基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的公路橋梁全壽命周期管理

李嘉楠

（河北高速公路集團(tuán)有限公司青銀分公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

公路橋梁項(xiàng)目從最初的工程設(shè)計(jì)階段直至項(xiàng)目投入運(yùn)營后的維護(hù)保養(yǎng)等都是全壽命周期管理涵蓋的流程。這種全新的管理理念對現(xiàn)有的道路橋梁管理概念進(jìn)行了更深層次、更全覆域的拓展，秉持有效延長道路橋梁使用壽命的初衷[1]，對工程質(zhì)量安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目建設(shè)及后期運(yùn)行成本管控和項(xiàng)目環(huán)保效益等方面開展全壽命周期的管理。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)簡述

大數(shù)據(jù)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)等高新技術(shù)的融合產(chǎn)物，可對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行快速整理和檢索，為關(guān)鍵決策提供可靠的數(shù)據(jù)支撐[2]。

1.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在公路橋梁全壽命周期管理中的應(yīng)用優(yōu)勢

對于特定的公路橋梁管理背景，大數(shù)據(jù)技術(shù)的以下四項(xiàng)優(yōu)勢與應(yīng)用需求背景高度契合。

（1）易于海量數(shù)據(jù)的管理

傳統(tǒng)的公路橋梁設(shè)計(jì)建造過程中人工繪制圖紙的方式往往造成局部設(shè)計(jì)彼此矛盾、設(shè)計(jì)無法滿足實(shí)際需求等問題。應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過建立完整的3D項(xiàng)目模型和仿真模型的完整數(shù)據(jù)庫，對某些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整時(shí)系統(tǒng)可自動(dòng)生成并修正其他參數(shù)，為項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)決策參考。

（2）善于多樣化數(shù)據(jù)的處理。大數(shù)據(jù)平臺有著多樣化的數(shù)據(jù)接口。其中，有以傳感器為代表的設(shè)備采集到的種類各異的關(guān)系型數(shù)據(jù)，也有來自互聯(lián)網(wǎng)平臺的以文字和視頻為代表的半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以通過對不同數(shù)據(jù)接口進(jìn)行定義，將多樣數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)和運(yùn)算，提高數(shù)據(jù)的集約處理水平。

（3）滿足數(shù)據(jù)快速處理的需求。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可在極短時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)的采集、處理和后級分發(fā)工作，將交通違章類別、處理辦法、執(zhí)法憑證、違章提醒等信息與違章車輛車牌進(jìn)行綁定，執(zhí)法全過程的極高時(shí)效性為保障公路橋梁交通安全提供了可靠的管理手段。

（4）具備較強(qiáng)的信息篩選能力。大數(shù)據(jù)技術(shù)不但可以通過數(shù)據(jù)篩選條件的預(yù)設(shè)提高有價(jià)值數(shù)據(jù)的獲取能力，還可以通過挖掘數(shù)據(jù)間的潛在聯(lián)系，深入挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值。

2 公路橋梁管理中面臨的數(shù)據(jù)管理需求與困境

2.1 公路橋梁的數(shù)據(jù)管理需求

在公路橋梁的勘測設(shè)計(jì)、工程施工和運(yùn)營維護(hù)三個(gè)環(huán)節(jié)中，數(shù)據(jù)管理需求有著不同的體現(xiàn)形式。

（1）勘測設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)管理需求。紅外測繪與雷達(dá)測繪技術(shù)徹底改變了傳統(tǒng)測繪方法準(zhǔn)確率低、勘探不全面、數(shù)據(jù)體現(xiàn)不直觀的缺陷。以BIM技術(shù)為代表的新型建筑設(shè)計(jì)軟件將傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)以數(shù)字化形式進(jìn)行設(shè)計(jì)文件的結(jié)構(gòu)化重塑，將建筑設(shè)計(jì)帶入更高的數(shù)字化水平。

（2）工程施工中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)管理需求。在施工作業(yè)中，項(xiàng)目經(jīng)理和工程監(jiān)理人員不但需要依照計(jì)劃建設(shè)任務(wù)和施工流程指標(biāo)要求對現(xiàn)場施工進(jìn)行細(xì)致監(jiān)管，也需要對重點(diǎn)工程進(jìn)行視頻錄制并及時(shí)上傳備份。

（3）運(yùn)營維護(hù)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)管理需求。智慧交通管理系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，施工項(xiàng)目的施工計(jì)劃、工程造價(jià)、合同文本等重要數(shù)據(jù)也需要進(jìn)行妥善存儲(chǔ)。

2.2 公路橋梁的數(shù)據(jù)管理困境

總體而言，當(dāng)前我國公路橋梁全壽命周期管理還存在較多的數(shù)據(jù)管理困境。

①并未針對公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺。由于公路橋梁建設(shè)地域廣、時(shí)域長、數(shù)據(jù)源的類型各異，有必要針對不同格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行高度集約的存儲(chǔ)和分析管理。

②亟需提高針對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理能力。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在面對文本、音頻、視頻等數(shù)據(jù)格式時(shí)，無法深入挖掘數(shù)據(jù)資源的內(nèi)在價(jià)值，數(shù)據(jù)的價(jià)值難以轉(zhuǎn)化。

③公路橋梁工程缺乏可靠的管理決策數(shù)據(jù)支撐。當(dāng)下成本進(jìn)度管理評價(jià)體系中尚缺少對公司商譽(yù)、環(huán)境影響等重要方面的考量，極易引發(fā)工程超支、社會(huì)輿情等風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

④公路橋梁保養(yǎng)維護(hù)工作機(jī)制相對落后。在傳統(tǒng)的公路橋梁監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，并未建立全面完善的視頻信息挖掘機(jī)制。此外道路巡檢造成了大量的人力物力資源浪費(fèi)，道路養(yǎng)護(hù)成本難以得到有效的抑制。

因此，我國現(xiàn)階段公路橋梁的數(shù)據(jù)管理存在較大的優(yōu)化空間，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用將會(huì)實(shí)現(xiàn)公路橋梁全壽命周期管理水平質(zhì)的提升[3]。

3 公路橋梁全壽命周期管理中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 建立大數(shù)據(jù)平臺

為滿足公路橋梁全壽命周期管理的數(shù)據(jù)需求，需要建立滿足快速數(shù)據(jù)處理能力、多樣化數(shù)據(jù)接口的更為先進(jìn)的人工智能數(shù)據(jù)管理平臺。平臺在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、處理和分發(fā)等基本功能的同時(shí)，對不同類型業(yè)務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行更為合理的存儲(chǔ)。同時(shí)，將所有公路橋梁工程全生命周期管理信息進(jìn)行錄入，建立龐大細(xì)致的模型庫，為后期工程提供有效參考[4]。結(jié)合企業(yè)信用、企業(yè)商譽(yù)等信息，面向所有建設(shè)原材料、建造設(shè)備供應(yīng)商開展參考指標(biāo)更為全面的競價(jià)信息評價(jià)，為相關(guān)資金管控提供決策依據(jù)。

3.2 完善項(xiàng)目流程電子化管控機(jī)制

通過完善定制化的電子化管控機(jī)制，在公路橋梁全壽命周期中實(shí)現(xiàn)對施工進(jìn)度、工程質(zhì)量、工程造價(jià)等內(nèi)容的科學(xué)依規(guī)管理[5]。

電子化管控將從三個(gè)方面提高公路橋梁的項(xiàng)目成效。①提高項(xiàng)目建設(shè)的透明度。通過實(shí)時(shí)上傳項(xiàng)目施工進(jìn)展，為所有相關(guān)方提供更為詳細(xì)的施工監(jiān)管憑據(jù)。②實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目工程造價(jià)的有效控制。針對施工現(xiàn)場作業(yè)的視頻錄制等數(shù)據(jù)的自動(dòng)化分析，及時(shí)排除施工中存在的問題和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，為施工現(xiàn)場提供更具實(shí)際意義的指導(dǎo)方案，提高項(xiàng)目施工效率。③落實(shí)公路橋梁項(xiàng)目責(zé)任制管理?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)的公路橋梁施工管理將所有關(guān)鍵信息進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳與公開，統(tǒng)一處理項(xiàng)目施工數(shù)據(jù)、項(xiàng)目資金數(shù)據(jù)、項(xiàng)目公文流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)等重要數(shù)據(jù)。嚴(yán)格的責(zé)任一鍵溯源機(jī)制將整體提高施工作業(yè)質(zhì)量安全。

3.3 制定更廣更深更遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)管控策略

功能涵蓋廣泛的硬件資源是大數(shù)據(jù)平臺正常運(yùn)行的有力支撐。通過完善專用通信網(wǎng)絡(luò)、道路交通數(shù)據(jù)信息采集、設(shè)計(jì)勘測設(shè)備等硬件建設(shè)，為數(shù)據(jù)管控策略提供更為豐滿的拓展空間。首先，廣拓?cái)?shù)據(jù)采集資源池，橫向打通道路交通相關(guān)行業(yè)的信息溝通渠道，實(shí)現(xiàn)更為全面的公路橋梁全壽命周期管控。其次，深挖數(shù)據(jù)價(jià)值創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益提升空間。對路面、橋面等建筑主體進(jìn)行狀態(tài)識別，盡早開啟公路橋梁隱患養(yǎng)護(hù)工作，降低后期深度維護(hù)造成的成本損失[6]。最后，通過預(yù)測為相關(guān)決策提供參考。結(jié)合視頻采集和氣象預(yù)報(bào)等多種信息，為未來施工相關(guān)作業(yè)計(jì)劃調(diào)整提供詳細(xì)的參考，實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目工程進(jìn)度和項(xiàng)目成本預(yù)算的有效控制。

4 結(jié)語

本文結(jié)合當(dāng)下公路橋梁管理中面臨的數(shù)據(jù)處理難點(diǎn)，介紹了大數(shù)據(jù)技術(shù)在公路橋梁全壽命周期管理中的應(yīng)用優(yōu)勢，并提出建立大數(shù)據(jù)平臺、完善項(xiàng)目流程電子化管控機(jī)制、制定優(yōu)化的數(shù)據(jù)管控策略等三種大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用方法，供相關(guān)從業(yè)人員參考。