基于微信的公路橋梁巡查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的推廣應(yīng)用

李春明，張寶虎

(天津市公路工程總公司 天津 300201)

0 引 言

《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》(JTGH 11—2004)將橋梁檢查分為經(jīng)常檢查、定期檢查和特殊檢查[1]，《公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTGH 10—2009)又提及日常巡查，“應(yīng)加強橋涵的日常巡查。橋涵日常巡查是橋涵日常養(yǎng)護工作的重要內(nèi)容之一，應(yīng)予以充分重視，發(fā)現(xiàn)隱患或病害應(yīng)及時處治”[2]，但沒有檢查頻率等具體內(nèi)容的說明。正在修編的《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》(JTGH 11—2004)(總校稿)在原規(guī)范橋梁檢查類型的基礎(chǔ)上，增加日常巡查等類型，并且有比較詳細的說明。由此可見，高頻次的橋梁檢查在橋梁養(yǎng)護管理工作中的重要性已得到重視。

目前，專業(yè)性強的定期檢查和特殊檢查，養(yǎng)管單位一般委托具有相應(yīng)資質(zhì)的單位進行檢查，其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已有一定的研究[3-7]，而經(jīng)常檢查和日常巡查(以下合稱橋梁巡查)一般由養(yǎng)管單位自己負責，目前尚未有同時實現(xiàn)這兩類檢查的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。因此，針對實現(xiàn)橋梁巡查的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建立顯得尤為重要。

1 橋梁巡查簡介

1.1 日常巡查

周期：根據(jù)橋梁重要性區(qū)分，重要橋梁每天1 次，次要橋梁每周1 次，惡劣天氣增加檢查頻率。

方法：以乘車目測為主，發(fā)現(xiàn)病害下車采集。

內(nèi)容：橋面及以上部分的橋梁構(gòu)件，包括橋面鋪裝、伸縮縫、護欄地袱、人行道、橋銘牌、防拋網(wǎng)、聲屏障等。

1.2 經(jīng)常檢查

周期：一般每月不得少于一次，對支座一般可每季度一次，汛期應(yīng)加強不定期檢查。

方法：人工目測為主。

內(nèi)容：全橋步行可及的外觀檢查及橋梁結(jié)構(gòu)異常變位情況。具體參見《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》[1]。

2 橋梁巡查的意義

2.1 日常巡查

①交通過往運輸車輛的雜土雜物等墜落物，過往機動車碎紙碎屑拋棄物等，會對橋面造成污染，對通行車輛造成安全隱患，其中砂礫、碎石塊等塊狀堅硬物體撒落至模數(shù)式伸縮縫內(nèi)，反復(fù)碾壓會對止水帶造成損傷，為保證行車安全及伸縮縫的正常使用，延長橋梁的使用壽命，日常巡查十分必要。

②橋梁遭受車船撞擊等突發(fā)的偶然情況時有發(fā)生，通過高頻率的日常巡查可較及時發(fā)現(xiàn)并處理，盡快恢復(fù)交通，保障通行順暢。

③極端自然天氣也是造成橋梁損傷的重要原因，例如大風過后，聲屏障、防拋網(wǎng)可能損壞；雨雪天氣過后，橋面鋪裝的裂縫病害很容易發(fā)展成坑槽病害，對行車質(zhì)量及安全造成危害，故日常巡查很必要。

④冰凍三尺，非一日之寒，很多病害是由輕微病害緩慢發(fā)展形成的，日常巡查有助于檢查人員對病害發(fā)展的觀察，了解病害發(fā)展的過程，從而采取更加有效的措施進行預(yù)防。

綜上，日常巡查主要目的是為保養(yǎng)工作及時完成，偶然事件、明顯問題的及時上報，為橋面系病害的發(fā)展規(guī)律總結(jié)提供有效數(shù)據(jù)。

2.2 經(jīng)常檢查

①橋梁定期的、全面的外觀查看，可以避免嚴重的橋梁病害產(chǎn)生，避免造成安全事故的發(fā)生?，F(xiàn)今橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計，均考慮了充足的預(yù)警時間，而預(yù)警的表達一般都是通過外觀的變形來實現(xiàn)的，故每月一次的檢查可以滿足預(yù)警現(xiàn)象的及時發(fā)現(xiàn)。

②經(jīng)常檢查的內(nèi)容全面，需要時間更久，要求檢查人員具有一定的專業(yè)知識，養(yǎng)管單位根據(jù)自然現(xiàn)象、交通流量、橋梁本身特點統(tǒng)籌分析橋梁的運行狀況，判斷橋梁的發(fā)展趨勢，判斷是否需要小修及預(yù)防性養(yǎng)護，是否需要進行定期檢查。

綜上，經(jīng)常性檢查主要目的為掌握橋梁病害發(fā)展情況，判斷小修、預(yù)防性養(yǎng)護的可行性及范圍，判斷橋梁是否需要進行定期檢查。

3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)采集終端的選擇

通過對比，最終決定選擇可裝載微信的手持電子設(shè)備，包括安卓系統(tǒng)和IOS 系統(tǒng)的手機及平板電腦，應(yīng)用微信小程序?qū)崿F(xiàn)采集系統(tǒng)的開發(fā)[8,9]。

①基于微信的小程序無需專門下載程序，只需要“搜索”或者“掃一掃”，就可以打開應(yīng)用，不僅操作簡便，內(nèi)存占用也非常小，一般不超過2 MB。

②微信的使用普及率相當高，具有強大的用戶群，不會給橋梁巡查人員增加任何負擔。

③目前，市場上手持終端設(shè)備的系統(tǒng)幾乎被安卓與IOS 完全占領(lǐng)，微信公眾平臺的系統(tǒng)開發(fā)又能同時適用于安卓系統(tǒng)和IOS 系統(tǒng)，可以避免開發(fā)不同移動應(yīng)用程序所帶來的各種問題。

3.2 采集系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

橋梁巡查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要應(yīng)用人群是橋梁巡查人員。系統(tǒng)包含：橋梁信息模塊、日常巡查模塊、經(jīng)常檢查模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊、GIS 模塊、字典維護模塊、掃碼模塊、AI 試驗室和個人設(shè)置模塊。

3.2.1 橋梁信息模塊

橋梁信息模塊主要包含橋梁的基本信息、導(dǎo)航定位信息、二維碼報修信息，并且可直接連接至新建巡查任務(wù)。其中基本信息又包括識別數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、經(jīng)濟數(shù)據(jù)、病害數(shù)據(jù)、歷年的技術(shù)狀況、正側(cè)面照及歷月的經(jīng)常檢查數(shù)據(jù)；導(dǎo)航定位信息又包括橋梁定位及導(dǎo)航前往兩項功能。

3.2.2 日常巡查模塊

日常巡查模塊界面包括巡查統(tǒng)計、新增巡查、巡查記錄和餅狀圖統(tǒng)計。部件情況需根據(jù)實際檢查情況填寫，可手動填寫，可選擇選項。如：橋面情況的選項包括無、橋面不潔、坑槽、擁包、裂縫和沉陷；護欄地袱人行道情況的選項包括無、撞損、斷裂、剝落、錯位、缺件和油飾效果不佳；伸縮縫的選項包括無、伸縮縫損壞、混凝土破損、型鋼變形、翹起和卡死；橋名牌、防拋網(wǎng)情況的選項包括無、橋名牌損壞、橋名牌丟失、防拋網(wǎng)損壞、防拋網(wǎng)丟失超過0.5 m 和形成安全隱患。

3.2.3 經(jīng)常檢查模塊

該模塊界面、操作與日常巡查界面、操作相似，只是檢查內(nèi)容更為全面，病害填寫方式不同，巡查需要時間更多，專業(yè)性更強。病害填寫方式包括拼寫輸入、字典項選擇和語音識別輸入。拼寫輸入就是直接拼寫病害描述文字；字典項選擇即每個操作人員預(yù)先儲存幾個自定義的選項，在進行病害類型選擇和缺損范圍選擇時在字典項中選擇，字典項可隨時更改，適合常用病害使用；語音識別輸入即將檢查人員的語音中的詞匯內(nèi)容轉(zhuǎn)換為計算機可讀的輸入，該功能可節(jié)約操作時間、簡化操作難度。

3.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊

數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊集中體現(xiàn)了各種條件下的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括：按照管養(yǎng)單位統(tǒng)計管養(yǎng)橋梁座數(shù)與總延米數(shù)，按照路線統(tǒng)計橋梁座數(shù)與總延米數(shù)，按照所在區(qū)域統(tǒng)計橋梁座數(shù)與總延米數(shù)，按照公路等級統(tǒng)計橋梁座數(shù)與總延米數(shù)，按照公路行政等級統(tǒng)計橋梁座數(shù)與總延米數(shù)，按照跨徑分類統(tǒng)計橋梁座數(shù)與總延米數(shù)，按照技術(shù)狀況統(tǒng)計橋梁座數(shù)與總延米數(shù)，按照擬定規(guī)則統(tǒng)計重點橋梁座數(shù)與總延米數(shù)，按照區(qū)縣月度完成檢查數(shù)量統(tǒng)計橋梁座數(shù)，共9 種統(tǒng)計形式。

3.2.5 GIS 模塊

GIS 與其他信息系統(tǒng)最大的區(qū)別是對空間信息的存儲管理分析，從而使其在廣泛的公眾和個人企事業(yè)單位中解釋事件、預(yù)測結(jié)果、規(guī)劃戰(zhàn)略，具有實用價值。本系統(tǒng)可實現(xiàn)10、20、30 km 以內(nèi)的養(yǎng)管橋梁顯示，利于路線規(guī)劃。同時，小程序采用基于GIS 的監(jiān)督考核機制對橋梁巡查工作執(zhí)行進行監(jiān)督考核。

3.2.6 字典維護模塊

添加字典項是為了在填寫新增檢查中部件信息時，能夠提高效率。用戶可將經(jīng)常使用的文字添加到字典項，則在部件信息編輯時無需手工輸入，直接選擇即可。字典項包括負責人、記錄人、缺損類型、缺損范圍4 項。

3.2.7 掃碼模塊

掃碼功能可以幫助用戶快速獲取橋梁信息。點擊“掃碼”，將橋梁的二維碼放入掃描框中，即可識別出橋梁編號；掃碼成功后，點擊“橋梁信息”，查看該橋梁的基本信息。當二維碼出現(xiàn)異常時，可進行報修，開發(fā)單位會根據(jù)實際情況進行維修調(diào)整。

3.2.8 AI 試驗室

該模塊是本系統(tǒng)的核心內(nèi)容與主要創(chuàng)新內(nèi)容，本系統(tǒng)初步實現(xiàn)了橋梁病害的自動化采集與識別，基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立橋梁病害圖像識別模型，解決了橋梁病害圖像的多病害自動分類與提取、易混淆橋梁病害自動辨別、橋梁病害誤讀排除等智能識別難題，從而有效地提高多病害識別的準確率、穩(wěn)定性與適應(yīng)性，提高橋梁病害數(shù)據(jù)的采集效率。

3.2.9 個人設(shè)置模塊

個人設(shè)置模塊包括當前單位、操作提示、使用說明、授權(quán)設(shè)置、字典維護、隧道管養(yǎng)助手、城市橋梁管理平臺、意見反饋、切換賬號和退出登錄10 個選項。

4 應(yīng)用效果評價

通過天津市東麗區(qū)、西青區(qū)、津南區(qū)、北辰區(qū)、武清區(qū)、寧河區(qū)、薊州區(qū)、寶坻區(qū)、靜海區(qū)、濱海新區(qū)共十區(qū)公路主管部門的應(yīng)用，總結(jié)橋梁巡查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用效果歸納如下：

①巡查數(shù)據(jù)錄入具有及時性、標準性，確保了數(shù)據(jù)資料保存的完整性。②數(shù)據(jù)采集終端具有多樣性，系統(tǒng)應(yīng)用簡易、便捷。③對巡查任務(wù)的軌跡及時間進行全過程記錄，實現(xiàn)有效的監(jiān)督。④巡查數(shù)據(jù)傳輸具有及時性，有利于橋梁維修的及時決策。

⑤現(xiàn)場巡查具有高效性，節(jié)約人員，節(jié)約時間。

⑥橋梁巡查系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)置，確保了系統(tǒng)日常應(yīng)用的安全、便捷和規(guī)范。

5 結(jié) 語

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”與養(yǎng)護管理的融合發(fā)展，激發(fā)公路養(yǎng)護發(fā)展的內(nèi)生動力已勢在必行。橋梁養(yǎng)管的全方位信息化、智能化的建立將是科學(xué)決策的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，巡查數(shù)據(jù)的不斷積累，基于巡查、定期、特殊檢查數(shù)據(jù)的切實可行的決策分析將是今后的研究方向。