當前，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展，數字經(jīng)濟、人工智能等新技術(shù)、新業(yè)態(tài)已經(jīng)成為促進(jìn)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的新動(dòng)能。推進(jìn)人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數據等新一代信息技術(shù)與交通運輸深度融合發(fā)展，是推動(dòng)交通運輸質(zhì)量變革、效率變革、動(dòng)力變革的新機遇、新挑戰，也是加快建設交通強國的重要任務(wù)。

       2023年9月20日，交通運輸部印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)公路數字化轉型 加快智慧公路建設發(fā)展的意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《意見(jiàn)》），推動(dòng)公路建設、養護、運營(yíng)等全流程數字化轉型?！兑庖?jiàn)》提出，到2027年，公路數字化轉型取得明顯進(jìn)展。構建公路設計、施工、養護、運營(yíng)等“一套模型、一套數據”，基本實(shí)現全生命期數字化。到2035年，全面實(shí)現公路數字化轉型，建成安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟的實(shí)體公路和數字孿生公路兩個(gè)體系，為構建現代化公路基礎設施體系、加快建設交通強國提供支撐。

一、智慧高速全周期數字化關(guān)鍵技術(shù)

       為構建高度數字化的公路網(wǎng)絡(luò )，支撐數字交通建設，團隊開(kāi)展了一系列研究，目前形成了“一套數字化標準、一套安全體系、一個(gè)數據中心、一個(gè)數智平臺”。建立成套的標準體系，是開(kāi)展數字化研究工作的首要任務(wù)，也是保障數字化研發(fā)業(yè)務(wù)工作能夠沿著(zhù)一條主線(xiàn)順利開(kāi)展的關(guān)鍵因素。目前，在項目級和企業(yè)級，尤其是集團層面的多項目協(xié)同管理方向上，明確了相關(guān)的標準體系。

       談到數字化，數據安全首當其沖。近年來(lái)，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )攻擊和數據竊取愈演愈烈，加強對于數據安全的監管，數據安全及合規能力逐漸成為行業(yè)從業(yè)企業(yè)的核心能力之一。同時(shí)，在保障數據安全的前提下，充分利用數據資源，使數據價(jià)值最大化，已然成為政府、企業(yè)數字化轉型的關(guān)鍵。在數字化標準和網(wǎng)絡(luò )安全保障這兩大體系的支撐下，規劃了數字化應用的總體框架。并在此框架基礎上，打造了基于BIM+AI的數智底座，貫穿設計、施工、運維各個(gè)階段的全流程、全過(guò)程的信息系統。

1、基于BIM+AI數智底座

       對于道路、橋梁這類(lèi)具有線(xiàn)形特點(diǎn)的工程項目，目前常見(jiàn)的應用平臺多是基于GIS平臺的，或者是在GIS平臺的基礎上，做二次開(kāi)發(fā)。但實(shí)際上，無(wú)論是在設計階段、施工階段，還是運維階段，都應該將關(guān)注點(diǎn)放在模型上，讓模型真正融入到業(yè)務(wù)流程中，而不僅僅是用GIS平臺展示模型而已。因為在這類(lèi)GIS平臺中展示的模型，不是真正的三維模型。以橋梁工程中常見(jiàn)的鋼箱梁內部焊縫管理為例，無(wú)法基于GIS平臺完成。另外，如果在此平臺上附加復雜的三維模型，對計算機的性能要求和網(wǎng)絡(luò )帶寬的要求都非常高。因此，團隊在自主開(kāi)發(fā)的BIM平臺上疊加GIS的相關(guān)內容，滿(mǎn)足基于BIM的全過(guò)程管理和數字化交付，以及基于A(yíng)I+BI的工程建設數據治理。

       在此技術(shù)平臺上，借助超大體量矢量3D模型輕量化處理技術(shù)，支持超大體量矢量3D模型交付和加載，支持矢量3D動(dòng)態(tài)瓦片化處理和自動(dòng)LOD，支持主流配置手機、平板和電腦跨平臺、流暢加載全線(xiàn)BIM模型。同時(shí)，利用多源數據融合可視化技術(shù)，針對重點(diǎn)互通等區域，加載矢量3D模型、衛片、傾斜攝影、地質(zhì)模型、管線(xiàn)模型等多源數據，關(guān)聯(lián)設計、進(jìn)度、造價(jià)、隱患、質(zhì)檢表格等信息，實(shí)現多源業(yè)務(wù)數據的融合展示，包含物聯(lián)網(wǎng)數據的3D融合應用，打造真正意義上的工地一張圖。而且，全新研發(fā)數字孿生平臺DTwins將作為“數智”公路的“數字底座”，助力智慧公路的落地應用。

       通過(guò)高效的BIM+GIS平臺，使BIM數據集成。統一模型編碼體系，實(shí)現業(yè)務(wù)數據自動(dòng)關(guān)聯(lián)，全過(guò)程溯源；集成進(jìn)度、質(zhì)檢表格、清單、計量狀態(tài)、圖紙、隱患信息、設計信息、勘察數據、地質(zhì)預報等。另外，根據智慧公路建設需求，充分利用BI、AI等技術(shù)，建立多系統融合的一體化安全生產(chǎn)調度指揮中心，輔助遠程調度指揮，提升數據治理能力；建立數據分析模型，對數據進(jìn)行深度挖據、分析和預警，實(shí)現項目的遠程指揮和動(dòng)態(tài)預警。

2、三維正向設計

       在設計階段的研發(fā)重點(diǎn)主要是基于BIM技術(shù)的設計審圖系統和協(xié)同管理。目前要想真正實(shí)現三維正向設計，一步到位仍面臨很多困難。因此，我們研發(fā)的重點(diǎn)是三維模型和圖紙的同步交付，以及三維設計審圖和技術(shù)交底?？梢灾庇^(guān)展現三維方案，點(diǎn)擊模型構件可獲取圖紙，實(shí)現“圖-?！睂Ρ?，提升審圖效率和質(zhì)量。與此同時(shí)，進(jìn)行設計進(jìn)度和質(zhì)量協(xié)同管理。支持展示設計單位BIM模型和設計圖紙，咨詢(xún)單位和業(yè)主在線(xiàn)審批和問(wèn)題閉環(huán)管控，動(dòng)態(tài)掌握設計進(jìn)度和質(zhì)量信息。

另外，基于DTwins二三維一體化的特性，將多專(zhuān)業(yè)的二、三維設計成果進(jìn)行融合。例如將土建、鋼結構、交安機電、地下管線(xiàn)等專(zhuān)業(yè)的三維設計成果融合與展示，并與二維圖紙相關(guān)聯(lián)，應用于施工圖設計、聯(lián)合設計、工程變更等工作，全面提升技術(shù)管理效率；研發(fā)設計成果提交、存儲與査閱;設計工作流程管理、設計計劃編制與進(jìn)度跟蹤等功能，規范設計行為和設計程序。

3、施工階段的項目協(xié)同管理和智慧工地

在建設階段，利用DTwins的低代碼平臺，研發(fā)基于BIM技術(shù)的一體化協(xié)同管理平臺，實(shí)現系統一體化、辦公移動(dòng)化、業(yè)務(wù)協(xié)同化、檔案電子化。第一，以計量為主線(xiàn)，實(shí)現基于BIM的“業(yè)-財-檔-評”閉環(huán)管理，全面提升工程管理精細化和精益化水平。

第二，開(kāi)展電子檔案管理。支持USB-KEY、移動(dòng)KEY解決方案，實(shí)現基建程序審批系統、OA系統、計量支付系統、質(zhì)檢系統等流程線(xiàn)上、數字簽名，形成電子文件，自動(dòng)歸檔至檔案管理系統。2017年，在國家檔案局電子檔案第一批試點(diǎn)項目——深中通道，開(kāi)始引入數字簽名并開(kāi)創(chuàng )了電子檔案應用的先河；2020年，在黃茅?？绾Ｍǖ乐幸胍苿?dòng)端數字簽名審批，開(kāi)啟大型跨海工程電子檔案的利用與研究；2023年，獅子洋通道項目開(kāi)展全過(guò)程圖紙電子文件研究、電子檔案元數據與四性檢測、電子檔案單套制管理制度、電子檔案結構數據分析利用。電子檔案體系不斷完善，建立了電子文件元數據與四性檢測技術(shù)體系，開(kāi)展元數據讀取、分析和利用工作；充分進(jìn)行電子檔案的分析與利用，不斷驅動(dòng)核心業(yè)務(wù)流程，發(fā)揮電子檔案的價(jià)值，更好地服務(wù)項目建設、運行和管理。

第三，進(jìn)行質(zhì)量標準化管理?；谝苿?dòng)端、物聯(lián)網(wǎng)、數據分析模型等，實(shí)現從“材料進(jìn)場(chǎng)-試驗檢測-配合比監控-工序報驗-質(zhì)量檢驗-中間交工”全過(guò)程溯源管控。

第四，開(kāi)展安全與風(fēng)險全方位管理。實(shí)現安全管控“一二三”——一體化體系(組織結構、體系文件等)、雙重防控(風(fēng)險管控、隱患排查、專(zhuān)控工序等)、三化管理(施工標準化、現場(chǎng)可視化、班組規范化等),助力安全全方位、全過(guò)程管理。

第五，實(shí)施投資、計量與進(jìn)度管控?；诖髷祿?shí)現投資計劃-形象進(jìn)度-計量支付-產(chǎn)值進(jìn)度等數據聯(lián)動(dòng)協(xié)同，提高相關(guān)數據復用能力，降低數據統計分析工作強度，提高計量工作效率與精度。

第六，進(jìn)行征地拆遷可視化管理。支持加載二維矢量圖(紅線(xiàn)等)和三維標記物，展示工程結構和征拆范圍之間的空間關(guān)系，以及和征拆房屋及重點(diǎn)征拆區域的基本信息、地理位置、征拆進(jìn)度等，實(shí)現征拆三維可視化管理。

第七，推行基于移動(dòng)端的工程精細化管理。通過(guò)APP開(kāi)展旁站、巡視、隱患排查、班前教育、實(shí)測KPI等工作，強化現場(chǎng)精細化管理；涵蓋基建程序審批(80余個(gè)審批流)、文件管理、月(周、日)報表、考勤管理等，支持Web端與App端應用。

最后，在智慧工地方面，利用云平臺著(zhù)重解決數據的自動(dòng)匯集整合、清洗分析，用物聯(lián)數據賦能項目管理，實(shí)現“采、存、用”一體化。在平臺的應用層面，還包括拌和站監控采集、特種設備安全監控、遠程視頻監控、試驗室數據采集、門(mén)禁系統管理、環(huán)境監測、人員實(shí)名制管理、施工監控量測等。

4、養護運營(yíng)中的數字化技術(shù)

基于BIM創(chuàng )建全壽命周期編碼體系，實(shí)現設計-施工-運營(yíng)全鏈路傳遞；通過(guò)創(chuàng )建全壽命期的編碼體系，統籌全壽命周期數字化成果的傳遞、利用與溯源?？梢哉f(shuō)，BIM技術(shù)是奠定數字化建設向智慧化養護實(shí)現數字移交的基礎。

而養護運營(yíng)的數字化核心要義是：搭建部省兩級聯(lián)網(wǎng)的、覆蓋公路全資產(chǎn)要素和養護運營(yíng)作業(yè)管理全流程的養護運營(yíng)綜合管理系統，形成“全國養護運營(yíng)管理一張網(wǎng)”；推廣檢測養護作業(yè)自動(dòng)化裝備，實(shí)現檢測養護作業(yè)數據快速采集、診斷、分析及決策：開(kāi)展部省兩級長(cháng)大橋梁、隧道及邊坡安全監測系統建設，建立特殊條件下的長(cháng)大橋梁、隧道及邊坡災害應急保障信息支持體系。

另外，在結構健康檢測方面，選取重點(diǎn)橋梁、隧道、邊坡等，建設基礎設施智能監測傳感網(wǎng)，實(shí)現交通基礎設施安全狀態(tài)綜合感知與分析，開(kāi)展部、省、項目各級長(cháng)大橋梁、隧道及邊坡安全監測系統平臺建設。建立特殊條件(極端災害、極端天氣、地震等)下的長(cháng)大橋梁、隧道及邊坡災害應急保障信息支持體系。

二、案例分享

1、深中通道

作為國家“十三五”重大工程、交通運輸行業(yè)“品質(zhì)工程”示范工程，深中通道是集“橋、島、隧、水下互通”為一體的跨海集群工程。因此，數字化應用主要聚焦在“智能建造”“協(xié)同管理”和“智慧工地”三個(gè)方向。并且在行業(yè)內先行探索和實(shí)踐了“進(jìn)度-質(zhì)量-計量-BIM”協(xié)同管理，首次開(kāi)展了建設項目電子文件歸檔與電子檔案管理試點(diǎn)應用，形成了跨海集群工程BIM技術(shù)專(zhuān)用標準體系。

2、京滬改擴建

作為第一批公路BIM技術(shù)應用示范項目，要求全項目應用BIM技術(shù)，進(jìn)行基于BIM的項目管理示范。因此，數字化應用的工作重點(diǎn)放在了建立基于BIM+GIS的信息化協(xié)同管理平臺，以及重難點(diǎn)工程的施工組織模擬、全線(xiàn)交通組織模擬。

3、黃茅?？绾Ｍǖ?/strong>

數智化應用的重點(diǎn)放在了管理協(xié)同化、BIM常態(tài)化和辦公移動(dòng)化。深入優(yōu)化“業(yè)-財-檔”協(xié)同應用，實(shí)現海上橋梁“工序-進(jìn)度-質(zhì)量-計量-檔案”深度協(xié)同；進(jìn)行基于BIM技術(shù)和移動(dòng)端的大型跨海工程電子檔案協(xié)同管理研究；通過(guò)BIM技術(shù)將設計信息傳遞到施工期，將施工期模型及數據交付運維期，實(shí)現工程信息的全壽命周期傳遞。

4、常泰長(cháng)江大橋

為將常泰長(cháng)江大橋打造成交通強國建設江蘇樣板標志性工程、中國超大跨度多功能橋梁里程碑工程、橋梁建設技術(shù)國際領(lǐng)先的經(jīng)典工程，開(kāi)展了4項數智化應用課題——超大跨徑纜索承重橋梁建管養一體化編碼體系研究、大跨徑纜索承重橋梁BIM模型技術(shù)研究、基于5D BIM技術(shù)的智慧建設管理平臺開(kāi)發(fā)、建設階段的現場(chǎng)管理與現代信息化技術(shù)的融合研究。

5、膠州灣第二海底隧道

作為世界規模最大最長(cháng)、中國穿越活斷層的最大斷面海底隧道，膠州灣第二隧道工程數字化應用的重點(diǎn)，落在基于BIM的協(xié)同管理、全面的風(fēng)險管控、數據治理和智慧物聯(lián)應用。