基于工业化生产的智慧梁场建设技术应用.pdf

2024 年第 2 期82中国高新科技道路交通|ROAD TRAFFIC基于工业化生产的智慧梁场建设技术应用叶龙南京市公路事业发展中心，江苏 南京 210000摘要：为改变以往桥梁工程建设领域预制构件生产“零星、局部、分散”的现状，实现规模化、标准化、信息化的管理，文章基于互联网思维，以“数字化加工”为核心，遵循“统一规划、统一平台、统一数据”的原则，紧紧围绕人、机、料、法、环五要素，开发具备人员、物料、试验、生产线、环境等功能模块的智慧梁场管理平台，全面提高了梁场预制构件生产管理水平。关键词：桥梁工程；预制构件；智慧梁场文献标识码：A中图分类号：U445文章编号：2096-4137（2024）02-82-03DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2024.02.23Application of intelligent beam field construction technology based on industrial productionYE LongNanjing Highway Development Center,Nanjing 210000,ChinaAbstract:In order to change the current situation of scattered,localized,and scattered production of prefabricated components in the field of bridge engineering construction,and achieve large-scale,standardized,and information-based management,this article is based on Internet thinking,with“digital processing”as the core,following the principle of“unified planning,unified platform,and unified data”,closely focusing on the five elements of human,machine,material,method,and environment,and developing a production line with personnel,materials,testing,and the intelligent beam field management platform with functional modules such as environment has comprehensively improved the production management level of prefabricated components in the beam field.Keywords:bridge engineering;prefabricated components;smart beam field随着国家经济水平的提高，我国的桥梁事业得到了快速发展，在江、河、湖、海及高速公路、高速铁路、线路交叉点上，不同类型、不同跨径的桥梁在共同展示着我国桥梁建设所取得的辉煌成就，这些桥梁为公路和铁路跨越河流峡谷等障碍提供了可能，为我国经济的高速发展做出了很大贡献。虽然，我国交通基础设施建设仍保持高位运行，但庞大的公路建设需要意味着土地、材料等资源大量消耗。当前我国的交通建设总体仍呈现粗放的特点，大量建设仍普遍采用传统的现场作业，存在劳动效率偏低、工业化水平不高、资源浪费和环境破坏严重、产品质量参差不齐、施工安全风险高等问题，如不能科学有效地进行管理，一旦发生质量问题，补救困难且成本较高。因此，依靠传统的施工管理模式已无法满足工程现代化施工的管理需要，桥梁施工智慧化管理则应运而生。近几年，随着国民经济及科学技术的迅猛发展，互联网、物联网及网络信息化技术已在桥梁施工中得到了一定普及。在桥梁施工过程中采用信息化技术，可实时监控施工过程中的各种情况，及时发现施工问题，从而对施工作业中的安全和质量风险进行规避，在事故发生时也能及时针对施工情况制定应对方案，及时解决施工中的各种质量和安全问题。信息化技术在桥梁施工管理中的应用，很大程度上提高了施工效率，且施工质量、安全、环保的管理水平也随之提高。信息化技术融入桥梁施工过程中已经成为一个不可逆转的大趋势，是保障桥梁施工高效性和安全性的重要手段。1智慧梁场内涵与规划1.1智慧梁场概念的内涵智慧梁场是通过物联网、互联网、云计算、智能传感等技术，全面感知梁厂各施工环节信息，实现各子信息系统间的信息共享和协同运作，实现梁厂作业互联协同、辅助决策、智能生产、科学监管等功能，是一种新型的预制构件生产管理模式。目前，智慧梁场建设尚无国家标准与行业标准。只有北京、河北、湖北分别发布了智慧工地技术规程 （DB11/T 17102019）、智 慧 工 地 建 设 技 术 标 准（DB13（J）/T 83122019）、智慧工地信息化管理平台通用技术规范（DB42/T 12802017）、四川省装配式混凝土建筑预制构件生产和施工信息化技术标准（DBJ51/T 0882017）4 个地方标准，而这些标准仅是针对房建的智慧工地建设编制的。1.2智慧梁场选址与规划智慧梁场选址宜以施工标段为单位集中设置，也可相邻施工标段联合设置。结合标段预制梁板的尺寸、数量和具体架设要求等选址。智慧梁场应设置在地形开阔、地质条件较好、地基稳定的地方，减少土石方工程数量，降低工程费用，缩短建设工期。智慧梁场选址应排水通畅，确保雨季施工安全。智慧梁场宜按照流水生产线方式布置，各功能区应合理布局，紧密连接，减少运距，降低能耗和二次转运费用。智慧梁场功能分区应包括：钢筋加工区、钢筋绑扎区、混凝土2024 年第 2 期83中国高新科技ROAD TRAFFIC|道路交通拌和区、制梁区、存梁区等。生产线数量宜结合标段预制梁板的尺寸、数量和具体架设要求确定。办公区、生活区布局应与功能区相互独立，互不干扰。2智慧梁场功能建设2.1智慧梁场平台架构智慧梁场管理平台的系统架构涉及多系统应用功能整合、数据整合、统一身份的认证，根据平台功能模块设置以及现有子系统的情况，智慧梁场管理平台可由基础层、感知层、通信层、数据层、应用层和用户层组成。智慧梁场管理平台系统构架如图 1 所示。基础层为智慧梁场基础设施，应包括钢筋加工区、钢筋绑扎区、混凝土拌和区、制梁区、存梁区、控制机房等。感知层对现场各类信息进行采集、识别和显示。通信层实现现场采集设备采集信息的实时传输。数据层对信息进行存储、分析，提供信息交换、共享与服务。应用层包括人员、物料、试验、生产线、环境、安全等模块内容。用户层应能为智慧梁厂的各类用户提供服务。2.2智慧梁场功能分析2.2.1人员管理在人员综合管理中，针对预制梁厂人员信息管理、实名制管理、人员工资管理、人员考勤管理、人员定位等信息进行综合管理。2.2.2物料管理利用无人值守地磅称重技术、物联网技术、红外技术、视频技术对物资材料过磅数据进行采集，材料信息在系统中自动入库，当库存不足时系统将自动预警，在库存物资盘点时支持盘点报表的导出。可对物资原材料进场量、原材料出场量、原材料消耗量进行对比展示分析。2.2.3试验管理围绕试验检测人员、检测材料、试验检测管理等重要资源的管理，构建实时高效的试验检测综合管理平台，将室内试验检测管理、现场检测管理、物联网设备自动检测管理、图1智慧梁场管理平台系统架构视频管理等资源进行整合。2.2.4生产线管理（1）梁板划分及信息管理。对全线所有梁板进行自动划分，通过设置相应的参数及条件完成梁板的批量划分，保证每片梁板在系统中具有唯一的特征 ID 标识。根据施工计划的梁板信息统计表，将每片梁板的详细信息同划分好的梁板进行一对一关联，在后续的梁板预制信息查询及应用方面进行相应的调用。信息内容包括桥梁名称、梁板编号、幅别、梁长、横坡、纵坡、梁宽、梁高、材料用量等。（2）生产计划管理。录入满足架梁条件下的下一步结构计划节点完成时间，通过选择桥梁、架设顺序、节点完成时间，生成选定时间段范围内需完成的梁板预制任务，并生成预制顺序。（3）智能排产。基于生产计划成果，按照施工计划顺序对梁板的预制顺序自动进行排序。基于施工现场台座情况按照梁板施工计划对每片梁板自动进行预制台座的指定。对生成的预制计划进行自定义调整，调整后其他梁板的预制顺序、生产台座可基于排序规律实时进行自动调整。（4）钢筋加工及安装。按照智能排产结果，通过系统下发生产任务给钢筋加工App 2024 年第 2 期84中国高新科技道路交通|ROAD TRAFFIC设备，钢筋加工设备通过梁板 ID 获取钢筋加工信息，钢筋加工信息包括钢筋型号、钢筋尺寸、钢筋数量，并根据钢筋加工设备加工特性对加工内容分块传送。（5）模板安装。对接模板控制软件，系统实时监测各个台座模板安装情况，显示每个台座模板实时开合状态、移动台座实时位置、台座状态、障碍物规避情况、台座电量和电量预警信息。记录每个台座关模时间和拆模时间，记录关模用时和拆模用时并将其对应到相应的梁板，用于统计分析各个模板班组工作效率。（6）混凝土拌合。拌合站通过系统接收到拌合信息后进行拌合任务的确认，推送配料单给试验室人员，试验室人员同步填写配料单，同时提醒现场管理人员进行混凝土浇筑施工，当得到混凝土工序施工人员确认信号后，下达混凝土拌合指令，拌合站操作人员接收到相应信息后推送确认拌合信息给管理人员，并开始进行混凝土的拌合。（7）模板拆卸。根据混凝土浇筑完成时间，结合在系统中设定的经验拆模时间，在到达拆模时间后推送信息给试验室，试验室根据随梁试块强度情况进行确认是否可以拆模，当确认达到拆模条件后，推送信息给模板拆卸施工人员进行拆模作业。拆卸完毕并将梁板移至蒸养棚，系统接收到移梁结束信号后，通知梁板养生作业施工人员进行梁板养生。（8）梁板养生。结合开始养生时间在系统中设定经验养生结束时间，在到达结束时间后推送信息给试验室，试验室根据随梁试块情况进行确认是否可以进行张拉作业，当确认达到张拉条件后，推送信息给张拉作业人员进行梁板的张拉作业。（9）梁板张拉。根据试验室通知的张拉信息情况按照顺序进行梁板的张拉作业，作业过程系统实时监测梁板的张拉质量，同时具备异常情况的预警提示功能。张拉结束后生成相关梁板的张拉质保资料。通过施工班组登录张拉系统的账号关联并记录该工序参与班组信息。张拉完成后自动提醒管理人员和施工人员进行压浆施工作业。（10）梁板压浆。根据提醒情况按照顺序进行梁板的压浆作业，作业过程系统实时监测梁板的压浆质量，同时具备异常情况的预警提示功能。压浆结束后生成相关梁板的压浆质保资料。2.2.5环境管理通过无线传感、自动化控制、数据自动采集等技术，实时采集环境监测区域的PM2.5、PM10、PM100、温度、湿度、风速、风向、噪声等参数，当环境指标超出预警阈值，智能联动喷淋降尘设备，实现环境自动治理。3智慧梁场建设成效3.1智慧梁场指挥中心智慧梁场指挥中心模拟梁场实际地形及生产区布局，汇总展示梁场施工进度、实时统计各生产区今日生产数量、设计量、累计生产量、完成率。实时监控并采集梁场人员、设备、物料、质量、环保数据并实时展示，在提高工程质量管理水平的同时降低管理成本，实现梁场施工智能化、数字化、标准化管理。3.2智慧梁场可视化管理通过视频监控并结合 GIS 高精度定位技术实时监控生产作业、试验检测、关键工序、隐蔽工程、危大工程等，支持地图与监控调度两种展现形式切换。同时结合人工智能（AI）技术，自动侦测安全隐患并抓拍违规行为，发现后可立即预警，报警信号同步推送至管理人员，同时形成抓拍台账并智能分析协助管理，促进安全生产。3.3智慧梁场生产质量认证产品质量认证利用 GIS 定位、移动终端等技术手段，结合梁场布局及预制构件生产关键工序，实时纪录各构件生产过程并对其进行认证，对生产全过程监控，促进精细化管理，提高工程质量，实现生产数据“事前预控、事中监控、事后分析”的全过程控制。3.4智慧梁场运行评价采集梁场人员、设备、物料、质量、环境等基础数据，通过对人员考勤、班组教育、物料检验频次、设备维保记录、检测记录上传等规则设定并权重赋值，系统自动对其评价打分，对未得到满分的标段，系统自动预警并提出整改意见。4结语 本文针对桥梁预制构件工厂化、智能化、标准化生产的需求，基于 GIS、物联网、大数据、移动终端等技术，集成全流程管控措施，开展预制构件设计、生产、装配等管理的标准化和智能化研究，探索出了一套专业化、集约化、智慧化的全流程管理模式，建立了流水化作业、智能化控制、信息化管理、装配化施工的桥梁预制构件生产标准化流程。作者简介：叶龙（1976-），男，江苏南京人，南京市公路事业发展中心高级工程师，研究方向：工程建设管理。参考文献1 王彤，陈科.基于 BIM 技术的智慧工地建设技术应用 J.建筑技术开发，2022，49（1）：109-111.2 张迎松，梁海文，陶建山，等.深中通道 BIM 技术在预制梁场的成套解决方案研究与实践 J.土木建筑工程信息技术，2020，12（2）：55-61.（责任编辑：张志明）