智能養(yǎng)護(hù)：從決策開(kāi)始

文

在某種意義上,路面養(yǎng)護(hù)就是發(fā)現(xiàn)病害、處理病害、恢復(fù)路面健康狀態(tài)的過(guò)程,其中發(fā)現(xiàn)病害的過(guò)程又可細(xì)化為信息采集、信息處理決策、實(shí)施和反饋等步驟。由此,就可確定智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)包括：信息采集、病害識(shí)別、養(yǎng)護(hù)決策、養(yǎng)護(hù)實(shí)施、養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)。

公路養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)化,分析處理智能化、養(yǎng)護(hù)決策科學(xué)化、業(yè)務(wù)管理信息化,對(duì)于全國(guó)各地養(yǎng)護(hù)單位來(lái)說(shuō)，資金、技術(shù)、管理等參差不齊，從前期養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立到巡檢、檢測(cè)，專(zhuān)家分析、決策，再到制定策略、實(shí)施養(yǎng)護(hù)，需要運(yùn)用智能化技術(shù)將各個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)起來(lái)，形成系統(tǒng)性、可推廣的智能養(yǎng)護(hù)模式，這需要大家共同努力。

公路養(yǎng)護(hù)智能決策與實(shí)施系統(tǒng)

公路智能養(yǎng)護(hù)決策及實(shí)施流程可作如下的概括:首先,根據(jù)公路養(yǎng)護(hù)的相關(guān)法規(guī)、準(zhǔn)則等具體要求,以及具體道路的實(shí)際情況,因地、因時(shí)制宜地確定監(jiān)測(cè)、檢測(cè)與決策的相關(guān)辦法,選配器材、設(shè)備、物質(zhì)等,如選配檢測(cè)路面所需的標(biāo)高清攝像機(jī)、信息存儲(chǔ)器、處理器及相關(guān)速檢車(chē)輛等。

其次,通過(guò)包括巡檢在內(nèi)的信息采集等手段,獲得路面養(yǎng)護(hù)的第一手資料。由于多源及異構(gòu)數(shù)據(jù)的存在,需要做必要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化等方面的處理,與此同時(shí),還需作基于有效性、可靠性等方面的預(yù)處理,然后形成統(tǒng)一形式的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。

其三,借助信息處理技術(shù),尤其是圖像處理技術(shù)對(duì)采集到的圖片等做聚類(lèi)和分類(lèi)處理,實(shí)現(xiàn)病害識(shí)別,識(shí)別的性能指標(biāo)可用精度和速度來(lái)衡量,速度反映了相應(yīng)功能模塊的處理能力,而精度則反映了處理結(jié)果。

其四,根據(jù)識(shí)別結(jié)果,進(jìn)行養(yǎng)護(hù)決策。根據(jù)路面養(yǎng)護(hù)信息采用科學(xué)的、最優(yōu)化的決策，涉及內(nèi)容較多,是整個(gè)系統(tǒng)的核心，也最能反映系統(tǒng)的實(shí)用性和先進(jìn)性。

最后,根據(jù)養(yǎng)護(hù)決策,進(jìn)行養(yǎng)護(hù)實(shí)施。根據(jù)病害修復(fù)的目標(biāo),實(shí)施最佳、最合理的養(yǎng)護(hù)工程的方案,獲得最佳的養(yǎng)護(hù)效果。

此外，通過(guò)進(jìn)一步分析養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù),形成典型案例的同時(shí),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的迭代優(yōu)化,進(jìn)一步提升整個(gè)系統(tǒng)的性能。

未來(lái)路面健康數(shù)據(jù)采集的發(fā)展趨勢(shì)

路面信息采集是養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的第一步工作，所以探索如何運(yùn)用智能化手段采集路面信息，是智能化養(yǎng)護(hù)時(shí)代的需要，道路健康數(shù)據(jù)采集新的發(fā)展趨勢(shì)可歸納為三方面。

裝配式鋪面+埋入式傳感器。裝配式鋪面技術(shù)是一種較理想的鋪面快速施工技術(shù),它將鋪面最費(fèi)時(shí)的強(qiáng)度增長(zhǎng)過(guò)程置于預(yù)制廠(chǎng)里,待其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,再運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng),通過(guò)吊機(jī)進(jìn)行快速裝配,完成后即可開(kāi)放交通。由于裝配式鋪面面板內(nèi)可集成埋入式傳感器,如檢測(cè)傳感器、發(fā)熱傳感器、能量收集傳感器等，可檢測(cè)自身性能,自動(dòng)融冰雪,回收汽車(chē)能量；可集成車(chē)輛監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器及通訊傳感器,可向行駛的車(chē)輛、交管部門(mén)實(shí)時(shí)反饋路面、交通信息。

無(wú)人機(jī)+航拍。無(wú)人機(jī)在空中飛行時(shí)可采集路面照片,通過(guò)圖像拼接還原路面病害及路面邊坡?tīng)顩r,特別是在山區(qū)高填方、高挖方路段。目前主流的路橋病害的檢測(cè)算法是基于圖像的閥值分析及邊緣檢測(cè),無(wú)人機(jī)在空中拍攝的影像容易捕捉汽車(chē)、行人、陰影及周遭雜物,而路面病害在影像中所占的面積非常小,因此圖片中病害識(shí)別的速率與準(zhǔn)確率都會(huì)受到限制。由于無(wú)人機(jī)在空中無(wú)法感知路面的顛簸,因此無(wú)法采集橋頭跳車(chē)病害及路面平整度狀況。此外,無(wú)人機(jī)的續(xù)航、人員安全及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)回傳等問(wèn)題還有待進(jìn)一步解決,使用無(wú)人機(jī)航拍輔助檢查還有待進(jìn)一步升級(jí)優(yōu)化。

檢測(cè)設(shè)備輕量化+云計(jì)算。隨著硬件技術(shù)的迭代優(yōu)化,工業(yè)相機(jī)、紅外相機(jī)、加速度計(jì)、探地雷達(dá)等檢測(cè)設(shè)備的性能越來(lái)越高,穩(wěn)定性越來(lái)越好,將這類(lèi)輕量化的傳感器安裝于普通的車(chē)輛上,依靠車(chē)輛供電,車(chē)輛在行駛的過(guò)程中就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)道路病害情況及路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施情況的快速采集。若將輕量化傳感器集成在道路清掃車(chē)、公交車(chē)、出租車(chē)、快遞郵政等社會(huì)運(yùn)營(yíng)車(chē)輛上,通過(guò)這些車(chē)輛的每日正常工作就可實(shí)現(xiàn)對(duì)路網(wǎng)的覆蓋性檢測(cè),大大提高道路檢測(cè)的覆蓋率及頻率。此外,前端車(chē)載設(shè)備采集的數(shù)據(jù)可直接上傳至云端,通過(guò)云端強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的快速處理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面病害,評(píng)價(jià)路面健康狀況,生成道路健康信息報(bào)表,便于道路管養(yǎng)部門(mén)統(tǒng)計(jì)工作量。若在社會(huì)運(yùn)營(yíng)車(chē)輛上大范圍安裝輕量化傳感器,即可形成“運(yùn)營(yíng)即檢測(cè)”的模式。

大型智能化養(yǎng)護(hù)設(shè)備的開(kāi)發(fā)探索

工欲善其事必先利其器，養(yǎng)護(hù)設(shè)備的開(kāi)發(fā)與研究是形成智能化、系統(tǒng)化養(yǎng)護(hù)不可缺少的工作。大型智能化養(yǎng)護(hù)裝備的特點(diǎn)及發(fā)展方向?yàn)榇笮突⒅悄芑⒐δ芗苫⒐δ軓?qiáng)大化、環(huán)保化。大型智能化養(yǎng)護(hù)裝備分為大型智能化養(yǎng)護(hù)施工機(jī)械、大型智能化養(yǎng)護(hù)檢測(cè)設(shè)備兩大類(lèi)。

無(wú)人機(jī)等設(shè)備已經(jīng)日漸普及，在空中飛行時(shí)可采集路面照片，對(duì)于養(yǎng)護(hù)工作事半功倍。相信在不久的未來(lái)，會(huì)有更多的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于公路養(yǎng)護(hù)工作，逐漸實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的養(yǎng)護(hù)信息采集工作。

大型智能化養(yǎng)護(hù)施工機(jī)械的開(kāi)發(fā)。功能集成方面,以日常養(yǎng)護(hù)作業(yè)為主,將灌縫、補(bǔ)坑槽、灑水、除雪、除冰、護(hù)欄更換、路緣石更換、保潔、垃圾處理，邊坡邊溝、橋梁、隧道、機(jī)電、服務(wù)區(qū)維護(hù)維修，綠化修剪等功能集成到幾種機(jī)械上,由小型機(jī)械集成為大型機(jī)械,如路基路面、橋梁、事故處理多功能車(chē)等,也可將上述功能再集成或優(yōu)化組合。以預(yù)防性養(yǎng)護(hù)為主,將微表處、稀漿封層、薄層攤鋪、精細(xì)抗滑層、瀝青灑布、石料撒布等多功能集為一種或幾種大型機(jī)械。以大中修和改擴(kuò)建為主,集水泥混凝土、瀝青混凝土、水泥穩(wěn)定碎石三種攪拌施工為一體的多功能機(jī)器,以再生為主的瀝青混凝土路面、水泥路面、水穩(wěn)基層等為一體的多功能再生機(jī)械。以材料加工為主,集改性瀝青、乳化瀝青、環(huán)氧乳化瀝青等生產(chǎn)為一體的多功能瀝青生產(chǎn)設(shè)備。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)大型施工設(shè)備性能提升,逐步減少或代替駕駛和配合人員。

對(duì)清掃車(chē)進(jìn)行功能升級(jí)，達(dá)到在一個(gè)車(chē)道上行駛可清掃3個(gè)至5個(gè)車(chē)道的效果,除雪車(chē)通過(guò)功能升級(jí)一次性清理2個(gè)至4個(gè)車(chē)道,銑刨機(jī)功能升級(jí)后實(shí)現(xiàn)平面銑刨、加寬臺(tái)階銑刨一次完成,攤鋪機(jī)功能升級(jí)后進(jìn)行三層路面一次攤鋪,通過(guò)上述途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有機(jī)械的功能升級(jí)。開(kāi)發(fā)與新技術(shù)、新材料、新工藝配套的養(yǎng)護(hù)機(jī)械,如中分帶和邊坡植物修剪及處理機(jī)械、護(hù)欄更換維修機(jī)械、新能源和環(huán)保養(yǎng)護(hù)機(jī)械等。

大型智能化養(yǎng)護(hù)檢測(cè)設(shè)備的開(kāi)發(fā)，擬通過(guò)研發(fā)道路B超、結(jié)構(gòu)物B超、結(jié)構(gòu)物B超與無(wú)人機(jī)配合(特殊結(jié)構(gòu)橋、長(zhǎng)大橋、超高橋檢測(cè)),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)、遙控檢測(cè)、快速檢測(cè)及綜合檢測(cè)。