《交通土建物联网技术及应用》课件 第九章 交通土建物联网应用案例

课程交通土建工程基础核心章节PART01主讲人时间2026年6月主讲人交通土建物联网应用案例道庆洲大桥健康监测道庆洲大桥健康监测01建发汇成新时代大厦项目智慧工地02物联网技术在隧道健康监测中的应用03目录交通土建物联网应用案例道庆洲大桥健康监测01工程概况：一座现代化的公轨两用大桥道庆洲大桥是连接福州主城区与长乐区的重要过江通道，集创新性与复杂性于一体，是城市交通网络中的关键枢纽工程。01项目背景2268.5m桥梁全长276m变高度主跨100年结构设计基准期双层布局：上层桥面为双向6车道一级公路兼城市主干道，下层桥面为双线福州地铁6号线。受力特点：主桥采用主跨276米的变高度预应力钢桁结合梁。上层公路桥面系采用密横梁+混凝土板结合梁体系，下层地铁桥面系采用纵横梁+钢正交异性板整体桥面体系。02监测必要性：为何要对大桥进行“体检”？长期服役与结构劣化随着桥龄增长，结构材料不可避免地出现劣化和损伤积累。复杂的荷载环境密集车流与频繁列车通行带来持续动态交通荷载；地处东南沿海，频发的强台风易引发风致振动。极端事件风险需防范潜在地震风险及通航河道船只撞击桥墩的风险，保障桥梁主体结构安全。环境侵蚀温湿度变化、雨水冲刷会持续加速桥梁结构的腐蚀与劣化。03系统建设内容结构与环境状态自动监测子系统「感觉器官」全天候采集桥梁结构应变、位移、振动及温湿度、风速等环境数据，是系统感知桥梁状态的神经末梢。数据集中管理与服务支撑子系统「数据中枢」统一汇聚、存储、清洗多源异构监测数据，为上层应用提供标准化、高可用的数据服务与计算资源支撑。结构安全评估与智能预警子系统「大脑」基于AI算法对结构状态进行实时诊断与趋势预测，智能识别异常风险并分级预警，辅助管理人员科学决策。电子化巡检与养护管理子系统「执行手臂」实现巡检任务电子化派发、病害全流程闭环管理，规范养护作业流程，提升设施维护的效率与标准化水平。交通状态监测与联动分析子系统「外部感知」融合视频监控、车流统计等交通数据，分析通行状态与桥梁结构响应的关联，实现交通与桥梁安全的协同管控。可视化展示与远程监控子系统「交互界面」通过大屏可视化看板集中展示桥梁关键指标，支持远程实时监控与指令下发，让管理者“一屏观全域”。整个系统由六大功能模块构成，形成“监测—评估—决策—执行”的完整管理闭环，各子系统各司其职、高效协同，保障桥梁全生命周期的安全运行。04系统总体架构感知层PerceptionLayer网络层NetworkLayer支撑层SupportLayer应用层ApplicationLayer融合5G、光纤等通信技术，实现监测数据的稳定、高速传输，连接感知端与处理端，是系统的“神经网络”由应变、温湿度、振动等各类传感器组成，负责实时采集桥梁结构状态数据，是系统的“神经末梢”。包含高性能服务器集群与数据库系统，负责海量监测数据的安全存储、管理和预处理，是系统的“大脑中枢”。面向运维人员与管理人员提供结构状态展示、数据分析报告及预警信息，辅助科学决策，是系统的“决策输出”。05自动化监测项目●

环境参数

风速风向、环境温湿度、雨量等●外部作用

地震动及船舶撞击、车辆荷载（包括车流量、车重、车速监测）等●静力响应

结构应变、结构温度、主梁结构空间变位、桥面线形、支座位移等。●动力响应主梁各特征点振动加速度、动应变。环境参数与荷载输入结构响应06应用成效与价值提升安全保障水平建立7x24小时不间断的结构监测体系，实现风险的早期识别与智能预警，从源头防范重大安全事故的发生，筑牢桥梁运行的安全防线。推动科学管养决策彻底转变传统“被动维修”模式为“主动预知性养护”，依托数据驱动精准制定养护计划，优化人力与物力资源配置，大幅降低全生命周期管养成本。延长结构使用寿命通过对结构状态的精细化评估与及时、针对性的维护干预，有效延缓结构性能劣化进程，确保桥梁结构安全稳定，达成100年设计基准期的目标要求。引领智慧交通新方向构建了一套可落地、可复制、可推广的桥梁智能化管理完整解决方案，为全国同类大型桥梁的数字化转型提供了宝贵实践经验，引领行业高质量发展。总结与展望内容总结桥梁健康监测是保障大型桥梁长期安全运营的关键技术，它成功打破了传统模式的局限，实现了从“被动维护”到“主动智慧运维”的革命性转变，为基础设施安全保驾护航。未来展望随着5G、数字孪生等前沿技术的深度融合与发展，桥梁健康监测将迈向更智能、高效的新阶段，构建虚实映射、实时同步的“数字孪生桥梁”，将成为行业未来的核心发展趋势。建发汇成新时代大厦项目智慧工地0201工程项目基本情况02智慧工地试点工作开展情况本章内容导航PARTONE工程项目基本概况01一、工程项目基本概况--项目概况工程名称福州建发汇成新时代大厦项目建设地点福建省福州市台江区，江滨西大道以北，闽江北岸中央商务区B3地块总建筑面积115022.26㎡地上建筑面积81445.55㎡地下建筑面积33576.71㎡层数地下3层；地上33F（建筑高度180m）框架-剪力墙结构合同造价41949.99万元工期1071日历天承包范围含土石方、基坑支护、桩基、主体结构、砌筑、粗装修、屋面、电气、给排水、人防及通风工程、空调、消防工程的暗设预埋管（含必须一次预埋到位的套管）、建筑智能化及泛光照明的预埋、室外雨污管网等工程施工工程目标（1）获得国家3A施工安全文明标准化示范工地。（2）确保福建省“闽江杯”优质工程，争创鲁班奖工程。1~4F综合商业5~33F写字办公35m造型塔冠项目效果图工程概况表一、工程项目基本概况--形象进度项目部每天安排人员进行工程形象进度的现场航拍，目前正在进行塔楼5层梁板浇筑及钢构安装，西侧裙楼已封顶西侧裙楼塔楼东侧裙楼西北角航拍图西南角航拍图东北角航拍图东南角航拍图PARTTWO智慧工地工作进展情况02二、智慧工地工作进展情况--工程信息管理1、工程基本信息管理建发大厦项目正式软件平台已部署，项目信息、参建单位、管理人员、项目大事记、工期节点进度情况等信息已上传。各层级管理者可一目了然的查阅工地管理的实时概况。二、智慧工地工作进展情况--工程信息管理2、进度管理在智慧工地平台上可以查看进度计划，各阶段人、材、机情况；实际与计划工期对比；相应纠偏措施等。二、智慧工地工作进展情况--工程信息管理3、项目文件管理项目采用智慧工地平台，对项目文件进行数字化管理。管理人员可以在平台上预览、下载相关文件。施工图纸施工影像资料智能档案合同信息二、智慧工地工作进展情况--人员信息管理1、实名制管理平台对接省厅平台，对现场管理人员考勤情况进行跟踪、统计和汇总。同步省厅系统劳动合同签订情况、工人工资发放记录，同时记录信用奖惩信息。人员信息平台合同签订情况二、智慧工地工作进展情况--人员信息管理2、智能考勤管理项目大门处设置实名制通道以及健康码、识别机，可识别入场人员基本信息、健康码、体温等情况，协助疫情期间入场人员信息管理。二、智慧工地工作进展情况--人员信息管理3、教育培训管理项目使用安全培训箱对项目管理人员、施工人员进行安全教育培训，被培训人员可使用答题器或扫描二维码形式进行答题。实时记录人员参与的相关培训信息，并自动生成统计分析信息。解决传统安全管理工作，人员流动性大、过程管控困难、处理流程繁琐、记录痕迹虚假、安全培训不规范、培训效果差等难题。安全培训箱、答题器二维码答题安全教育培训二、智慧工地工作进展情况--人员信息管理4、防疫管理、通缉人员管理、用工信用管理、人员行为管理项目通过在安全帽内安装GPS定位芯片，能够实时查看现场施工人员实时位置、移动轨迹，实现高效管理，一旦发生突发情况，可通过人员定位及时找到对应人员位置。智能安全帽人员定位轨迹图二、智慧工地工作进展情况--人员信息管理4、防疫管理、通缉人员管理、用工信用管理、人员行为管理通过扫描大门入口处的健康码识别机，可以记录相应的进场人员健康码、体温、来源地等个人基本信息。二、智慧工地工作进展情况--人员信息管理4、防疫管理、通缉人员管理、用工信用管理、人员行为管理平台及时更新记录公安局发布的通缉人员信息，可以自动识别公安部发布的通缉人员，并能发出预警信息。用工信用管理方面，项目对优秀员工进行表彰，对存在恶意讨薪等不良行为人员建立用工黑名单并公示。二、智慧工地工作进展情况--物料信息管理1、智能验收物料项目创新采用无人值守智能地磅系统，在汽车过磅过程中做到计量数据自动采集、自动判别、自动指挥、自动处理、自动控制，最大限度的降低人工操作所带来的的弊端，减员增效，提高过磅效率和计量数据的准确性，一致性。智能地磅智能过磅地磅系统二、智慧工地工作进展情况--物料信息管理2、材料检验检测项目使用中建物资信息化平台对项目材料采购、进场、入库、出库进行全周期管控。在物资验收过程中，采用二维码过磅的形式，实现智能化验收。1、机械设备信息管理智慧工地平台已将现场机械设备信息录入，保养、检测记录已上传。可在平台上看重点施工机械定位信息。塔吊、施工电梯、爬架、临边监测等设备运行监测信息实时记录至智慧工地系统后台。设备基本信息大型设备定位信息维修、保养记录二、智慧工地工作进展情况--机械设备管理2、塔式起重机监测管理现场已安装塔吊监测、监控设备，可实时监测塔吊运行状态信息、驾驶人员身份识别。对违规操作及时提示预警并记录异常信息。塔吊监测设备驾驶员识别实时数据记录二、智慧工地工作进展情况--机械设备管理3、施工升降机监测管理施工升降机监测设备已安装，具备记录驾驶人员信息功能，可实时监测升降机运行状态信息，及时记录异常数据告警推送，对违规操作行为提示、报警和记录。采集设备可实时上传数据至智慧工地后台。施工升降机监测设备二、智慧工地工作进展情况--机械设备管理1、环境监测管理现场安装扬尘监测机可实时采集现场风速、温度、噪音、颗粒物等环境信息，并实时上传至智慧工地平台，当监测数据超出预警值时，会及时记录并推送预警信息。二、智慧工地工作进展情况--文明施工管理2、自动喷淋系统项目将喷淋和雾炮系统和扬尘监测机联动后，可按设定时间开关喷淋，按需用水，也可采用APP进行手动开关，项目全范围覆盖喷淋系统，有效的解决空气中的浮尘问题，显著提高空气质量，为现场创造良好的施工条件。二、智慧工地工作进展情况--文明施工管理扬尘监测机围挡喷淋喷淋系统3、施工监测能耗项目安装智能用电、用水监测设备，远程接收数据，无需人工抄表，节省人力，将办公区、生活区、施工区分区统计用水、用电量，按日、周、月、季度等区间统计，能耗状态一目了然，同时统计数据可指导后续项目施工成本计算。二、智慧工地工作进展情况--文明施工管理智能水表智能电表水电能耗监测1、质量资料管理质量验收无纸化管理配合《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2013）、《福建省建筑工程施工文件管理规程》DBJ/T13-56-2017和《福建省建设工程电子文件与电子档案管理规程》（DBJ/T13-256-2016）的要求，项目使用智慧电子档案云平台进行无纸化管理，减少人工操作量，提高工效70%以上。二、智慧工地工作进展情况--施工质量管理2、检验检测管理、大体积混凝土监测二、智慧工地工作进展情况--施工质量管理见证取样送检结果大体积混凝土监测2、检验检测管理、大体积混凝土监测二、智慧工地工作进展情况--施工质量管理平台上传平台已上传质量管理手册电子档，可在平台上查阅相关施工工艺、样板做法图片、视频。质量巡检方面，现场管理人员在移动端录入施工现场原始记录，并与web端互通，施工员通过手机APP将现场测量得到数据制作成原始记录表，实现实地、实测、实量、实填的同时，为大数据应用提供可靠的数据支撑。1、安全生产风险分级管控项目根据国家规范录入风险清单至智慧工地平台，可实现线上风险源识别功能。二、智慧工地工作进展情况--施工安全管理风险清单库风险源识别2、危大分部分项管理、安全应急管理项目根据国家规范录入风险清单至智慧工地平台，可实现线上风险源识别功能。二、智慧工地工作进展情况--施工安全管理危大工程方案、交底、验收表已上传具备编制应急预案、应急演练记录、登记应急物资功能3、隐患排查管理、安全资料管理二、智慧工地工作进展情况--施工安全管理与质量管理模块相同，安全员同样可以使用APP记录每日、周、月巡检情况同步至智慧工地平台。项目安全资料已上传至平台数字归档。隐患排查安全资料管理4、远程视频监控管理、安全风险智慧管控和智能安全帽等应用二、智慧工地工作进展情况--施工安全管理视频远程监控设备、系统已启用，对工地各区域施工情况进行全天候的实时监控。同时配备AI监控摄像头，可识别进场人员安全帽、反光衣、口罩佩戴情况。现场监控系统智能安全帽智能AI摄像头5、基坑监测、高支模、临边监测二、智慧工地工作进展情况--施工安全管理项目安装基坑监测系统并已对接至系统平台，实时上传基坑监测数据。并对现场数据进行汇总、整理，形成相应报表。对塔楼一层大厅及C区高支模，项目使用监测设备实时监测混凝土浇筑过程中支模系统的轴压、位移、倾斜情况，并形成相应记录。同时为保证施工人员的安全，项目安装临边防护预警模块。基坑监测记录临边监测高支模监测1、模型创建、深化设计二、智慧工地工作进展情况--BIM技术运用项目根据现场施工情况创建相应BIM模型并上传至平台可视化展示。方便管理人员查阅以及交底。项目利用BIM技术对水电、暖通等相关专业进行深化设计，出图率比例达到100%。模型创建深化设计2、模型创建、深化设计二、智慧工地工作进展情况--BIM技术运用项目采用BIM技术进行施工工艺模拟，可进行多方案的比选并利用模型对现场管理人员、班组进行可视化交底。施工工艺模拟可视化交底高精渲染图物联网技术在隧道健康监测中的应用0301开篇引入：隧道安全的“智慧守护”隧道面临的挑战与传统监测的局限性物联网技术如何开启隧道健康监测新时代02案例精讲：山西恒山隧道健康监测系统03应用效果：智慧监测带来的改变04总结展望：技术趋势与未来发展课程目录深入解析项目建设背景与整体架构关键监测指标体系从“人防”到“技防”，全面提升安全保障水平显著的经济效益与社会效益分析核心知识点回顾与课程总结智慧交通与基础设施监测的未来发展趋势01开篇引入：隧道安全的“智慧守护”隧道：交通动脉的“安全痛点”物联网：开启隧道健康监测新时代在我们日常出行中，隧道扮演着越来越重要的角色，它穿越崇山峻岭，缩短时空距离，是现代交通网络不可或缺的“动脉血管”。但这些长期受复杂环境影响的结构，也会像人一样“生病”：结构老化、地质变形、渗漏水侵蚀、交通荷载冲击……传统的人工巡检手段难以全面、实时地捕捉这些隐患，往往让养护陷入被动。通过在隧道关键部位部署各类高精度传感器，构建一张覆盖全域的智能感知网络，实现对结构变形、裂缝、温湿度等状态的“全面感知、可靠传输、智能处理”。这就像是为隧道配备了一位全天候、无休眠的“私人医生”，让隧道养护模式完成从“坏了再修”的被动响应，到“防患未然”的主动养护的根本性转变。隧道面临的挑战与传统监测的局限性01/隧道面临的挑战🛡️结构老化长期服役导致混凝土开裂、剥落，内部钢筋锈蚀，结构承载力下降。⛰️地质变化🚚荷载作用日益增长的交通流量带来持续震动、动荷载压力，加速疲劳与老化。🌡️环境影响02/传统监测的局限性👷人工巡检效率低、风险高：复杂的地质环境导致围岩压力变化、地下水侵蚀，持续影响结构稳定性。温度、湿度反复交替变化，以及火灾等突发极端事件，直接威胁运营安全。依赖人工定期检查，难以做到实时、连续监测，且数据准确性受主观因素影响大，隧道内作业风险高。各类监测设备的数据分散，缺乏统一的管理平台，难以进行多维度的综合分析与关联预警。🗄️数据孤岛难以联动：多在病害已经发生并产生明显影响后才进行处理，缺乏对潜在风险的早期识别和预防能力。⏳被动响应缺乏预判：02案例精讲：山西恒山隧道健康监测系统项目概况山西恒山隧道是某重要交通干线的控制性工程。隧道所在区域地质条件极为复杂，且具有大埋深的特点，在长期运营过程中的结构稳定性和行车安全至关重要，对监测系统提出了极高要求。监测目标为了克服传统人工巡检效率低、无法实时捕捉结构异常的弊端，项目方决定引入一套基于物联网(IoT)技术的自动化健康监测系统，旨在改变被动维护模式，转向主动的、数据驱动的安全保障体系。核心目标实现对隧道结构关键部位的变形、应力、温湿度等环境与结构参数的全天候实时采集。通过高精度数据传输与分析算法，实现对潜在风险的快速识别与智能预警，最大程度保障隧道安全。系统总体架构：感知-传输-平台-应用应用层物联网的“行动指令”功能：为管理者提供科学的决策支持，实现智能化管理。界面：支持PC端管理后台和移动端App，提供远程实时监控、异常自动预警、报表生成及维修计划与养护策略的生成，实现从监测到管养的管理闭环。平台层物联网的“大脑”功能：负责海量监测数据的实时汇聚、清洗、存储与深度分析。核心：隧道健康监测云平台，融合BIM技术实现隧道结构的三维可视化呈现。网络层物联网的“神经网络”功能：建立感知设备与云平台之间的高速、稳定通道，保障数据实时可靠传输。方式：采用采用LoRa无线组网技术，实现现场设备组网，结合高带宽光纤网络接入云端。感知层物联网的“五官”功能：全天候自动采集隧道的关键物理指标，是系统的数据源头。设备：部署光纤光栅传感器、振弦式传感器、裂缝计、温湿度传感器等多种感知终端。监测内容01位移监测监测项目：拱顶下沉、净空收敛、围岩内部位移。监测意义：判断隧道结构是否发生有害变形，是评估稳定性的核心指标。02应力应变监测监测项目：衬砌混凝土应变、钢筋应力、锚杆轴力。监测意义：了解结构内部受力状态，评估承载能力。03环境监测监测项目：温度、湿度、有害气体浓度。监测意义：保障运营环境安全，同时环境因素也会影响结构材料的性能。04突发事件监测监测项目：隧道结构掉块、结冰等病害监测。监测意义