智慧化 養(yǎng)護(hù)的未來

文｜中交基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司 陳雙全

基礎(chǔ)設(shè)施智慧養(yǎng)護(hù)是工程維護(hù)和新一代信息技術(shù)的交叉學(xué)科。智慧養(yǎng)護(hù)是在基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化基礎(chǔ)上，充分借助大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G、人工智能等新一代信息技術(shù)、先進(jìn)傳感器技術(shù)、材料技術(shù)、智能制造技術(shù)、自動控制技術(shù)、智能決策技術(shù)，集成人員、技術(shù)、裝備、數(shù)據(jù)、管理等要素，將基礎(chǔ)設(shè)施升級為可感知、可識別、可評估、可預(yù)測，近期部分可控，遠(yuǎn)期自動調(diào)控、自我管理、自我維修、自適應(yīng)的智慧化生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)全過程、全要素的數(shù)字化、智慧化、網(wǎng)絡(luò)化、精準(zhǔn)化、主動式、預(yù)防性管理，是基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)發(fā)展史上一次顛覆性革命和重大發(fā)展。

養(yǎng)護(hù)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主要標(biāo)志是從要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)人工作業(yè)、被動養(yǎng)護(hù)、粗放式發(fā)展向智慧化、快速化、綠色化、預(yù)防化轉(zhuǎn)變，而智慧化又是快速化、綠色化、預(yù)防化發(fā)展的重要基礎(chǔ)和前提，因此，智慧化養(yǎng)護(hù)的重要性不言而喻。

智慧養(yǎng)護(hù)的背景

交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展和巨大存量倒逼養(yǎng)護(hù)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

經(jīng)過30多年的高速發(fā)展，我國的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得了巨大成就，至“十三五”期收官，公路通車?yán)锍碳s510萬公里，其中高速公路15.5萬公里，高速公路通車?yán)锍叹邮澜绲谝晃?。交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展和巨大存量，既給養(yǎng)護(hù)行業(yè)帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，同時也為養(yǎng)護(hù)行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展提供了重大機(jī)遇。

新一代科技賦能交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智慧化升級。

5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云技術(shù)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)以及材料技術(shù)、智能制造技術(shù)的快速發(fā)展，引發(fā)了新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命，也為交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智慧化升級提供了強(qiáng)大的驅(qū)動力量。

國家出臺的系列政策為養(yǎng)護(hù)行業(yè)快速發(fā)展提供了重大利好。

2019年發(fā)布的《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》提出要瞄準(zhǔn)新一代信息技術(shù)、人工智能、智能制造、新材料、新能源等世界科技前沿技術(shù)，推進(jìn)交通一體化融合發(fā)展，由依靠傳統(tǒng)要素驅(qū)動向更加注重創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變。2020年頒布的《關(guān)于推動交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》提出了推動交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級，采用先進(jìn)信息技術(shù)深度賦能交通基礎(chǔ)設(shè)施，全面提升精準(zhǔn)感知、精確分析、精細(xì)管理和精心服務(wù)能力。2021年頒布的《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》明確提出到2035年，基本建成智能先進(jìn)的國家綜合立體交通網(wǎng)，交通基礎(chǔ)設(shè)施智能化水平居世界前列。到21世紀(jì)中葉，交通領(lǐng)域新技術(shù)廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綠色化。

智慧養(yǎng)護(hù)的前提和現(xiàn)狀

交通基礎(chǔ)設(shè)施智慧養(yǎng)護(hù)實(shí)質(zhì)是以養(yǎng)護(hù)大數(shù)據(jù)的共享、融合、分析、挖掘?yàn)橹骶€，實(shí)現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施的智能感知、智能識別、智能評估、智能預(yù)測、智能調(diào)控、自我適應(yīng)。

發(fā)展智慧養(yǎng)護(hù)的前提

實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化 《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》中提出，到2035年，交通基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化率要達(dá)到90%?；A(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化率將為基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，特別是養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營、管理領(lǐng)域提供可感、可知、可控，直至實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同、自動駕駛等未來交通場景的基礎(chǔ)性支撐。

新一代信息技術(shù)深度融合 養(yǎng)護(hù)科技需要與大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G、人工智能等新一代信息技術(shù)深度融合。實(shí)現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施全時空監(jiān)控以及數(shù)字化交通網(wǎng)、通訊控制網(wǎng)、新型能源網(wǎng)三網(wǎng)融合。

相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展 智能材料、新型耐久傳感器、水下機(jī)器人、檢測無人機(jī)、可穿戴設(shè)備等智能檢測、監(jiān)測裝備產(chǎn)業(yè)要協(xié)同發(fā)展，為智慧養(yǎng)護(hù)提供支撐。

就現(xiàn)階段而言，以上三個前提條件還有很大發(fā)展空間，對智慧養(yǎng)護(hù)的支撐力度還不夠強(qiáng)。目前，各省份都在積極探索和實(shí)踐智慧養(yǎng)護(hù)，一些大型企業(yè)、高等院校和科研單位也在加速研發(fā)。例如，江蘇省出臺了《江蘇省普通國省道智慧公路建設(shè)技術(shù)指南》《江蘇省智慧高速公路建設(shè)技術(shù)指南》《江蘇省交通新基建行動方案》《行業(yè)治理數(shù)字化轉(zhuǎn)型三年行動計劃（2021-2023年）》《5G、北斗等新技術(shù)推廣應(yīng)用（2021-2023年）》和《智慧交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展（2021-2023年）》等一系列文件。浙江省出臺了《浙江省交通數(shù)字化改革行動方案》和《浙江省智慧高速公路建設(shè)指南（暫行）》等。但以上文件更多聚焦于交通行業(yè)監(jiān)管、智慧出行、自動駕駛、車路協(xié)同等方面，關(guān)于智慧養(yǎng)護(hù)方面的內(nèi)容相對較少。

發(fā)展智慧養(yǎng)護(hù)的短板

總體而言，交通基礎(chǔ)設(shè)施的智慧養(yǎng)護(hù)還處于探索和小范圍應(yīng)用階段，存在很多短板，具體表現(xiàn)為以下幾方面：

交通基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化率較低 智慧養(yǎng)護(hù)受限于發(fā)展階段和建設(shè)時期的科技水平，目前我國絕大部分的交通基礎(chǔ)設(shè)施尚未實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。

技術(shù)體系尚未建立 目前，行業(yè)內(nèi)尚未完全形成開放、可擴(kuò)展、兼容、成熟的智慧養(yǎng)護(hù)技術(shù)體系?；A(chǔ)設(shè)施的長期性能、劣化機(jī)理、損傷評估、綜合防災(zāi)、壽命預(yù)測、延壽方法等尚未系統(tǒng)建立；智慧養(yǎng)護(hù)的理論系統(tǒng)性不足、完整性不夠、指導(dǎo)性不強(qiáng)。

評價體系尚不成熟 智慧養(yǎng)護(hù)評價理論和方法尚不成熟，需要不斷完善、豐富、發(fā)展。

標(biāo)準(zhǔn)體系基本空白 智慧養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)目前基本空白；現(xiàn)有評估標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)與智能檢測、監(jiān)測技術(shù)兼容性不高。

技術(shù)融合遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠 養(yǎng)護(hù)產(chǎn)業(yè)與新一代信息技術(shù)相互融合的深度和廣度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，表現(xiàn)為技術(shù)融合性較差，應(yīng)用場景不夠清晰明確，缺少量化技術(shù)指標(biāo)，以及缺乏精通養(yǎng)護(hù)科技和新一代信息技術(shù)的復(fù)合型人才。

相關(guān)產(chǎn)業(yè)支撐不強(qiáng) 智能材料、新型耐久傳感器、水下機(jī)器人、檢測無人機(jī)、可穿戴設(shè)備等智能檢測、監(jiān)測裝備支撐力不強(qiáng)，具備智慧化、可視化、集成化、高精度、高可靠等特點(diǎn)的裝備較少。

智慧養(yǎng)護(hù)的實(shí)踐及成果

江蘇省全面布局

江蘇省聚焦基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、運(yùn)輸服務(wù)全鏈化、行業(yè)治理精準(zhǔn)化、智慧產(chǎn)業(yè)集聚化，通過“跨界融合、共建共享、綜合應(yīng)用”，加快交通運(yùn)輸向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，并圍繞交通基礎(chǔ)設(shè)施要素數(shù)字化、智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、5G及區(qū)塊鏈應(yīng)用、車路協(xié)同自動駕駛、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、智能便捷出行、智慧物流等內(nèi)容，確定了8個專項(xiàng)行動方案和31項(xiàng)智能交通項(xiàng)目，著力推進(jìn)智慧交通實(shí)施。同時，依托滬蓉高速江蘇段、五峰山過江通道、常泰長江大橋、太湖隧道等開展智慧公路建設(shè)，布局了京杭運(yùn)河智慧航運(yùn)，南京港、太倉港智慧港口等一批智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施?？傮w來看，初步實(shí)現(xiàn)了智慧交通建設(shè)的良好開局，為今后全行業(yè)深入開展智慧交通和智慧養(yǎng)護(hù)工作打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

浙江省勇于探索

浙江省在智慧公路方面，重點(diǎn)建設(shè)杭紹甬、杭州繞城西復(fù)線、滬杭甬、杭州灣大橋及接線工程等智慧公路試點(diǎn)，積極探索杭州蕭山機(jī)場高速公路等數(shù)字化、智能化改造，力爭2022年底前形成智慧公路建設(shè)的浙江標(biāo)準(zhǔn)。在《浙江省智慧高速公路建設(shè)指南（暫行）》中，提出了道路基礎(chǔ)設(shè)施全壽命周期服役性能預(yù)估模型精度應(yīng)不低于75%、結(jié)構(gòu)維修周期延長應(yīng)不低于20%、基礎(chǔ)設(shè)施在線監(jiān)測覆蓋率應(yīng)不低于90%、狀態(tài)異常預(yù)警準(zhǔn)確率不低于80%等具體指標(biāo)，對交通基礎(chǔ)設(shè)施智慧養(yǎng)護(hù)具有很好的指導(dǎo)作用和參考價值。

中交養(yǎng)護(hù)集團(tuán)理論實(shí)踐雙發(fā)力

中交基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司（以下簡稱“中交養(yǎng)護(hù)集團(tuán)”）一直致力于基礎(chǔ)設(shè)施的全生命周期智慧養(yǎng)護(hù)、綠色養(yǎng)護(hù)、快速養(yǎng)護(hù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，在智慧養(yǎng)護(hù)的理論體系、實(shí)踐應(yīng)用等方面進(jìn)行了全方位的思考和實(shí)踐。

在理論體系方面，中交養(yǎng)護(hù)集團(tuán)不但提出了智慧養(yǎng)護(hù)的定義、基本要素、基本特征，還創(chuàng)造性地構(gòu)建了基礎(chǔ)設(shè)施智慧養(yǎng)護(hù)的技術(shù)體系框架，指出了智慧養(yǎng)護(hù)面臨的主要問題，明確了智慧養(yǎng)護(hù)的主要任務(wù)和應(yīng)用場景，以理論創(chuàng)新指導(dǎo)智慧養(yǎng)護(hù)實(shí)踐。

在實(shí)踐應(yīng)用方面，中交養(yǎng)護(hù)集團(tuán)注重科技賦能，加速推動科技創(chuàng)新與養(yǎng)護(hù)產(chǎn)業(yè)的深度融合與協(xié)同發(fā)展。依托于南京長江大橋、廣州黃埔大橋、安徽安慶大橋等特大型橋隧的養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目，研發(fā)了基于5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)等新一代信息技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施智慧養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵技術(shù)，攻克了一系列技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了BIM和傾斜攝影技術(shù)建模、無人機(jī)輔助檢查、機(jī)器人檢測拉索、基于InSAR的復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域橋隧群監(jiān)測、高墩高塔自動涂裝，同時編制了多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

北京首發(fā)探索“互聯(lián)網(wǎng)+”管養(yǎng)新模式

近年來，北京首發(fā)公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司（以下簡稱“北京首發(fā)養(yǎng)護(hù)公司”）瞄準(zhǔn)大數(shù)據(jù)時代公路養(yǎng)護(hù)工作的需求，在推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧高速公路養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)方面進(jìn)行探索，并取得了預(yù)期成果。

在頂層設(shè)計方面，北京首發(fā)養(yǎng)護(hù)公司研究建立了一套完整的高速公路養(yǎng)護(hù)信息化建設(shè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而匹配高速公路養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和技術(shù)指南。

同時，北京首發(fā)養(yǎng)護(hù)公司組建信息化開發(fā)小組，建成了涵蓋日常養(yǎng)護(hù)管理、應(yīng)急管理、工程決策管理、設(shè)備物資管理等各業(yè)務(wù)功能的信息化系統(tǒng)，并匹配相應(yīng)功能的手機(jī)端App和PC客戶端，集合成為“慧養(yǎng)護(hù)”智能一體化平臺。

智慧養(yǎng)護(hù)的未來展望

目前，我國基礎(chǔ)設(shè)施智慧養(yǎng)護(hù)還處于初級階段，未來要全面發(fā)展到智慧養(yǎng)護(hù)階段，還需在以下8個方面實(shí)現(xiàn)突破：

智慧感知 全要素、全時空智慧化感知人、交通工具、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境信息；

智慧識別 根據(jù)獲取的信息和深度學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，識別基礎(chǔ)設(shè)施潛在的病害和風(fēng)險；

智慧預(yù)測 基于不確定性理論，預(yù)測人、交通工具、基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展趨勢；

智慧決策 根據(jù)既定目標(biāo)和約束條件，按照性能投入比最優(yōu)理論決定養(yǎng)護(hù)方案；

智慧作業(yè) 采用5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智慧化無人養(yǎng)護(hù)和基礎(chǔ)設(shè)施自我修復(fù)；

智慧應(yīng)變 突發(fā)災(zāi)害時，按照風(fēng)險最小化原則給出應(yīng)急救援方案；

智慧學(xué)習(xí) 基于大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)自我進(jìn)化、智能升級；

智慧融合 基于人、基礎(chǔ)設(shè)施、交通工具和環(huán)境深度融合，建立開放生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。