智能養(yǎng)護：從決策開始

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在某種意義上,路面養(yǎng)護就是發(fā)現(xiàn)病害、處理病害、恢復路面健康狀態(tài)的過程,其中發(fā)現(xiàn)病害的過程又可細化為信息采集、信息處理決策、實施和反饋等步驟。由此,就可確定智能養(yǎng)護系統(tǒng)包括：信息采集、病害識別、養(yǎng)護決策、養(yǎng)護實施、養(yǎng)護數(shù)據(jù)庫。

公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)可進一步實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集標準化,分析處理智能化、養(yǎng)護決策科學化、業(yè)務管理信息化,對于全國各地養(yǎng)護單位來說，資金、技術、管理等參差不齊，從前期養(yǎng)護數(shù)據(jù)庫的建立到巡檢、檢測，專家分析、決策，再到制定策略、實施養(yǎng)護，需要運用智能化技術將各個環(huán)節(jié)串聯(lián)起來，形成系統(tǒng)性、可推廣的智能養(yǎng)護模式，這需要大家共同努力。

公路養(yǎng)護智能決策與實施系統(tǒng)

公路智能養(yǎng)護決策及實施流程可作如下的概括:首先,根據(jù)公路養(yǎng)護的相關法規(guī)、準則等具體要求,以及具體道路的實際情況,因地、因時制宜地確定監(jiān)測、檢測與決策的相關辦法,選配器材、設備、物質(zhì)等,如選配檢測路面所需的標高清攝像機、信息存儲器、處理器及相關速檢車輛等。

其次,通過包括巡檢在內(nèi)的信息采集等手段,獲得路面養(yǎng)護的第一手資料。由于多源及異構數(shù)據(jù)的存在,需要做必要的數(shù)據(jù)結構轉化等方面的處理,與此同時,還需作基于有效性、可靠性等方面的預處理,然后形成統(tǒng)一形式的數(shù)據(jù)進行存儲和傳輸。

其三,借助信息處理技術,尤其是圖像處理技術對采集到的圖片等做聚類和分類處理,實現(xiàn)病害識別,識別的性能指標可用精度和速度來衡量,速度反映了相應功能模塊的處理能力,而精度則反映了處理結果。

其四,根據(jù)識別結果,進行養(yǎng)護決策。根據(jù)路面養(yǎng)護信息采用科學的、最優(yōu)化的決策，涉及內(nèi)容較多,是整個系統(tǒng)的核心，也最能反映系統(tǒng)的實用性和先進性。

最后,根據(jù)養(yǎng)護決策,進行養(yǎng)護實施。根據(jù)病害修復的目標,實施最佳、最合理的養(yǎng)護工程的方案,獲得最佳的養(yǎng)護效果。

此外，通過進一步分析養(yǎng)護數(shù)據(jù)庫,形成典型案例的同時,實現(xiàn)系統(tǒng)的迭代優(yōu)化,進一步提升整個系統(tǒng)的性能。

未來路面健康數(shù)據(jù)采集的發(fā)展趨勢

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

裝配式鋪面+埋入式傳感器。裝配式鋪面技術是一種較理想的鋪面快速施工技術,它將鋪面最費時的強度增長過程置于預制廠里,待其強度達到設計要求后,再運輸至施工現(xiàn)場,通過吊機進行快速裝配,完成后即可開放交通。由于裝配式鋪面面板內(nèi)可集成埋入式傳感器,如檢測傳感器、發(fā)熱傳感器、能量收集傳感器等，可檢測自身性能,自動融冰雪,回收汽車能量；可集成車輛監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測傳感器及通訊傳感器,可向行駛的車輛、交管部門實時反饋路面、交通信息。

無人機+航拍。無人機在空中飛行時可采集路面照片,通過圖像拼接還原路面病害及路面邊坡狀況,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算法是基于圖像的閥值分析及邊緣檢測,無人機在空中拍攝的影像容易捕捉汽車、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,因此圖片中病害識別的速率與準確率都會受到限制。由于無人機在空中無法感知路面的顛簸,因此無法采集橋頭跳車病害及路面平整度狀況。此外,無人機的續(xù)航、人員安全及數(shù)據(jù)存儲回傳等問題還有待進一步解決,使用無人機航拍輔助檢查還有待進一步升級優(yōu)化。

檢測設備輕量化+云計算。隨著硬件技術的迭代優(yōu)化,工業(yè)相機、紅外相機、加速度計、探地雷達等檢測設備的性能越來越高,穩(wěn)定性越來越好,將這類輕量化的傳感器安裝于普通的車輛上,依靠車輛供電,車輛在行駛的過程中就可以實現(xiàn)對道路病害情況及路側基礎設施情況的快速采集。若將輕量化傳感器集成在道路清掃車、公交車、出租車、快遞郵政等社會運營車輛上,通過這些車輛的每日正常工作就可實現(xiàn)對路網(wǎng)的覆蓋性檢測,大大提高道路檢測的覆蓋率及頻率。此外,前端車載設備采集的數(shù)據(jù)可直接上傳至云端,通過云端強大的計算機對數(shù)據(jù)的快速處理,及時發(fā)現(xiàn)路面病害,評價路面健康狀況,生成道路健康信息報表,便于道路管養(yǎng)部門統(tǒng)計工作量。若在社會運營車輛上大范圍安裝輕量化傳感器,即可形成“運營即檢測”的模式。

大型智能化養(yǎng)護設備的開發(fā)探索

工欲善其事必先利其器，養(yǎng)護設備的開發(fā)與研究是形成智能化、系統(tǒng)化養(yǎng)護不可缺少的工作。大型智能化養(yǎng)護裝備的特點及發(fā)展方向為大型化、智能化、功能集成化、功能強大化、環(huán)?；?。大型智能化養(yǎng)護裝備分為大型智能化養(yǎng)護施工機械、大型智能化養(yǎng)護檢測設備兩大類。

無人機等設備已經(jīng)日漸普及，在空中飛行時可采集路面照片，對于養(yǎng)護工作事半功倍。相信在不久的未來，會有更多的先進技術應用于公路養(yǎng)護工作，逐漸實現(xiàn)高效、準確的養(yǎng)護信息采集工作。

大型智能化養(yǎng)護施工機械的開發(fā)。功能集成方面,以日常養(yǎng)護作業(yè)為主,將灌縫、補坑槽、灑水、除雪、除冰、護欄更換、路緣石更換、保潔、垃圾處理，邊坡邊溝、橋梁、隧道、機電、服務區(qū)維護維修，綠化修剪等功能集成到幾種機械上,由小型機械集成為大型機械,如路基路面、橋梁、事故處理多功能車等,也可將上述功能再集成或優(yōu)化組合。以預防性養(yǎng)護為主,將微表處、稀漿封層、薄層攤鋪、精細抗滑層、瀝青灑布、石料撒布等多功能集為一種或幾種大型機械。以大中修和改擴建為主,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)設備。通過對傳統(tǒng)大型施工設備性能提升,逐步減少或代替駕駛和配合人員。

對清掃車進行功能升級，達到在一個車道上行駛可清掃3個至5個車道的效果,除雪車通過功能升級一次性清理2個至4個車道,銑刨機功能升級后實現(xiàn)平面銑刨、加寬臺階銑刨一次完成,攤鋪機功能升級后進行三層路面一次攤鋪,通過上述途徑實現(xiàn)對現(xiàn)有機械的功能升級。開發(fā)與新技術、新材料、新工藝配套的養(yǎng)護機械,如中分帶和邊坡植物修剪及處理機械、護欄更換維修機械、新能源和環(huán)保養(yǎng)護機械等。

大型智能化養(yǎng)護檢測設備的開發(fā)，擬通過研發(fā)道路B超、結構物B超、結構物B超與無人機配合(特殊結構橋、長大橋、超高橋檢測),實現(xiàn)遠程檢測、遙控檢測、快速檢測及綜合檢測。