智慧城市背景下市政工程智能化管理系统构建

引言：

市政工程作为智慧城市的核心基础设施，涵盖道路、桥梁、管网等关键领域，其管理水平直接影响城市运行效率与居民生活质量。传统管理模式依赖人工巡检、纸质记录，存在信息滞后、协同不畅、风险预警不足等问题，难以适配智慧城市的精细化治理需求。构建智能化管理系统，将信息技术与市政工程管理深度融合，是解决传统痛点、实现工程全流程高效管控的关键。因此，探索系统构建的技术路径与保障措施，对推动市政工程管理现代化、助力智慧城市建设具有重要现实意义。

一、市政工程智能化管理系统的架构设计

1.1 搭建“四层一体”的系统架构

感知层：作为数据采集源头，通过部署物联网设备实现工程全要素感知。在道路工程中安装路面平整度传感器、地下管网压力传感器；在桥梁工程中布设应力应变传感器、位移监测设备；同时结合无人机巡检、视频监控摄像头，实时采集工程进度、质量、安全及环境数据，为后续分析提供基础数据支撑。传输层：承担数据传输功能，采用“5G+光纤”双网络架构，确保数据实时、稳定传输。5G网络适用于移动巡检设备（如无人机、巡检车）的高频数据传输，光纤网络则用于固定传感器的海量数据上传，同时通过边缘计算对采集数据进行初步筛选与预处理，减少数据传输压力，保障系统响应速度。平台层：作为系统核心中枢，构建“数据中台+业务中台”双中台模式。数据中台整合工程勘察、设计、施工、运维全周期数据，建立统一数据库与数据标准，实现数据共享；业务中台封装通用管理模块（如进度管理、质量管理），为上层应用提供标准化服务接口，提升系统扩展性与灵活性。应用层：面向不同管理主体提供个性化功能，包括面向管理部门的“工程监管平台”、面向施工企业的“项目管理平台”、面向公众的“信息查询平台”，满足多方协同管理与信息公开需求。

1.2 融入 BIM 技术的三维可视化建模

将 BIM 技术贯穿系统架构全流程，构建市政工程三维可视化模型，实现“数字孪生”管理。在设计阶段，通过 BIM 模型进行碰撞检测，优化管网、道路、桥梁的空间布局；在施工阶段，将实时采集的进度、质量数据与 BIM 模型关联，动态展示工程建设状态，直观呈现进度偏差与质量问题；在运维阶段，基于 BIM 模型记录工程设施的参数信息与维护记录，支持设备故障定位与预防性维护。BIM技术的融入打破了传统“二维图纸”的信息局限，提升工程管理的直观性与精准性。

二、市政工程智能化管理系统的核心功能模块开发

2.1 全周期进度智能管控模块

该模块以“计划-执行-监控-调整”为逻辑，实现进度动态管理。通过导入工程施工计划（如 Gantt图），系统自动分解任务节点并分配责任主体；结合感知层采集的施工设备运行数据、人员考勤数据，实时比对实际进度与计划进度，当出现进度滞后时，自动发出预警并分析滞后原因（如人员不足、设备故障）；同时基于大数据算法预测后续进度趋势，为管理人员提供进度调整建议，避免工期延误。

2.2 全流程质量溯源管理模块

构建“质量数据全记录+问题闭环处理”机制，保障工程质量可控。在施工环节，通过移动终端（如平板、手机）记录每道工序的质量检测数据（如混凝土强度、管道密封性），并关联 BIM 模型对应部位，实现“一键溯源”；当检测数据超标时，系统自动生成质量问题单，推送至责任人员并设定整改时限，整改完成后需上传复检数据，形成问题处理闭环；同时建立质量信用档案，将施工企业质量表现与信用评级挂钩，强化质量责任意识。

2.3 全天候安全风险预警模块

针对市政工程施工环境复杂（如地下施工、高空作业）的特点，开发安全风险预警功能。通过传感器实时监测施工区域的风险因素（如基坑沉降、边坡位移、有毒气体浓度），设定风险阈值，当数据超出阈值时，系统立即触发声光预警，并推送至现场管理人员与远程监管平台；同时结合历史安全事故数据，通过机器学习算法识别高风险作业环节（如地下管网施工），提前发布风险提示，实现“被动应急”向“主动预防”转变。

2.4 全要素运维智慧服务模块

面向工程运维阶段，该模块实现设施智能化管理。通过 BIM 模型与物联网传感器关联，实时监测市政设施运行状态（如道路路面破损、桥梁荷载、管网流量）；当设施出现故障时，系统自动定位故障位置并生成维修工单，调度附近维修人员与设备；同时基于设施运行数据与使用寿命模型，预测设备老化周期，制定预防性维护计划，减少突发故障对城市运行的影响，延长设施使用寿命。

三、市政工程智能化管理系统构建的保障机制

3.1 完善政策与标准保障机制

政府部门需出台专项政策支持系统建设，明确系统建设的责任主体、资金来源与推广路径，将智能化管理纳入市政工程建设强制要求；同时制定统一的技术标准与数据规范，包括传感器数据采集标准、BIM 模型建模标准、数据共享接口标准，避免因标准不统一导致“信息孤岛”；此外建立系统安全管理制度，明确数据分级保护规则，防范数据泄露与网络攻击，保障系统安全运行。

3.2 强化技术研发与协同创新机制

鼓励产学研协同攻关，联合高校、科技企业与市政单位组建技术研发团队，重点突破物联网传感器微型化、BIM 与大数据融合、边缘计算轻量化等关键技术，降低系统建设成本；同时推动技术成果转化，建立“试点-推广”机制，选择典型市政工程项目（如城市主干道改造、地下管网更新）开展系统试点应用，总结经验后逐步推广至全市；此外加强与智慧城市其他系统（如交通管理系统、应急管理系统）的技术对接，实现数据互通与功能协同。

3.3 构建专业人才培养机制

针对市政工程管理人员技术能力不足的问题，建立分层培训体系：对高层管理人员开展“智能化管理理念”培训，提升技术认知；对中层技术人员开展“系统操作与维护”培训，掌握 BIM 建模、数据分析技能；对一线作业人员开展“设备使用”培训，确保感知设备规范操作。同时推动高校相关专业（如土木工程、智能建造）增设智慧城市与市政工程智能化管理课程，培养具备“工程技术+信息技术”的复合型人才，为系统长期运行提供人才支撑。

结论：

智慧城市背景下，市政工程智能化管理系统的构建是推动市政工程管理现代化的必然趋势，其核心在于通过“四层一体”架构整合技术资源，通过全周期功能模块解决管理痛点，通过多维度保障机制确保落地实效。系统构建需立足市政工程全生命周期需求，注重技术与业务的深度融合，避免“重技术、轻应用”的形式化建设。未来，随着人工智能、数字孪生等技术的发展，还需进一步优化系统功能，推动管理系统从“智能化”向“智慧化”升级，实现市政工程管理的自我感知、自我决策与自我优化，为智慧城市基础设施高质量发展奠定坚实基础。

参考文献：

[1]赵海英.智慧城市中的道路智能化管理与技术创新[J].浙江工艺美术,2023(9):196-198.

[2]李晓光.市政道路工程的智能化设计思路[J].智能建筑与智慧城市,2023(1):178-180.