【公路工程的发展趋势与思考探究6600字（论文）】

公路工程的发展趋势与思考研究目录TOC\o"1-2"\h\u1867公路工程的发展趋势与思考 1277331前言 1230602公路工程相关技术概述 2188632.1GIS技术概述 2250922.2BIM技术基本原理 228293机电设备及过程信息的存储需求 3265513公路工程技术的应用分析与管理事项 36223.1应用分析 3143513.2管理事项 4316964公路工程施工技术的发展趋势 5247914.1施工养护管理 5180004.2养护考核管理 5102124.3考核指标管理 577064.4线路设计 6142935结束语 719969参考文献 86165致谢 9摘要：随着人工智能和信息化技术飞跃式发展，公路工程建设正逐步由机械自动化向人工智能化转变，高速公路作为国家改善民生、振兴经济的基础建设，其建设和维护过程正是验证及推广智能化施工的重要场所。受工程特性的限制，高速公路建设需要面对比较恶劣的地理条件考验，传统勘测设计等方法具有一定的局限性，而利用当前信息化、智能化等先进的技术与设备有利于辅助提高工程精度与效率。以此为背景，本文以公路工程建设作为研究对象，分别从工作原理、应用分析、注意事项说明三个方面，对公路工程施工测量中GPS-RTK技术和BIM技术应用进行分析说明。从多个维度分析研究以及探讨了GPS-RTK在高速公路施工与维护管理在高速公路上的应用，从而达到智能花高速的管理理念。关键词：公路工程；应用分析；发展趋势1前言全球经济一体化推动了世界经济的高速发展，竞争不断加剧出现的变化和问题伴随着机会与挑战。随着我国经济的迅猛发展，国家连续对公路建设特别是高速公路建设加大了投入，公路工程建设施工项目大规模展开，我国的交通事业实现了跨越式发展，截止2021年底，我国公路里程已达到520万公里，其中高速公路16.1万公里，稳居世界第一。高速公路网骨架已形成。上世纪90年代以来，国家开始大规模发展基本建设，公路建设得到了长足发展，我国第一条高速公路沈（阳）大（连）高速建成通车，代表了我国已正式引入国际FDIC条款，进行项目管理，项目管理向现代化管理迈出了第一步。此后，济（南）青（岛）高速公路等一批公路建设项目相继开工建设，使公路施工项目管理逐步走向正常化的轨道。国家为了进一步拉动内需，发展经济，进一步加大投入，加快公路建设，高速公路建设项目，到上世纪90年代末，仅山东省三年就完成三个150，即连续三年，每年完成150亿元公路建设项目。在2018年一年，河南省在建高速公路项目就有38项之多，项目管理从单一的国际FDIC条款转入到由中国特色的项目管理模式。但是，随着公路建设规模的进一步扩大，公路的智能化施工的需求量迅速增加，传统的高速公路施工测量放样工作非常辛苦，而且繁琐，存在着复测时间长、工作效率低等诸多问题。RTK的广泛应用最大限度地减轻了测量人员的劳动强度，提高工作效率和放样精度。将GPS测量技术与数据传输技术结合起来，形成了RTK技术。这项技术在很大程度上提升了GPS测量精度。由于互联网的快速发展，出现了多种技术的融合与应用，GPSRTK技术就是其中一种，包含基准站、流动站与通讯系统的RTK技术与全球定位技术相融合，就变成了目前应用比较广泛的全球定位系统实时动态相位差分定位技术。从本质上讲，是将测量技术与数据技术进行系统化的资源整合，最终使其构建起一个精度高、定位准的可应用定位系统。下面就以此为切入点对主题展开论述。2公路工程相关技术概述2.1GIS技术概述地理信息系统(GIS)能够对当前地理位置进行相应的改变，具有存储、查询及显示的功能，在社会上已经得到全面应用。GIS系统主要实现所管理的高速公路路段内所有机电设施、设备的位置坐标信息管理，并通过GIS的方式查看分布状态；在GIS地图上选择设备，用于对相应的设备数据实时浏览，其中有动态数据、静态数据、历史信息、故障信息等，同时在页面上可以直观展示漫游操作信息与BIM3D漫游界面。BIM通常采用独立的坐标系统，GIS数据来源众多且采集方式也各有不同，所以BIM和GIS的坐标系存在无法忽视的差异。目前通过SuperMapExport插件将BIM和GIS进行逐顶点坐标转换的操作，但仍存在可忽略的差异。随着软件的更新迭代相信未来可以实现更精确地匹配坐标。2.2BIM技术基本原理高速公路建设项目具有时间长、线路长、点面多广、工程交叉复杂、设计规模大、总体投资高等特点。为了提高高速公路建设水平以及运营管理水平，高科技信息化的BIM管理系统的建设非常必要。机电设备及过程信息的存储需求高速公路项目前期的设计及建设过程的工程信息，到最后营运管理时会由于人员交接不到位所而缺失，给高速公路营运管理人员在维护管理、技术管理上带来很大的麻烦。BIM技术系统能够有效地解决项目工程中所有设备及模块化工程的信息存储问题。BIM系统可以在项目建设过程中对所有分项工程所包含的数据进行建模，高速公路建设主要有土建工程、交通工程及机电工程等包含的所有信息，可通过三维建筑模型进行录入。BIM技术系统是一个不错的系统信息管理平台，它能够汇集工程项目的前期设计、建设过程以及营运管理中所有的数据信息，实现高速公路现代化、信息化营运管理。三维可视化信息展示需求,高速公路项目全线所有基建设施都采用GIS+BIM数据模型的方法，结合三维模式，及营运维护管理都可在可视化在线监测维护系统上进行集中化管理。该系统利用项目建设过程中对土建、交安、机电、房建所包含的信息进行整合，集成到三维可视化平台。为了能达到实时在线可视化管理，系统软件可通过后台软件形成的数据信息通过通讯网络，传送到相关管理人员手机中。三维视图动态实时数据的有机结合需求,可视化在线监测维护系统中BIM基础数据模型具有很多特点，主要特点体现有信息的完善性，设备的关联性，物理的存储性，及模块的可视化性等。BIM模型整合进入在线监测系统，为机电设备所特定的BIM模型、参数以及传输方式与实际运行设备之间构建数据关联，运行的主要功能为浏览模型、3D场景漫游及组件化模型等，用于直观浏览设备厂家信息、名称、设备放置区域、设备外观大小等，达到可视化在线运营、监测及维护的目的。BIM模型类型需求各专业BIM模型(如：公路模型、桥梁模型、隧道模型、收费站、配电房等附属建筑模型、机电系统模型、隧道机电系统模型等等；）严格按照工程施工图或竣工图进行创建，保证几何尺寸正确，也确保桩号方位正确，才不会影响到后面的系统查询工作。BIM模型中所有设施设备都包含有相应的技术参数信息，主要包括以下内容：设施设备名称及其自身信息数据；生产商名称及联系方式；供应商名称及联系方式；安装时间及维护间隔，相关负责人及联系方式；设备设施性能及功耗参数；相关配套说明文档。3公路工程技术的应用分析与管理事项3.1应用分析现如今在全国高速公路的施工管理中，施工中心是一个路段的对外窗口，也是本路段的指挥调度中心，是整条高速公路施工的数据心脏。各路段施工的管理监控中心都采用高清的液晶屏，对全线路面情况、隧道施工安全等进行全程监控。主要功能需求是把同时结合有道路、隧道、桥梁等其他专业信息的全线机电设施设备相关信息，放入到GIS以及BIM为基础平台的系统中，一起体现在监控中心大屏上，以方便施工管理人员更好的掌握全线所有机电设备运行情况。三维GIS+BIM数据模型的可视化机电设备在线监测维护系统作为一种信息化公共平台，也是支持高速公路施工机电系统运行的平台，向其提供高效、可靠且成本较低的运行方式。构建系统的目的是以直观的形式显示并自动感知高速公路机电系统设备故障，进行自动上报，同时还支持设备运维智能专家库、标准化评定养护质量等。机电施工系统运营人员与维护人员进入高速公路机电系统可以及时获取设备故障数据，并在短时间内处理机电设备故障与问题，确保机电设备处于正常运行状态，实现信息化、系统化、智慧化的管理高速公路机电系统。该系统是用户使用终端设备对系统上的二维码扫描，就可以迅速得到设备信息，成为指导现场养护与维修施工的主要信息。该系统具有机电系统原理图与GIS地图，利用以上两种方式向机电养护组人员提供有关机电设备运行与维护情况，使得养护人员更加清晰的实时掌握设备状态，成为机电运营维护业务的基础。本系统设置故障预警功能，该功能可以保障机电设备可以持续、长期的保持正常运行状态。3.2管理事项通过监控中心大屏显示系统，结合三维GIS+BIM可视功能，可实现全路段外场机电施工设备的工作状态监控以及设备故障预警。综合监控：设备工作状态展示、故障分析、故障定位、备品备件库存情况等综合监控功能。故障预警：结合设备寿命预期数据、设备故障历史数据、气象状况数据等，综合分析设备故障，及时进行设备故障预警。通信系统3D模型，提供通信系统3D视角查看模型：可实现通信系统BIM建模，通讯管道路由展示、光纤网络路由展示、通信机电设备状态展示等。监控系统3D模型，提供监控系统3D视角查看模型：可实现监控系统外场设备的BIM建模，展示设备外形、设备工作状态、设备故障预警等。隧道系统3D模型，提供隧道3D视角查看模型：实现隧道结构及内部机电设备的BIM建模，展示隧道结构模型、机电设备外形、设备工作状态、设备故障预警等。收费站系统模型，提供收费站3D视角查看模型：实现施工路况结构及内部机电设备的BIM建模，展示隧道结构模型、机电设备外形、设备工作状态、设备故障预警等。本系统中道路基础设施信息、路段信息、施工单位信息、仓库存储信息、企业员工信息等作为基础信息，该信息也是系统运行的重要前提条件。本功能只允许具备系统管理员权限的用户使用。4公路工程施工技术的发展趋势4.1施工养护管理养护管理工作主要是对日常运转的机电施工设备进行保养和维护管理，并对有故障的机电设备进行维修处理。养护管理可以分为日常养护及定期养护管理，日常养护包括日常设备巡检、保洁保养等，机电定期养护包括定期保养及养护考核等，养护管理中还有设备故障维修处理、养护信息查询等功能。施工的养护信息分析：根据高速路段分析该路段下最近一年以内所有施工发生养护的次数。设备发生的养护次数可以用两种方式显示。可以分析往年的施工数据养护次数，可以根据选择年、季、月进行查询，方便快捷统计和直观了解设备施工养护发生次数。根据设备厂家、设备品牌、设备编号、设备类型、状态进行快速定位所需要查询的设备以及分析养护发生的次数。根据设备名称可以大数据量的在线分析。通过点击柱状图的不同柱状图所显示的设备类型，可以分析该设备类型下不同厂家以及不同型号的设备，同时可以非常方便的统计各类设备故障情况以及故障原因。4.2养护考核管理评估考核管理工作主要是对养护单位等进行评估考核，为了更好的掌握机电设备基本参数功能、了解机电日常养护管理工作。更好的规范机电工程日常维护管理工作，确保机电养护工程质量，根据机电养护规范及承包合同的考核办法、设备维护保养结果、日常养护评估等要求，对机电工程各系统进行分类检查、考核。根据最终考核结果，对机电设备日常维护管理进行相应的改造，并对机电维护单位进行奖罚，从而确保机电设备正常工作。4.3考核指标管理考核指标主要任务是制定并监督执行考核，实现施工养护工作规范化以及标准化管理。根据路段机电设备运行状况，系统提供自动统计、分析设备运行状态信息和养护信息，并建立设备状态跟踪标准化数据格式，并生产标准化数据处理流程。首先建立设备质量于性能数据评价标准。将设备按照监控、收费、通信和高低压配电系统各个子系统进行分类，然后再按照安装位置、影响程度等进行细分，最后再按照不同厂商进行考核评价。系统还通过创建机电设备养护标准化数据库，采集现场机电设备运行状态和养护作业情况。与此同时，在养护施工的过程当中不断的总结经验，不断的对标准进行完善于升级。公路施工设备种类繁多，生产厂商众多，也经常存在假冒伪劣产品，系统根据机电工程各系统设备的使用情况，逐步建立质量管理白名单于黑名单，尽量避免假冒伪劣产品应用到机电系统，避免影响正常的营运管理工作。设备质量情况信息采集包括：设备生产商品牌、数量、设备型号、设备使用寿命、故障次数等。系统将建立养护承担单位工作质量考核管理体系。从养护承担单位的投入人员总数、作业资质、技术力量、财务状况等方面进行评估既考核。考核周期为每季度一次。4.4线路设计路线设计在大比例尺带状地形图或在现场定线完成，路线中心线的位置需要标定在实地。首先将线路的起点坐标、方位角、加直线长度及曲线要素输入计算机中，根据里程计算出待放样点的坐标，将待放样点坐标输入到TRK电子手簿中，采用准确的坐标转换参数从RTK定位原理可知GPS定位结果是点在WGS－84坐标系的几何位置。要想流动站得到精确的国家或地方坐标和高程，在进行GPS－RTK道路中线施工放样之前，一要在基准站输入WGS－84系坐标，二要在流动站输入WGS－84坐标系与国家坐标系的转换参数。一般，转换参数的可靠性将直接影响观测点的精度。在实际应用转换参数时，需考虑转换参数的区域性、时间性、完整性，一般测区需采用七参数（DX、DY、DZ、wx、wy、wz、K）进行坐标转换，而对于小型测区或特定工程区域应用而言，建议坐标转换采用三参数模型，即一般采用三个平移参数（DX、DY、DZ）。选择最佳观测时段，根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段（最佳卫星图形）。卫星的几何分布越好，定位精度就越高。卫星的分布情况可用GPS平差软件查看多项预测指标，根据预测结果合理安排工作计划，以达到特殊工作的要求和目的。设置基准站，基准站设置在测区附近的控制点上，也可任意选点进行设置。在设置基准站时，基准站与流动站之间距离不能太大，基准站应设置在上空开阔、视场内周围障碍物的高度角小于15℃、没有强电磁干扰、多路径误差影响小的控制点上。在进行基准站设置时，首先要按照基准站硬件的连接方法，正确地连接各硬件，并进行检查。然后开机，进行必要的系统设置，输入基准站点号、天线高等；同时设置好基准站接收机，在有已知转换参数的情况下，直接输入当前坐标系统与WGS－84坐标系统的转换参数，建立坐标转换关系。在不知道转换参数的情况下，直接采用点校正方式建立坐标转换方式；基准站设置好后，检查电台是否能正常工作。一般，基准站的指标要求为：卫星数不少于4颗（但也不应大于8颗，以免影响RTK初始化和GDOP值），高度角不小于15℃，GDOP≤5。5结束语科技的快速发展导致高速公路机电施工的设备研发速度加快，机电产品日新月异，变化很大，品类繁多。对设备进行检测目前还停留在人工上，市场上还没有智能化全机器人的系统对所有设备进行检。同时人工进行相关数据抽取时也会因设备运行状态变动而出现差错，从而使采样数据失去正确性，影响到管理层后期的决策、管理和预算设定。建立一套完整的可视化在线监测维护系统，结合GIS+BIM技术，是高速公路施工的机电系统工程所必须具备的基础性系统之一。三维GIS+BIM可视化在线监测维护系统可以通过智能化自动监测高速公路施工机电设备的运行状态，从而提高维护效率，减少人员管理、并进行全程监督。新型的机电施工管理系统可以更好的对全线机电工程进行现代化管理，确保机电设备能正常运行。现阶段机电设备越来越多，技术参数是反映一个产品质量好坏的参考标准，对系统的性能要求十分重要，本文中相关机电设备参数的设定是否合理需要进一步统计分析。BIM系统可以在高速公路项目建设过程中对土建、交安、机电、房建所包含的所有信息，通过三维建筑模型进行录入。为了实现高速公路现代化、信息化施工管理，BIM技术系统是一个不错的系统信息管理平台，它能够把工程项目的前期设计、建设过程以及施工管理中所有的数据信息集合在一起。但如果在技术及后台软件上出现无法整合的问题