智慧高速 驭“数”有道

当前，全球新一轮科技革命和产业变革深入发展，数字经济、人工智能等新技术、新业态已经成为促进经济社会发展的新动能。推进人工智能、物联网、大数据等新一代信息技术与交通运输深度融合发展，是推动交通运输质量变革、效率变革、动力变革的新机遇、新挑战，也是加快建设交通强国的重要任务。

2023年9月20日，交通运输部印发《关于推进公路数字化转型 加快智慧公路建设发展的意见》（以下简称《意见》），推动公路建设、养护、运营等全流程数字化转型。《意见》提出，到2027年，公路数字化转型取得明显进展。构建公路设计、施工、养护、运营等“一套模型、一套数据”，基本实现全生命期数字化。到2035年，全面实现公路数字化转型，建成安全、便捷、高效、绿色、经济的实体公路和数字孪生公路两个体系，为构建现代化公路基础设施体系、加快建设交通强国提供支撑。

智慧高速全周期数字化关键技术

为构建高度数字化的公路网络，支撑数字交通建设，团队开展了一系列研究，目前形成了“一套数字化标准、一套安全体系、一个数据中心、一个数智平台”。

建立成套的标准体系，是开展数字化研究工作的首要任务，也是保障数字化研发业务工作能够沿着一条主线顺利开展的关键因素。目前，在项目级和企业级，尤其是集团层面的多项目协同管理方向上，明确了相关的标准体系。

谈到数字化，数据安全首当其冲。近年来，随着网络攻击和数据窃取愈演愈烈，加强对于数据安全的监管，数据安全及合规能力逐渐成为行业从业企业的核心能力之一。同时，在保障数据安全的前提下，充分利用数据资源，使数据价值最大化，已然成为政府、企业数字化转型的关键。

在数字化标准和网络安全保障这两大体系的支撑下，规划了数字化应用的总体框架。并在此框架基础上，打造了基于BIM+AI的数智底座，贯穿设计、施工、运维各个阶段的全流程、全过程的信息系统。

基于BIM+AI数智底座

对于道路、桥梁这类具有线形特点的工程项目，目前常见的应用平台多是基于GIS平台的，或者是在GIS平台的基础上，做二次开发。但实际上，无论是在设计阶段、施工阶段，还是运维阶段，都应该将关注点放在模型上，让模型真正融入到业务流程中，而不仅仅是用GIS平台展示模型而已。因为在这类GIS平台中展示的模型，不是真正的三维模型。以桥梁工程中常见的钢箱梁内部焊缝管理为例，无法基于GIS平台完成。另外，如果在此平台上附加复杂的三维模型，对计算机的性能要求和网络带宽的要求都非常高。因此，团队在自主开发的BIM平台上叠加GIS的相关内容，满足基于BIM的全过程管理和数字化交付，以及基于AI+BI的工程建设数据治理。

在此技术平台上，借助超大体量矢量3D模型轻量化处理技术，支持超大体量矢量3D模型交付和加载，支持矢量3D动态瓦片化处理和自动LOD，支持主流配置手机、平板和电脑跨平台、流畅加载全线BIM模型。同时，利用多源数据融合可视化技术，针对重点互通等区域，加载矢量3D模型、卫片、倾斜摄影、地质模型、管线模型等多源数据，关联设计、进度、造价、隐患、质检表格等信息，实现多源业务数据的融合展示，包含物联网数据的3D融合应用，打造真正意义上的工地一张图。而且，全新研发数字孪生平台DTwins将作为“数智”公路的“数字底座”，助力智慧公路的落地应用。

通过高效的BIM+GIS平台，使BIM数据集成。统一模型编码体系，实现业务数据自动关联，全过程溯源；集成进度、质检表格、清单、计量状态、图纸、隐患信息、设计信息、勘察数据、地质预报等。

另外，根据智慧公路建设需求，充分利用BI、AI等技术，建立多系统融合的一体化安全生产调度指挥中心，辅助远程调度指挥，提升数据治理能力；建立数据分析模型，对数据进行深度挖据、分析和预警，实现项目的远程指挥和动态预警。

三维正向设计

在设计阶段的研发重点主要是基于BIM技术的设计审图系统和协同管理。

目前要想真正实现三维正向设计，一步到位仍面临很多困难。因此，我们研发的重点是三维模型和图纸的同步交付，以及三维设计审图和技术交底。可以直观展现三维方案，点击模型构件可获取图纸，实现“图-模”对比，提升审图效率和质量。与此同时，进行设计进度和质量协同管理。支持展示设计单位BIM模型和设计图纸，咨询单位和业主在线审批和问题闭环管控，动态掌握设计进度和质量信息。

另外，基于DTwins二三维一体化的特性，将多专业的二、三维设计成果进行融合。例如将土建、钢结构、交安机电、地下管线等专业的三维设计成果融合与展示，并与二维图纸相关联，应用于施工图设计、联合设计、工程变更等工作，全面提升技术管理效率；研发设计成果提交、存储与査阅;设计工作流程管理、设计计划编制与进度跟踪等功能，规范设计行为和设计程序。

施工阶段的项目协同管理和智慧工地

在建设阶段，利用DTwins的低代码平台，研发基于BIM技术的一体化协同管理平台，实现系统一体化、办公移动化、业务协同化、档案电子化。

第一，以计量为主线，实现基于BIM的“业-财-档-评”闭环管理，全面提升工程管理精细化和精益化水平。

第二，开展电子档案管理。支持USB-KEY、移动KEY解决方案，实现基建程序审批系统、OA系统、计量支付系统、质检系统等流程线上、数字签名，形成电子文件，自动归档至档案管理系统。

2017年，在国家档案局电子档案第一批试点项目——深中通道，开始引入数字签名并开创了电子档案应用的先河；2020年，在黄茅海跨海通道中引入移动端数字签名审批，开启大型跨海工程电子档案的利用与研究；2023年，狮子洋通道项目开展全过程图纸电子文件研究、电子档案元数据与四性检测、电子档案单套制管理制度、电子档案结构数据分析利用。电子档案体系不断完善，建立了电子文件元数据与四性检测技术体系，开展元数据读取、分析和利用工作；充分进行电子档案的分析与利用，不断驱动核心业务流程，发挥电子档案的价值，更好地服务项目建设、运行和管理。

第三，进行质量标准化管理。基于移动端、物联网、数据分析模型等，实现从“材料进场-试验检测-配合比监控-工序报验-质量检验-中间交工”全过程溯源管控。

第四，开展安全与风险全方位管理。实现安全管控“一二三”——一体化体系(组织结构、体系文件等)、双重防控(风险管控、隐患排查、专控工序等)、三化管理(施工标准化、现场可视化、班组规范化等),助力安全全方位、全过程管理。

第五，实施投资、计量与进度管控。基于大数据实现投资计划-形象进度-计量支付-产值进度等数据联动协同，提高相关数据复用能力，降低数据统计分析工作强度，提高计量工作效率与精度。

第六，进行征地拆迁可视化管理。支持加载二维矢量图(红线等)和三维标记物，展示工程结构和征拆范围之间的空间关系，以及和征拆房屋及重点征拆区域的基本信息、地理位置、征拆进度等，实现征拆三维可视化管理。

第七，推行基于移动端的工程精细化管理。通过APP开展旁站、巡视、隐患排查、班前教育、实测KPI等工作，强化现场精细化管理；涵盖基建程序审批(80余个审批流)、文件管理、月(周、日)报表、考勤管理等，支持Web端与App端应用。

最后，在智慧工地方面，利用云平台着重解决数据的自动汇集整合、清洗分析，用物联数据赋能项目管理，实现“采、存、用”一体化。在平台的应用层面，还包括拌和站监控采集、特种设备安全监控、远程视频监控、试验室数据采集、门禁系统管理、环境监测、人员实名制管理、施工监控量测等。

养护运营中的数字化技术

基于BIM创建全寿命周期编码体系，实现设计-施工-运营全链路传递；通过创建全寿命期的编码体系，统筹全寿命周期数字化成果的传递、利用与溯源。可以说，BIM技术是奠定数字化建设向智慧化养护实现数字移交的基础。

而养护运营的数字化核心要义是：搭建部省两级联网的、覆盖公路全资产要素和养护运营作业管理全流程的养护运营综合管理系统，形成“全国养护运营管理一张网”；推广检测养护作业自动化装备，实现检测养护作业数据快速采集、诊断、分析及决策：开展部省两级长大桥梁、隧道及边坡安全监测系统建设，建立特殊条件下的长大桥梁、隧道及边坡灾害应急保障信息支持体系。

另外，在结构健康检测方面，选取重点桥梁、隧道、边坡等，建设基础设施智能监测传感网，实现交通基础设施安全状态综合感知与分析，开展部、省、项目各级长大桥梁、隧道及边坡安全监测系统平台建设。建立特殊条件(极端灾害、极端天气、地震等)下的长大桥梁、隧道及边坡灾害应急保障信息支持体系。

案例分析

深中通道

作为国家“十三五”重大工程、交通运输行业“品质工程”示范工程，深中通道是集“桥、岛、隧、水下互通”为一体的跨海集群工程。因此，数字化应用主要聚焦在“智能建造”“协同管理”和“智慧工地”三个方向。并且在行业内先行探索和实践了“进度-质量-计量-BIM”协同管理，首次开展了建设项目电子文件归档与电子档案管理试点应用，形成了跨海集群工程BIM技术专用标准体系。

京沪改扩建

作为第一批公路BIM技术应用示范项目，要求全项目应用BIM技术，进行基于BIM的项目管理示范。因此，数字化应用的工作重点放在了建立基于BIM+GIS的信息化协同管理平台，以及重难点工程的施工组织模拟、全线交通组织模拟。

黄茅海跨海通道

数智化应用的重点放在了管理协同化、BIM常态化和办公移动化。

深入优化“业-财-档”协同应用，实现海上桥梁“工序-进度-质量-计量-档案”深度协同；进行基于BIM技术和移动端的大型跨海工程电子档案协同管理研究；通过BIM技术将设计信息传递到施工期，将施工期模型及数据交付运维期，实现工程信息的全寿命周期传递。

常泰长江大桥

为将常泰长江大桥打造成交通强国建设江苏样板标志性工程、中国超大跨度多功能桥梁里程碑工程、桥梁建设技术国际领先的经典工程，开展了4项数智化应用课题——超大跨径缆索承重桥梁建管养一体化编码体系研究、大跨径缆索承重桥梁BIM模型技术研究、基于5D BIM技术的智慧建设管理平台开发、建设阶段的现场管理与现代信息化技术的融合研究。

胶州湾第二海底隧道

作为世界规模最大最长、中国穿越活断层的最大断面海底隧道，胶州湾第二隧道工程数字化应用的重点，落在基于BIM的协同管理、全面的风险管控、数据治理和智慧物联应用。

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