展望普通公路智能養(yǎng)護(hù)的未來

文／北京市道路路網(wǎng)管理與應(yīng)急處置中心 傅志浩 汪琦

未來交通設(shè)計(jì)研究所（北京）有限公司 胡曉克

隨著“云、大、物、移、智”等新一代信息技術(shù)的突破和發(fā)展，普通公路的智能養(yǎng)護(hù)已不再是空中樓閣，但“智能養(yǎng)護(hù)”到底是什么，怎么實(shí)現(xiàn)，目前尚沒有一個(gè)整體、清晰、明確的概念和思路。應(yīng)盡早明確“智能養(yǎng)護(hù)”概念，開展“智能養(yǎng)護(hù)”頂層設(shè)計(jì)工作，真正把公路養(yǎng)護(hù)水平提升到一個(gè)新的高度。

背景

北京市交通委員會(huì)路政局（簡(jiǎn)稱“北京路政局”）主要負(fù)責(zé)北京市轄區(qū)內(nèi)2萬多公里普通公路、3千公里城市道路的建設(shè)、管理和養(yǎng)護(hù)工作，同時(shí)承擔(dān)著高速公路管理的職責(zé)。十多年來，北京公路事業(yè)取得了很大成績，同時(shí)在養(yǎng)護(hù)管理領(lǐng)域逐步推進(jìn)信息化建設(shè)，在行業(yè)信息采集、信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、數(shù)據(jù)資源管理與應(yīng)用、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)建設(shè)、養(yǎng)護(hù)信息服務(wù)等方面取得了一定的成效。但是北京路政局信息化整體水平和發(fā)展質(zhì)量仍不能滿足養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)“精細(xì)管理、精準(zhǔn)服務(wù)”的要求，養(yǎng)護(hù)信息化在全面監(jiān)管、資源共享、互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)協(xié)同等方面的作用也亟待提升。

智能養(yǎng)護(hù)未來展望

從IBM提出“智慧地球”開始，到中國2008年提出“感知中國”，“智能”一詞快速席卷了各行各業(yè)。近年來，隨著“云、大、物、移、智”等新一代信息技術(shù)的突破和發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”“智能”等理念在各行各業(yè)的發(fā)展及規(guī)劃中逐漸被提出，公路養(yǎng)護(hù)行業(yè)也提出了“智能養(yǎng)護(hù)”的發(fā)展目標(biāo)。但是，“智能養(yǎng)護(hù)”怎么操作，仍處于摸石頭過河的階段。

智能養(yǎng)護(hù)定義

“智能養(yǎng)護(hù)”構(gòu)建在公路全壽命周期理論基礎(chǔ)上，充分借助“云、大、物、移、智”等IT技術(shù)，結(jié)合“精細(xì)管理、精準(zhǔn)服務(wù)”理念，集成人員、業(yè)務(wù)、技術(shù)、裝備、數(shù)據(jù)、模型等，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路養(yǎng)護(hù)全過程、全要素的科學(xué)化、智能化、主動(dòng)式、預(yù)防性管理，是公路養(yǎng)護(hù)發(fā)展歷史上的一次顛覆性革命。

智能養(yǎng)護(hù)內(nèi)容

“智能養(yǎng)護(hù)”由數(shù)字化接養(yǎng)、無人化巡查、大數(shù)據(jù)決策、仿真化設(shè)計(jì)、模塊化智造、自動(dòng)化作業(yè)、全景化感知、全方位應(yīng)急、精準(zhǔn)化服務(wù)九大部分組成。

數(shù)字化接養(yǎng)。長期以來，公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)的銜接基本上采用“公路實(shí)體+紙質(zhì)竣工資料”的模式，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足未來公路養(yǎng)護(hù)發(fā)展的需求。智能養(yǎng)護(hù)時(shí)代，公路接養(yǎng)應(yīng)該是“公路實(shí)體+數(shù)字化孿生模型”的模式，數(shù)字化孿生模型指的是公路建設(shè)從規(guī)劃到竣工所有資料的數(shù)字化檔案，包括立項(xiàng)資料、設(shè)計(jì)圖紙、施工圖紙、施工記錄、材料清單、質(zhì)監(jiān)記錄、檢測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)施檔案、養(yǎng)護(hù)建議等內(nèi)容，通過二維、三維、實(shí)景、航拍、CAD、BIM等技術(shù)構(gòu)建的數(shù)字化模型，為后續(xù)公路養(yǎng)護(hù)多樣化應(yīng)用提供全面的數(shù)據(jù)支撐。

無人化巡查。公路巡查是開展養(yǎng)護(hù)工作的基礎(chǔ)，隨著養(yǎng)護(hù)里程增加、養(yǎng)護(hù)對(duì)象增多，未來的養(yǎng)護(hù)巡查將是全方位、立體化的無人巡查，一方面將病害識(shí)別、路面檢測(cè)、探地雷達(dá)等技術(shù)應(yīng)用到無人巡查車上，實(shí)現(xiàn)路面、路基狀況全面掌握。另一方面，通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、專業(yè)分析模型，實(shí)現(xiàn)橋梁、隧道、公路設(shè)施的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，提前預(yù)警、及時(shí)報(bào)警。通過無人化巡查，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)公路養(yǎng)護(hù)巡查“一擴(kuò)、兩提、兩降”，即擴(kuò)大巡查范圍，提高巡查頻率，提升巡查效能，降低巡查成本，減少巡查漏報(bào)。讓養(yǎng)護(hù)資金發(fā)揮最大效益，保證養(yǎng)護(hù)巡查工作真實(shí)、及時(shí)、準(zhǔn)確地反映公路實(shí)際狀況。

大數(shù)據(jù)決策。未來的公路養(yǎng)護(hù)決策，將從主要依靠人腦、經(jīng)驗(yàn)逐步向大數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)變，在確保數(shù)據(jù)多維性、系統(tǒng)性、真實(shí)性、可靠性、準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，通過對(duì)公路病害、養(yǎng)護(hù)歷史、路基路面檢測(cè)、設(shè)施設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)、路域環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害等數(shù)據(jù)的決策分析，為各級(jí)公路管理者提供重要的決策支撐，實(shí)現(xiàn)科學(xué)制定日常養(yǎng)護(hù)計(jì)劃和養(yǎng)護(hù)工程計(jì)劃，最終建立基于大數(shù)據(jù)的普通公路養(yǎng)護(hù)體系。

仿真化設(shè)計(jì)。公路的設(shè)計(jì)最先實(shí)現(xiàn)數(shù)字化應(yīng)用，從應(yīng)用CAD“甩圖板”到應(yīng)用專業(yè)設(shè)計(jì)軟件，再到“全部無紙出圖”，極大地推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的信息化發(fā)展。但在設(shè)計(jì)的連續(xù)性、可視化程度、對(duì)實(shí)施環(huán)節(jié)的指導(dǎo)，以及全壽命周期管理的落地上尚有一段差距。未來的公路養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)，一定是在公路全壽命周期理念指導(dǎo)下的、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)、模擬化建造、實(shí)時(shí)化修正、模擬化運(yùn)營”，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營的一體化聯(lián)動(dòng)，讓虛擬的“數(shù)字公路”和物理的“實(shí)體公路”高度一致，進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)在公路全壽命周期中的作用。

普通公路的智能養(yǎng)護(hù)已不再是空中樓閣，實(shí)現(xiàn)智能養(yǎng)護(hù)成為行業(yè)前進(jìn)的方向。

模塊化智造。隨著公路施工材料的革命、制造裝備的發(fā)展，以及安全、環(huán)保等標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，公路建設(shè)、養(yǎng)護(hù)材料的模塊化制造將成為一種必然?；诠凡『?shù)據(jù)、路基路面檢測(cè)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)模型的定制化、工廠化、自動(dòng)化，毫米級(jí)建造（在港珠澳大橋的沉管施工已經(jīng)達(dá)到了毫米級(jí)管控）已經(jīng)成為可能，結(jié)合組件化生產(chǎn)、工序化拼裝、3D打印等技術(shù)的應(yīng)用，未來的智能養(yǎng)護(hù)將極大縮短備料周期、降低養(yǎng)護(hù)成本、提高養(yǎng)護(hù)效率、提升公眾出行感受。

自動(dòng)化作業(yè)。未來幾年，隨著采集的公路數(shù)據(jù)更加全面，養(yǎng)護(hù)材料的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，養(yǎng)護(hù)施工方案的科學(xué)化、規(guī)范化，自動(dòng)化控制技術(shù)更加成熟、可靠，施工機(jī)械裝備更加先進(jìn)、精準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化養(yǎng)護(hù)施工作業(yè)將成為可能?；诠窋?shù)字化模型，利用人工智能、大數(shù)據(jù)分析、BIM虛擬施工推演等技術(shù)，不僅在路面的坑槽修復(fù)、灌縫等維修環(huán)節(jié)，甚至包括道路的大中修和橋梁的維修養(yǎng)護(hù)方面，都可以實(shí)現(xiàn)施工方案自動(dòng)生成、施工材料定制生產(chǎn)、機(jī)械裝備科學(xué)配置、施工區(qū)域安全防護(hù)、施工過程自動(dòng)開展、施工環(huán)節(jié)無縫銜接、施工質(zhì)量自動(dòng)評(píng)定驗(yàn)收。未來的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，將是人工干預(yù)更少、作業(yè)時(shí)間更短、養(yǎng)護(hù)質(zhì)量更高的“智能養(yǎng)護(hù)”新模式。

全景化感知?？茖W(xué)的決策離不開真實(shí)、可靠、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，基于物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，建設(shè)完善路網(wǎng)交通運(yùn)行狀態(tài)感知體系、基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)狀況感知體系、環(huán)境感知體系、施工質(zhì)量感知體系、事件感知體系和物資資源感知體系，通過固定監(jiān)測(cè)、移動(dòng)監(jiān)測(cè)和社會(huì)化監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)向新型的信息感知網(wǎng)絡(luò)體系的轉(zhuǎn)化，構(gòu)造全景化的公路行業(yè)信息感知體系。

全方位應(yīng)急。依托數(shù)字化孿生模型、公路行業(yè)信息感知體系和跨部門信息共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，通過人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，快速、精準(zhǔn)地制定、調(diào)整應(yīng)急處置方案，跨部門協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，科學(xué)調(diào)集人員、裝備、物資開展應(yīng)急搶險(xiǎn)，利用衛(wèi)星、北斗導(dǎo)航、5G、無人機(jī)等技術(shù)手段，多維度、多方式跟蹤處置進(jìn)展。全程做好突發(fā)事件處置、周邊人員車輛財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移安置、公眾信息發(fā)布，災(zāi)后及時(shí)開展評(píng)估、完善應(yīng)急處置模型、制定后續(xù)養(yǎng)護(hù)方案，建立全方位的公路應(yīng)急保暢體系，提高公路行業(yè)安全生產(chǎn)保障能力，提高應(yīng)對(duì)突發(fā)事件快速反應(yīng)能力，提高應(yīng)急決策分析與指揮能力。

精準(zhǔn)化服務(wù)。逐步建成統(tǒng)一、全面、便捷的公眾服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)公路行業(yè)信息化“一站式”服務(wù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”服務(wù)。聯(lián)合高德、百度、微信、頭條等力量，及時(shí)向公眾和出行者提供公路養(yǎng)護(hù)、阻斷、氣象災(zāi)害等實(shí)時(shí)信息。將非涉密數(shù)據(jù)信息及時(shí)公開，滿足社會(huì)各界對(duì)公路信息的研究、分析、商用、出行等需求，最大限度地為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。

做好智能養(yǎng)護(hù)的頂層設(shè)計(jì)

人工智能時(shí)代即將來臨，應(yīng)盡早明確“智能養(yǎng)護(hù)”概念，開展“智能養(yǎng)護(hù)”頂層設(shè)計(jì)工作，力爭(zhēng)做好頂層設(shè)計(jì)、規(guī)劃實(shí)施路徑、制定階段目標(biāo)、明確具體任務(wù)，形成政府、科研院所（大專院校）、企業(yè)三位一體的推進(jìn)模式，把公路養(yǎng)護(hù)水平提升到一個(gè)新的高度。