橋梁的人工智能運(yùn)營(yíng)管理與應(yīng)用

張心寧

摘要：隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，企業(yè)管理面臨著新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的橋梁運(yùn)營(yíng)管理模式已不適合時(shí)代的要求。本文試圖提出一套基于人工智能的橋梁運(yùn)營(yíng)管理解決方案，為人工智能在橋梁運(yùn)營(yíng)管理的應(yīng)用提供思路和決策支持。

關(guān)鍵詞：橋梁；智能；管理

1.研究背景

國(guó)外的相關(guān)橋梁管理有自己的特色之處，他們的大型橋梁運(yùn)營(yíng)管理屬于粗放型管理，管理組織機(jī)構(gòu)縱向分為 5 級(jí)：鐵路總公司—鐵路局—基層單位（工務(wù)段、橋工段等）—車間或領(lǐng)工區(qū)—專業(yè)工區(qū)，集“管、檢、養(yǎng)、修”于一身，集設(shè)備檢查、維修保養(yǎng)、值班留守于一體。橋梁檢查、維修和大修一般也是以人工作業(yè)為主和小型機(jī)械設(shè)備相結(jié)合，實(shí)施“天窗修”。

2.研究意義

我國(guó)目前的橋梁管理系統(tǒng)按照現(xiàn)行的橋梁管理也越來(lái)越科學(xué)、規(guī)范，但也還存在著以下缺陷：

①橋梁運(yùn)行信息的采集過(guò)程評(píng)判主觀因素影響較大，橋梁缺損程度判定信息少，主要采用人工搜集信息造成了缺損等級(jí)評(píng)定誤差大，精度相對(duì)較低。

②橋梁維護(hù)及檢查主要采用實(shí)地考察，這種大量耗用人力資源的方法，既不符合經(jīng)濟(jì)效益，也不能夠精密的查出問(wèn)題。

應(yīng)對(duì)上述出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)橋梁的管理運(yùn)營(yíng)實(shí)現(xiàn)智能化，以及對(duì)我國(guó)以后的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及橋梁建設(shè)及管理具有深遠(yuǎn)的意義。

3. 研究主要內(nèi)容

研究?jī)?nèi)容包括管理模式架構(gòu)、組織架構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)四個(gè)部分，將分別從不同模式來(lái)進(jìn)行策劃分析，從而使橋梁可以更好的管理與運(yùn)營(yíng)。

3.1運(yùn)營(yíng)管理架構(gòu)

基于人工智能在其他行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，本著創(chuàng)新、智能化的理念和節(jié)約管理費(fèi)用、減少管理人員、優(yōu)化管理方式的目的，構(gòu)建未來(lái)交通行業(yè)的新的智能運(yùn)營(yíng)管理模式，以“建立支撐條件基礎(chǔ)，完善技術(shù)設(shè)備，采用智能運(yùn)營(yíng)方法，應(yīng)用于大橋建設(shè)各方面”為建設(shè)總線路，構(gòu)大橋的人工智能運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)。為此相關(guān)管理局研發(fā)出一個(gè)相應(yīng)平臺(tái)，該平臺(tái)以獲取數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，而后經(jīng)過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)，自然語(yǔ)言的處理，數(shù)據(jù)挖掘，等智能方法為組織重構(gòu)和流程優(yōu)化提供戰(zhàn)略方向。

智能運(yùn)營(yíng)管理分為四層，最底層為支撐條件層，第二層為技術(shù)層，第三層為方法層，最頂層為應(yīng)用層。

支撐條件層：該層次可概括為數(shù)據(jù)的獲得、數(shù)據(jù)的處理，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)三個(gè)方面。在數(shù)據(jù)獲取方面及在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與預(yù)分析系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)抽取，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備則需要錄入信息，可利用Web在Internet上查找和瀏覽信息獲得圖形化的、易于訪問(wèn)的直觀界面，也可以利用BIM管理手段實(shí)現(xiàn)可視化、精細(xì)化，同時(shí)可也從管理的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，如獲得的汽車模擬駕駛狀態(tài)，或者 大橋的橋梁的承受力，模擬道路出現(xiàn)事故救援狀況的的模擬，結(jié)合所捕獲的有效信息，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理并導(dǎo)入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。

技術(shù)層：獲得數(shù)據(jù)后，通過(guò)自然語(yǔ)言的處理、圖像識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、進(jìn)行智能化的挖掘算法，并進(jìn)行智能的表達(dá)，將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為為知識(shí)輸出。通過(guò)全網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)匯聚，保障數(shù)據(jù)安全，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值充分利用。

方法層：經(jīng)過(guò)技術(shù)層的處理后的知識(shí)為智能知識(shí)，是技術(shù)到應(yīng)用的重要過(guò)程，主要采用的處理方法是將智能知識(shí)運(yùn)用到智能管理運(yùn)用平臺(tái)，并收錄一些隱性的信息，比如社會(huì)的宏觀因素，通過(guò)該平臺(tái)獲得決策信息。同時(shí)采取知識(shí)管理與業(yè)務(wù)流程的集成的途徑、運(yùn)用知識(shí)的自主審計(jì)和管理模式、以知識(shí)與環(huán)境的融合促進(jìn)知識(shí)的自我更新方法，使得信息更加切合于信息的應(yīng)用。

應(yīng)用層：這部分是知識(shí)的實(shí)現(xiàn)部分，基于獲得的的有用信息，與業(yè)務(wù)管理相結(jié)合，使得路政管理、道路養(yǎng)護(hù)、機(jī)電管理趨于智能化，以及時(shí)向管理人員和用戶進(jìn)行交互，提高橋梁管理的可視化。

3.2組織架構(gòu)

相關(guān)管理局可考慮改變?cè)瓉?lái)管理層復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，將其去中心化。通過(guò)AI運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，使組織構(gòu)架趨于扁平化、去中心化并存的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同結(jié)構(gòu)。這將成為“AI+運(yùn)營(yíng)管理”的一種新的運(yùn)營(yíng)管理組織模式。各部門平等的接受共享所有的資源，可以更好的合作，從而達(dá)成更標(biāo)準(zhǔn)化更多元化更全面化的管理與決策。

3.3應(yīng)用架構(gòu)

傳統(tǒng)的單點(diǎn)輸入、輸出，單一信息源產(chǎn)生單一價(jià)值的管理模式將發(fā)生改變，多源數(shù)據(jù)的多維度關(guān)聯(lián)、評(píng)估、預(yù)測(cè)，多問(wèn)題、多環(huán)節(jié)、全產(chǎn)業(yè)鏈的將協(xié)同優(yōu)化。新模式利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)，將運(yùn)營(yíng)、監(jiān)測(cè)、養(yǎng)護(hù)、安防、口岸等等數(shù)據(jù)統(tǒng)一到一起，通過(guò)一些構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，定量的對(duì)各個(gè)方面進(jìn)行走和評(píng)判，從而進(jìn)行綜合決策。

3.4技術(shù)架構(gòu)

大橋管理局可應(yīng)用一種新的技術(shù)架構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)體系基于“創(chuàng)新、智慧、價(jià)值、共治、共享”的理念，此技術(shù)構(gòu)架主要由智能終端、管理部門、流程管理、數(shù)據(jù)管理、采集層、傳感層、檢測(cè)對(duì)象階梯式分布組成。大橋人工智能化運(yùn)用智慧大腦進(jìn)行管理，采用層次化架構(gòu)。先將大橋分為多個(gè)模塊，并對(duì)每個(gè)模塊的監(jiān)測(cè)對(duì)象如斜拉索的震動(dòng)情況、橋梁的跨徑、箱梁外表面的腐蝕及其強(qiáng)度、橋面汽車的流量和其天氣等加裝各類傳感器，如采用密度計(jì)、位移傳感器、溫度濕度傳感器、流量傳感器、液位傳感器等，亦或是采用更加人工智能的智能巡檢無(wú)人機(jī)、智能檢測(cè)機(jī)器人智能巡檢無(wú)人船智能檢測(cè)車等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，以此智能方式采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通信等渠道被輸送到AI運(yùn)營(yíng)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及管理，運(yùn)營(yíng)平臺(tái)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比、分析、解讀、歸納，快速判斷構(gòu)件和系統(tǒng)的健康安全運(yùn)行狀態(tài)，最終將系統(tǒng)狀態(tài)可視化并匯報(bào)給各個(gè)管理部門。各個(gè)管理部門通過(guò)對(duì)狀態(tài)的監(jiān)視審核，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到各個(gè)移動(dòng)智能數(shù)字終端，如監(jiān)測(cè)人員，交通部的路況信息圖，手機(jī)、車載導(dǎo)航等，人們通過(guò)終端來(lái)了解大橋的綜合情況。實(shí)現(xiàn)了知曉大橋?qū)崟r(shí)信息的數(shù)據(jù)化、智能化、創(chuàng)新化、共享化。

4. 結(jié)語(yǔ)

橋梁的建設(shè)費(fèi)用巨大，每年的維護(hù)和管理費(fèi)用也不菲，如果監(jiān)管不善，將為國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。應(yīng)用人工智能運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)不僅能有效延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，大幅降低建設(shè)成本、養(yǎng)護(hù)成本和管理成本，還可有效避免突發(fā)事故造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：江蘇大學(xué)）