面向工业化的高速公路智慧工地关键技术研究与工程示范

面向工业化的高速公路智慧工地关键技术研究与工程示范 交流内容 01行业背景 02基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 03预制构件工业化制造智能管控技术及信息系统建设 Conte 04公路工程物联网检测技术及软件平台建设 05工程应用与实践 一、行业背景 一、行业背景 V《交通强国建设纲要》一国务院 ·大力发展智慧交通 ·推动大数据、互联网、人工智能等新技术与交通行 业深度融合政策 提升交通基础设施全要素、全周期的数学化水平 《数字交通“十四五”发展规划》一交通运输 部 打造综合交通运输“数据大脑”技术 基础设施全要素、全周期数学化全面推进 《关于推进公路数字化转型加快智慧公路建设发展的意见》 构建全要素全周期数字化公路基础设施建设，加快工程建设数字化转型 一、行业背景 《XX省智慧交通建设方案（2021-2023年）》一XX省交通运输厅 重点打造智慧交通建设“1个数字大脑、4类重点领域应用、1套支撑保障”总体架构 通过建立以5G、大数据、人工智能、云计算、区块链、超级计算等新技术与交通行业相融合 ，推进数据资源赋能交通发展 推进行业信息化进程，促进系统大集成、数据大融合、业务大协同 加快信息技术与交通行业发展相融合，数智融合助推智慧交通建设 一、行业背景 传统建设方式逐渐向工业化智能建造方向转型 后场自动化生产：基于工业化建造模式，对混合料、预制构件进行规模化、标准化生产现场机械化生产：借助物联网的先进技术，逐步实现现场施工数字化、智能化 智能化质量管控：结合物联网和人工智能平台对施工质量进行全过程质量管控 工业化建造、智能化生产是未来工程建设的趋势所向 一、行业背景 智能建造现阶没面临问题 问题一：多源数据的挖掘深度不足 传统工程质量检测、旁站、报验等方式，“事后检测”难以满足高质量要求 ：信息化管控措施，“过程监控”“动态预警”“及时处理” 在智慧工地的推动下，能够通过信息化手段对关键数据进行采集 对于质量评价并没有依据采集数据进行判断，导 致全过程的智慧管控技术有所缺失，施工全过程的评价体系不健全，未能形成闭环 海量多源数据，如何用？怎么用？如何助推工程建设？ 一、行业背景 智能建造现阶段面临问题 问题二：如何实现预制构件生产的智慧管控？ ·新模式下的质量管控技术升级，对自动化管控方案提出更高要求 ·现有的智慧管控技术仅对单个预制梁生产的全过程监管，各工序融合分析能力不足 ·对于预制构件的生产管控信息化方面，缺乏研究积累基础，质量潮源问题仍未解决 如何实现预制构件生产工艺流程在线？如何实现在线管控？ 一、行业背景 智能建造现阶没面临问题 问题三：如何实现试验检测过程在线化 试验检测是工程质量管控的重要手段，“管理不到位”“查询统计不便””人为于预 ·工业化建造下的批量生产，对试验检测提出更高要求一快速高效准确 试验检测方面多数还是眼读于表，手动操作，工作效率和工作质量大大折扣 *物联网检测设备利用率不足，试验过程需人工 操作干涉环节较多，多以纸质报告为主，报验流程 依然繁锁 如何将物联网技术应用于试验检测中，辅助质量控制和管理 一、行业背景 智能建造现阶没面临问题 问题四：项目管理的数字价值体现 ：BIM技术给项自管理带来巨大便利，项进度可控 ·与设计、管理、质量安全控制总体上仍处于“两张皮”，信息孤岛 定位明确，智慧工地“感知、执行”，BIM平台 “分析、决策” 但未能打通智慧工地与BIM平台之间的信息壁垒 数据未能做到共享互通，各业务下的属性数据、检测数据挂接问题待解决 二：基于工艺数据的施工过程质量评价方法 基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 V路基工程 V桥梁预制工程 V路面工程 基于智能压实控制技术 工业化预制构件智能制造 沥青路面信息化管控 需求点一：充分利用物联网技术采集的施工过程数据，用来指导施工质量提升 需求点二：对采集的过程数据，能有定量评价，反馈施工质量的水平 基于工业化生产建造模针对不同研究对象，通建立基于多源施工数据式的高速公路过程质量过现场试验段方式开展的高速公路施工过程质评价体系建立具体的评价细则研究量综合评价 基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 2.1施工过程质量评价体系建立表2.1.1-1-改进层次分析法调查表 》2.1.1确定体系评价方法 评价指标 评价指前后指标评价指标前后指标 关系 关系 关系+ 评价指标 []同等重要[同等重要(-]同等重要 改进层次分析法(·)[]积重要 []稍重要（·）［]稍重要(-) 明品重要[·]明显重要[1明显重要 填表说明： -·为确定XXXX各阶段内控制指标权重，对如下四项指标的重要性分测评价：XX阶段、 解决多目标、多层次的非结构化决策方法xX阶段、XX阶段、XX阶段。 通过设计调查表，不必进行一致性检验和调查结首先对上述四个指标进行整体重要性排序，按重要性错序，从左至右分别填入括号（） 内，照后依次对相邻指标之间的重要程度进行评价，在相应的结果前[一]打勾即可。 2 表2.1.3-3模期评价表格 优良差 指标14指标2 ( (2 ...... 果修正，最大程度保证决策者的原始判断信息 模糊综合评价方法 利用模糊数学基本原理，实现对模糊系统的综指标 合评价方法采用“模糊综合评价+改进层次分析法”相结合的评价方法 将工程建设中的定性指标量化，实现定性和定指标体系权重设定、指标评价标准设定、指标评价等级设定 量方法的有效结合 二基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 72.1施工过程质量评价体系建立 >2.1.2确定评价体系流程 根据评价方法，对包括路基工程、桥梁预制构件以及路面工程施工过程质量进行评价，等级值越高表明评价结果越优 通过改进层次分析法 确定确定各项控制指标权重系数模糊 施工建立 过程层次建立指标因素集U=[u1,u2...ui】 控制结构权重集W=（w1.w2...wj) 综合得到 评价评价 求解结果 质量模糊 指标建立指标评价集V=[v1,v2...vj]矩阵 进行单因素评价，形成评价矩阵 施工过程质量评价体系流程 基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 评价体系框架建立 目标层 基于多源数据的高速公路施工过程质量 研究对象 路基工程施工过程质量 桥梁工程路面工程 施工过程质量施工过程质量 级评价指标 评价维度二级评价指标 压实程度布料振捣蒸汽养护张拉压浆喷淋养生拌和阶段运输阶段摊铺阶段压实阶段 压实均勾性压实稳定性 评价内容 原材料准备 1v按照二级评价指标的划分，具体分析三级评价指标，选定关键控制指标参数： 明确各项指标参数的采集方式，即如何采集施工过程关键控制指标的具体数据；三级评价指标 针对不同研究对象的工程特点以及数据特点，选择合适的施工过程控制方法 基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 2.2基于智能压实的路基施工过程质量评价研究 》2.2.1路基智能压实过程数据 施工过程控制指标 M30北斗 ·土体参数：填料类型、含水率等工程接收机接收天线 ZD800强固型 ·施工参数：碾压速度、碾压遍数等车载显示终端 压实质量控制指标 智能压实控制技术：CMV 传统检测技术：压实度K，沉降差△s 基准站(CORS) 4G网络 电台 数据采集盒 传感器探头 基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 V2.2基于智能压实的路基施工过程质量评价研究 >2.2.2路基压实过程评价体系 基于多元数据的高速公 目标层 路施工过程质量 路基工程施工质量级评价指标 压实程度压实均匀性压实稳定性二级评价指标 填土路基填石路基填土路基填石路基填土路基填石路基 智能振动测值合振动测值+ 格率≥95%回弹模量 $,≥0.80[S] 振动测值+回弹模量振动测值控制： 智能压实控制模型 二、基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 V2.2基于智能压实的路基施工过程质量评价研究 >2.2.3工程应用分析 以K75+170-K75+220区间填土路基施工为例，进行施工过程质量评价 压实程度评价 根据试验室填料含水量得到该区间智能压实控制模型： [K1=1.16(0.364|S1-1.147v+1.046t+53.47 ?根据压实程度评定标准，得到该区间压实合格情况： A。50 计算结果表明，该区间填土路基的压实程度合格率为98%，满足大于95%标准要求 二、基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 72.2基于智能压实的路基施工过程质量评价研究 >2.2.3工程应用分析 压实均匀性评价A压实均匀性评价 根据压实均匀性评定标准，得到该区间压实 根据S；≥0.9[S1标准进行实时监控，通过压 合格情况：实程度计算可得该施工区间的压实合格率为 [s]=1Z(S,+S,+...S.) ni-go 98%，对不合格桩号进行后处理后，施工区间 全域压实度达到规范要求 501 =60.04 计算结果表明，该区间填土路基的压实均匀性满 足振动实测值均大于0.80S的要求 二、基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 √2.2基于智能压实的路基施工过程质量评价研究 >2.2.3工程应用分析 ：根据改进层次分析法得到压实程度、压实均匀性以及压实稳定性的权重系数分别0.45、0.28、0.27 ·建立指标因素集和权重集： 因素集：U=，压实程度，压实均匀性，压实稳定性 权重集：W=，0.45,0.28,0.27 (W1=0.45,W2=0.28,W3=0.27) 二、基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 √2.2基于智能压实的路基施工过程质量评价研究 >2.2.3工程应用分析 。进行模糊评价，得到对该区间路基压实质量的评价频数占比表，形成模糊评价矩阵： 0.80.10 R=0.70.20.10 0.80.10.10 ：计算得到各个评价指标的隶属度，结合专家给出的阈值0=0.5进行评价： 0.80.10.1=max[,2,*,μ,] F=W路工程。R[0.45,0.28,0.27]。0.70.20.1 [0.772.0.128,0.1,0.0] 0.80.10.1 =max[0.772,0.128,0.1,0,0] =0.772>μ=0.5 ：最大隶属原则，由此得到该示例区间的路基工程施工过程质量评价等级为优秀 二、基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 V2.2基于智能压实的路基施工过程质量评价研究 >2.2.3工程应用分析 ★对合枞全线应用智能压实路段进行施工过程质量评 价，对施工过程质量进行监管每1km数据为样本单元，共计96个样本单元 评价项目评价结果好 3% 压实程度压实合格率98%>95%，中等 压实均匀性智能压实单值均>0.8[S] 压实稳定性智能压实单值均≥0.9[S]·优秀·良好·中等 基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 2.3预制构件工业化生产过程质量评价研究 >2.3.1预制构件工业化施工过程数据采集 预制构件生产 预制构件存储与运输 原材料制备张拉压浆 水灰比、混凝土强度、钢张拉压力、张拉伸长量、持荷时 筋尺寸长、进（出）浆量、稳压时长 布料与振捣 混凝土方量、振捣时长、喷淋养生 振捣次数√喷淋时长、养生温度 蒸汽养护 预制构件现场安装蒸养时长、蒸养温度、蒸 养湿度 基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 2.3预制构件工业化生产过程质量评价研究 >2.3.1预制构件工业化施工过程数据采集 通过构件智能管控技术与信息化采集技术，在生成生产线信息 唯一编码后，采集预制构件在混凝土拌和、布料振 、蒸汽养护、张拉压浆、喷淋养生以及质量检测 的全过程生产过程数据 所采集到的数据自动上传至平台，可按照工序查看 施工状态，并提供对应构件生产数据的分析、下载 功能全过程对预制构件生产进行监控 基于工艺数据的公路施工过程质量评价方法 2.3预制构件工业化生产过程质量评价研究 >2.3.2生产过程控制方法 控制方法确定 工业化生产模式，生产过程处于稳定受控状态 ：各项控制指标数据特征，在正常生产过程中，基本满足正态分布情况 过UCL控制上限 主警戒区 根据数理统计知识，将过程处于稳定受控状态时质量数据所形成的典型分布U土3α范围内