信息化監(jiān)控技術(shù)在公路橋梁養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

楊志堅(jiān)

摘要：文章基于公路橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了信息化監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用情況，設(shè)計(jì)出基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)模型，并對該系統(tǒng)的主體功能和運(yùn)行穩(wěn)定性進(jìn)行分析。通過工程實(shí)例應(yīng)用評估，證明了該公路橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路的正確性和工程應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：信息化監(jiān)控;公路橋梁;養(yǎng)護(hù)

中圖分類號：U445.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.025

文章編號：1673-4874（2019）08-0094-03

0引言

橋梁工程技術(shù)的發(fā)展對于我國經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的建設(shè)具有重要的基礎(chǔ)作用。橋梁工程的施工質(zhì)量及投入使用后的養(yǎng)護(hù)情況對于橋梁的使用壽命具有深遠(yuǎn)影響，尤其是對于橋梁的養(yǎng)護(hù)工程而言則貫穿于橋梁全壽命周期的始終，其重要性不言而喻。因此，對于橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)的不斷探索與創(chuàng)新成為了當(dāng)前路橋施工企業(yè)工程技術(shù)人員研究的重點(diǎn)內(nèi)容。以公路橋梁的養(yǎng)護(hù)技術(shù)為例，經(jīng)過我國該領(lǐng)域工程技術(shù)人員多年來的不斷研究與努力，現(xiàn)已形成較為全面和完善的公路橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)體系，包括與機(jī)械、材料、力學(xué)、計(jì)算機(jī)等多個交叉專業(yè)的滲透與融合。本文將信息化監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁的養(yǎng)護(hù)工程中，闡述了信息化監(jiān)控技術(shù)在公路橋梁養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域中所具備的優(yōu)勢，工程應(yīng)用效果顯著。。。]。

1公路橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

公路橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)在近年來取得了飛速發(fā)展，國外歐美等發(fā)達(dá)國家在該領(lǐng)域走在世界前列，已研制出公路橋梁的精準(zhǔn)定位養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，極大地縮短了公路橋梁養(yǎng)護(hù)的周期，節(jié)約了養(yǎng)護(hù)時(shí)間成本并提高了工作效率。如基于GIS精準(zhǔn)定位技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)等。除此之外，在公路橋梁病害的前期診斷和預(yù)防領(lǐng)域中，日本的研究比較深入，如基于災(zāi)害預(yù)警機(jī)制的公路橋梁養(yǎng)護(hù)體系等，以此來應(yīng)對該國頻發(fā)的地震等自然災(zāi)害。國內(nèi)部分，由我國路橋企業(yè)建設(shè)單位研發(fā)的公路橋梁多級養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)已順利通過驗(yàn)收并投入使用，該系統(tǒng)將橋梁養(yǎng)護(hù)工程細(xì)分為多個等級，全面提高了公路橋梁的綜合養(yǎng)護(hù)效果D

。國內(nèi)外公路橋梁養(yǎng)護(hù)主要技術(shù)對比如表1所示。

另外，我國基于多模式識別的公路橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)也在抓緊研制中，可逐步提高公路橋梁養(yǎng)護(hù)的自動化、智能化程度。

1.2信息化監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用情況

信息化技術(shù)在當(dāng)前我國各領(lǐng)域的建設(shè)中應(yīng)用比較廣泛。信息化技術(shù)又可具體細(xì)分為多個分支，如信息化存儲技術(shù)、信息化處理技術(shù)以及信息化監(jiān)控技術(shù)等。其中信息化監(jiān)控技術(shù)以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)為依托，綜合了多媒體、數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用架構(gòu)，將數(shù)據(jù)抽取、分析等功能模塊有效集成，進(jìn)而形成公路橋梁養(yǎng)護(hù)的系統(tǒng)性數(shù)據(jù)，為養(yǎng)護(hù)方案的制定提供精準(zhǔn)、可靠的決策支持。信息化監(jiān)控技術(shù)核心架構(gòu)如圖1所示。

2基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)主體功能

公路橋梁的養(yǎng)護(hù)過程涉及到工程的諸多環(huán)節(jié)，例如橋梁工程使用狀況監(jiān)測、養(yǎng)護(hù)方案制定及執(zhí)行和養(yǎng)護(hù)后期的工程驗(yàn)收等部分。因此，基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮到以下幾方面主體功能：對公路橋梁使用情況可提供精準(zhǔn)的監(jiān)測數(shù)據(jù);對公路橋梁可能引發(fā)病害的部分可進(jìn)行一般性預(yù)測;養(yǎng)護(hù)方案的制定應(yīng)具有可操作性;養(yǎng)護(hù)實(shí)施及驗(yàn)收階段的作業(yè)流程應(yīng)具有完整性、高效性。基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)主體功能如表2所示。

由表2可知，公路橋梁使用狀況的精準(zhǔn)監(jiān)測數(shù)據(jù)及養(yǎng)護(hù)實(shí)施階段的高效性屬于公路橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)中兩個比較重要的主體功能，分別占比達(dá)30%。而公路橋梁養(yǎng)護(hù)方案的可操作性以及驗(yàn)收環(huán)節(jié)的完整性的重要程度為二級，分別占比為15%左右。對公路橋梁常見病害的一般性預(yù)測屬系統(tǒng)中的三級養(yǎng)護(hù)范疇，占比為10%。這是由于本部分內(nèi)容屬于對概率事件的分析，工程數(shù)據(jù)在預(yù)測過程中經(jīng)常出現(xiàn)誤差，因此，僅用作公路橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的輔助功能。

2.2系統(tǒng)模型搭建

依據(jù)系統(tǒng)現(xiàn)有的底層架構(gòu)及主體功能需求，搭建基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)模型。該模型以系統(tǒng)底層的網(wǎng)絡(luò)、交換機(jī)為基礎(chǔ)架構(gòu)，融合了計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件，將視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對比、分析，傳送至數(shù)據(jù)獲取單元中進(jìn)行處理，將可操作性、一般性、精準(zhǔn)性、高效性和完整性等指標(biāo)加以判別，最后通過系統(tǒng)傳輸單元生成可行的養(yǎng)護(hù)方案。基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)模型如圖2所示。

3工程實(shí)例應(yīng)用

3.1工程概況

桂林陽江公路大橋于2014年竣工通車，東起中隱路，西至侯山道，全長485m。在2017-2018年度的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃中，對該公路橋梁養(yǎng)護(hù)的精準(zhǔn)性和時(shí)效性作了明確要求，以進(jìn)一步節(jié)省養(yǎng)護(hù)成本。擬采用本文所提出的信息化監(jiān)控技術(shù)來輔助完成該公路橋梁的年度養(yǎng)護(hù)工作。桂林陽江公路大橋養(yǎng)護(hù)工程信息化監(jiān)控設(shè)備信息如表3所示。

3.2系統(tǒng)綜合性能評估

通過分布在陽江公路大橋上的20臺傳感器來獲取該橋的使用工況，進(jìn)而制定養(yǎng)護(hù)方案。通過本文所提出的基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，對該公路橋梁中Ef、Pr、In、Ge、Op等數(shù)值進(jìn)行提取，依據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的判據(jù)，最終得出橋梁養(yǎng)護(hù)信息監(jiān)控系統(tǒng)綜合性能評估結(jié)果，如表4所示。

由表4可知，盡管各參數(shù)值變化范圍不一致，但St終值范圍在0.35～0.72，符合公式（2）中系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的判據(jù)區(qū)間要求。

4結(jié)語

本文對信息化監(jiān)控技術(shù)在公路橋梁養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，對當(dāng)前國內(nèi)外公路橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)和信息化監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展情況作了概括，提出了基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)構(gòu)想，分析了該系統(tǒng)應(yīng)具備的主體功能，進(jìn)行了系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)，得出了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的判據(jù)。在工程實(shí)例應(yīng)用部分，完成了系統(tǒng)綜合性能的評估工作，證明了本文設(shè)計(jì)理念的可行性。