程开展控制，通过模拟施工工艺、施工进度、施工重点和难点等，及时帮助施工人员找出施工中存在的问题，降低风险的发生；计算工程量时利用BIM 模型自动计算工程量；实现设计各个阶段和各个层次的全程可视化管理；建立专门的模型，这一模型之中集合了设备信息和建筑设施，这也为之后机电工程建设项目开展运行管理等提供良好的服务。

例1：在开展临水和临电的边防护设计过程中，通过对现场临水、临电和临边防护进行标准化的设计时，结合BIM 建模和综合管线模型，进一步优化三临布置方案，在对其进行合理的布局之后，使得施工水平得到显著提升，这也有效避免了之后出现乱拉接电线或者拆装临时设施的情况。

图1 临水和临电的边防护设计

例2：工程量进行统计时，基于BIM 三维数据模型，对工程量进行全面的核算，编制相应的工程量清单。并且，当BIM 模型用于工程量的统计时，提升计算结果的准确性。

例3：开展可视化的交底。借助BIM 技术三维可视化的功能，结合出具的三维图纸开展技术交底，当三维图纸和二维图纸转化后，能有效提升工程设计的精准性。然后相关人员在借助BIM 模型，导出各项图纸，开展材料的下料和设备的安装。另外，在开展对大型设备的定位和安装时，如：冷冻机房等区域大型设备等进行定位时，重点细化模型，搭建相应的模型，通过可视化的优势，对设备房竖向的空间进行检查；检查其空间的合理性；观察管线排布是否美观和设备是否美观等，从而为设备开展安装和运输等提供信息和数据依据。

例4：利用BIM 三维技术开展施工模拟。施工模拟阶段主要为：漫游展示，实现对施工工序的动画化，帮助施工人员直观地了解整个施工的过程。借助工程仿真技术，编制相应的施工方案，这样做的目的就是能保障施工管理工作变得更有条理性和简洁性。为了保障其施工的精度，需要对施工过程进行现场的复检和验收，第一时间帮助施工人员调整其相应的问题，在做出相应的修改后，使得施工的精度得到有效保障，避免施工过程中出现返工或者拆改的问题。

2.1.2 碰撞检查

机电设备管线在管理时，通过建立相应的模型，借助BIM 技术，对设备管线开展碰撞检测。碰撞检测过程中根据模型预警所提供的检测报告，实现对设计方案的有效优化。为了保障机电管线设备布置更加合理、科学，需要将机电管线设备与其他的建筑物等进行冲突检测，这样做的目的就是保障各专业管道之间不会发生碰撞。通过综合排布机电管线设备，有效降低施工的难度。

2.1.3 协同工作

BIM 平台上通过将各参与方和各专业信息数据等进行协同作业和协同的验证等，有助于各施工环节利用这些共享的信息数据，使得沟通变得更加便捷和流畅。并且，机电安装过程中，由于机房或者其他的区域等管线比较密集，通过搭建BIM 机电项目的三维数据模型，使人们能更直观、准确地了解到建筑空间结构，使得安装的管理一目了然。例如：工人能借助BIM 的三维数据模型，对碰撞过程中存在的问题，结合实际的情况，直接将问题反馈到参数化的三维模型之中。当各专业工程师开展模型的对话后，能更快地对存在的问题提出解决的方法。

2.2 运维阶段的智慧管理

高速公路机电工程项目在开展运维管理时，其采用智慧运维的方式，在保障其设计流程标准化的同时，主要应用主动式运维和被动式运维的方式[3]。其中主动式的运维流程为：制定巡检的计划—执行巡检—主动发现故障—提出报修的提议。但是这样的方式无法做到及时的跟踪和把握。

2.2.1 可视化技术开展管理

1.流程上开展可视化管理。机电工程建设项目在运维阶段，其涉及的岗位相对较多，使用的技术较为复杂，这些对于技术人员的相关技能而言有着更高的要求。由于一些故障需要及时更换备件，如果运维流程上是比较混乱的，那么技术人员不能对其开展全面的跟踪和监督，导致整个运维效率较低，无法顺利地开展和落实。例如：某些故障经过多次的检修，其每一次检修的进展，使用的备件或者配件等，都处于存货的状态，这就需要维修人员及时对这些故障进行可视化的了解，帮助他们做出一定的评价和决策。并且，站在整个运维的角度上看，工程建设项目的顺利开展其主要与机电设备的正常运行等有直接关系，设备的完好率，有多少故障处于检修过程中，哪些故障设备还需要等待配件等，哪一些配件的缺货信息比较严重等，这些都能让运维人员在运维过程中达到事半功倍的效果。因此，智慧高速公路机电工程建设过程中，在对运维阶段进行管理时需要保障工作流可视化和数据可视化。这一可视化主要表现为：第一，每一个流程流转路径比较清晰，上面有相应的责任人、时间、处理时间或者相应的进展等，每一项流程也会对各个责任人进行准确的标识，在流转到某一个环节时，系统则会直接提供相关的人员需要待办的各项事项，从而进一步对流程进行优化。第二，数据的可视化，帮助每一个岗位人员对于运维工作有充分的理解，进一步推动各项事项的完成。

2.GIS 物理位置的可视化。由于高速公路机电建设工程中所涉及的设备比较多，当出现应急指挥的情况时，是无法对全局开展全面的管理以及做出更有针对性的指挥决策。在这一情况下，为了进一步发挥出智慧高速公路的服务水平，做好应急响应的准备工作，应该将机电设备的网络拓扑位置与GIS 地图进行有机地结合，这样不仅能帮助相关人员及时了解到某一个设备的位置，还能了解到周边的环境、配套的设施以及相应的位置等，当出现异常的现象时，相关人员就可以结合现实的情况与远程进行分析，及时做出应急处理的措施，提升协调的能力。

3.大数据背景下开展运维。目前大数据背景下，很多的数据充斥在机电管理系统之中，这就给当前开展机电设备的运维管理工作带来了一定的难度。因此，通过开展智慧运维系统的建设工作，机电运维业务在自动地形成格式化的数据后，借助大数据技术，对这些信息开展深度的挖掘，保障其为相关人员做出各项决策提供有力保障，实现对全生命周期的业务管理。

高速公路机电建设项目管理人员应该对数据开展有效的采集，结合运维工作的流程，加强对数据的质量控制和管理。然后管理人员利用这些数据做出相应的决策和支持，并对机电运维行为等开展有效的控制、考核、预测等，这一方式直接取代了传统的运维模式，以智能化的主动式运维开展整个项目的管理，提升了管理的体验和管理的效果。

2.2.2 关键技术开展运维管理

伴随着关键技术的高速发展，BIM 技术和AR 技术等被广泛地应用到了智慧交通的领域之中，为促进高速公路机电设备开展运维转型和升级等均带来了新的发展契机。未来机电工程建设项目也将向着智慧运维转变。第一，BIM ＋GIS 相互融合。机电建设工程的整个生命周期利用这一技术，将提升设计－建设－管理－养护的信息共享和管理效率。GIS 在受到计算机硬件和软件的支持下，能对相关的地理分布数据进行储存、采集、管理、运算和分析等；BIM 技术专注于基础设施自身，GIS 则更多的是对外部环境信息的收集。这些技术的相互结合，能整合更多的数据和信息。未来智慧高速公路机电工程通过搭建BIM 模型，即利用倾斜摄影的技术，了解到高速公路的三维实景GIS模型，使得运营养护阶段能搭建起更加完善的机电智慧运维系统，这一系统主要养护资金、设备安全状态、人员管理等开展的管理，相关人员能借助BIM 三维可视化的技术，实现对机电设备资产的精细化管理、科学化的评价和智慧化的运维，加大了对工程竣工阶段各种线路的试营运、线路故障的排查等，从而一定程度上使得设备得到安全运行。

实现与增强现实（AR 技术）的融合，这一融合包括：远程协作功能。相关人员借助语音开展视频通讯，AR 技术再对相关的标注进行远程的协作，使运维效率得到进一步提升。例如：实施标准的方式能对当前管理的情况进行掌握，并演示一些出现的问题或者出现的故障后，现场人员根据这一结果做出评价，通过远程协作和音视频通信服务功能等，借助AR 眼镜对现场的工作进行虚拟体验。这种技术不仅能提升各部门之间协作的有效性，还能提升远程协作服务的效能，系统在将现场的一手数据和资料等进行保存后，运维人员通过佩戴专门的AR 眼镜或者其他有移动终端等，开展对机电设备的维护和养护，帮助运维人员从多个方面、多个维度等了解到当前的检测结果。一旦遇到解决不了的问题，系统则会第一时间通知运营管理人员，对出现的特殊问题开展远程的处理，在远程业务专家的配合下，他们能从第一视角进行更加专业的指导，利用在线解决的方式，对出现的运维难题进行解决，使运维管理效能得到显著提升。