智慧市政巡檢在市政道路病害管理中的應(yīng)用與效果分析

譚佩思TAN Pei-si；尹應(yīng)梅YIN Ying-mei；申曉明SHEN Xiao-ming

（①廣東工業(yè)大學(xué)土木與交通工程學(xué)院，廣州 510006；②廣州市黃埔區(qū)市政設(shè)施管理中心，廣州 510530）

0 引言

市政道路是城市交通的基礎(chǔ)設(shè)施，是城市運行的重要組成部分，是城市形象和品質(zhì)的重要體現(xiàn)。道路的狀況，直接影響著城市交通的安全和暢通，也關(guān)系著城市居民的出行和生活。隨著城市化進程的加快，市政道路的使用強度和復(fù)雜度不斷提高，道路的病害問題也日益突出，給市政管理和養(yǎng)護帶來了巨大的挑戰(zhàn)。道路病害的發(fā)生，不僅影響城市道路的使用壽命和性能，增加道路的養(yǎng)護成本，而且影響其美觀和舒適，甚至危害安全和穩(wěn)定，造成城市交通的擁堵和事故，影響城市居民的出行和生活。因此，及時發(fā)現(xiàn)和有效治理道路病害，是保障城市交通安全和暢通的重要任務(wù)，也是提升城市形象和品質(zhì)的重要內(nèi)容。為實現(xiàn)這一目標，市政道路管養(yǎng)部門需要對道路進行定期或不定期管養(yǎng)，及時掌握城市道路的狀況，發(fā)現(xiàn)并記錄城市道路的病害，制定并執(zhí)行城市道路的修復(fù)計劃，保持城市道路的良好運行。道路巡檢是道路養(yǎng)護的前提。[1]

本文是將智慧市政巡檢的概念、原理和實踐應(yīng)用于城市道路病害管理的研究，填補了該領(lǐng)域的研究空白，為市政道路管養(yǎng)提供了新的思路和方法。基于廣州市黃埔區(qū)的實際情況，開展了智慧市政巡檢的試點工作，建立了一套完善的智慧市政巡檢系統(tǒng)，實現(xiàn)了城市道路病害的自動識別、實時上報、智能分級、快速處置等功能，為其他城市的智慧市政巡檢的推廣和應(yīng)用提供了借鑒和示范。本文采用了多種數(shù)據(jù)來源和分析方法，對智慧市政巡檢的效果進行了客觀和全面的評估，從效率、準確度、成本、安全、社會等多個維度，展示了智慧市政巡檢在城市道路病害管理中的優(yōu)勢和效益，為智慧市政巡檢的優(yōu)化和改進提供了依據(jù)和建議。

1 傳統(tǒng)市政道路巡檢

傳統(tǒng)的市政道路巡檢方式，以人工為主，即由專業(yè)的巡檢人員，按照一定的路線和頻率，步行或駕車在道路上進行巡視，用肉眼觀察和判斷道路的狀況，用相機或手機拍攝和記錄城市道路的病害，用紙筆或電子設(shè)備填寫和提交市政道路的巡檢報告。這種巡檢方式，存在以下幾個方面的問題：一是效率低。速度和范圍受到人力、時間、路況等多種因素的限制，難以覆蓋市政道路的全面和細節(jié)，難以及時發(fā)現(xiàn)市政道路的病害，難以滿足城市道路管理的需求。二是準確度差。質(zhì)量和結(jié)果受到人員、設(shè)備、環(huán)境等多種因素的影響，容易出現(xiàn)主觀性、偏差、誤差、遺漏、重復(fù)等問題，難以保證市政道路的巡檢的客觀性、準確性和完整性，難以支撐市政道路管理的決策和執(zhí)行。三是成本高。巡檢有效性、巡檢結(jié)果真實性、完整性難保障，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)難以充分利用，難以推動城市道路設(shè)施精細化管養(yǎng)。[2-3]

2 智慧市政道路巡檢

道路養(yǎng)護工程是一項長期性、日常性的工作，所需資金較大、如何配置養(yǎng)護資源一直是道路管理者的主要議題。[4]智慧市政道路巡檢是一種利用現(xiàn)代信息技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等，對城市道路的狀況進行實時監(jiān)測、分析和管理的系統(tǒng)。它可以通過多種傳感器、視頻監(jiān)控設(shè)備、無線通信技術(shù)等手段，采集道路的各種數(shù)據(jù)，如路面病害、交通流量、環(huán)境參數(shù)等，并通過云端的數(shù)據(jù)處理和分析，識別出道路的問題和風(fēng)險，及時進行預(yù)警和處置，提高道路的安全性和通行效率。[5-6]其方式主要有兩種：一種是基于車載設(shè)備的巡檢，即在巡檢車輛上安裝相應(yīng)的傳感器和設(shè)備，讓巡檢車輛在行駛過程中自動收集和傳輸?shù)缆窋?shù)據(jù)，實現(xiàn)高效、準確的道路巡檢。另一種是基于路側(cè)設(shè)備的巡檢，即在道路兩側(cè)或燈桿上安裝固定的傳感器和設(shè)備，讓它們持續(xù)地監(jiān)測和上傳道路數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實時、全面的道路巡檢。在道路管養(yǎng)上，運用GIS（地理信息系統(tǒng)）+BIM（建筑信息模型）等技術(shù)，實現(xiàn)精細化管養(yǎng)規(guī)劃設(shè)計、動態(tài)化的工程施工管理和智慧化管理養(yǎng)護。[7]

3 對比分析

本文基于廣州市黃埔區(qū)智慧市政巡檢試點數(shù)據(jù)和相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)，從時間效率、準確度、成本、安全、環(huán)境和社會效益對智慧市政巡檢和傳統(tǒng)人工巡檢進行對比分析。

3.1 巡檢時間效率

通過對比智慧市政巡檢和傳統(tǒng)人工巡檢在城市道路病害發(fā)現(xiàn)和處置的時間消耗，計算兩種巡檢方式的時間效率指標，如巡檢速度、巡檢覆蓋率、巡檢響應(yīng)時間、巡檢處置時間等，發(fā)現(xiàn)智慧市政巡檢的時間效率指標均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)人工巡巡檢，具體如表1 所示。

表1 智慧市政巡檢和傳統(tǒng)人工巡檢的時間效率指標對比

從表1 可以看出，智慧市政巡檢的巡檢速度是傳統(tǒng)人工巡檢的近4 倍，巡檢覆蓋率是傳統(tǒng)人工巡檢的近1.3倍，巡檢響應(yīng)時間是傳統(tǒng)人工巡檢的近1/4，巡檢處置時間是傳統(tǒng)人工巡檢的近1/3，差異均達到了顯著水平，說明智慧市政巡檢可以在更短的時間內(nèi)，覆蓋更廣的區(qū)域，發(fā)現(xiàn)更多的道路病害，并及時進行處置，有效提高道路病害管理的效率。

3.2 巡檢準確度

通過對比智慧市政巡檢和傳統(tǒng)人工巡檢在城市道路病害識別和記錄的準確性，計算兩種巡檢方式的準確度指標，如巡檢準確率、巡檢召回率、巡檢精確率、巡檢F1 值等。本文發(fā)現(xiàn)，智慧市政巡檢的準確度指標均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)人工巡檢，具體如表2 所示。

從表2 可以看出，智慧市政巡檢的巡檢準確率是傳統(tǒng)人工巡檢的近1.3 倍，巡檢召回率是傳統(tǒng)人工巡檢的近1.2 倍，巡檢精確率是傳統(tǒng)人工巡檢的近1.3 倍，巡檢F1值是傳統(tǒng)人工巡檢的近1.3 倍，差異均達到了顯著水平，說明智慧市政巡檢可以利用機器學(xué)習(xí)算法，對道路病害進行更準確和全面的識別和記錄，避免人工巡檢的主觀判斷和遺漏，提高道路病害管理的準確性和可靠性。

3.3 巡檢成本效益

通過對比智慧市政巡檢和傳統(tǒng)人工巡檢在城市道路病害管理中的成本投入和效益產(chǎn)出，計算兩種巡檢方式的成本效益指標，如巡檢成本、巡檢收益、巡檢效益比等。本文發(fā)現(xiàn)，智慧市政巡檢的成本效益指標均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)人工巡檢，具體如表3 所示。

表3 智慧市政巡檢和傳統(tǒng)人工巡檢的成本效益指標對比

從表3 可以看出，智慧市政巡檢的巡檢成本是傳統(tǒng)人工巡檢的近1/3，巡檢收益是傳統(tǒng)人工巡檢的近2.4 倍，巡檢效益比是傳統(tǒng)人工巡檢的近6.8 倍，差異均達到了顯著水平，說明智慧市政巡檢對道路病害進行更有效和合理的處置，節(jié)省了人力、物力和財力的投入，提高道路管理的收益和回報，實現(xiàn)道路管理的經(jīng)濟性和可持續(xù)性。

3.4 巡檢安全效益

通過對比智慧市政巡檢和傳統(tǒng)人工巡檢在城市道路病害管理中的安全性能，計算兩種巡檢方式的安全指標，如巡檢事故率、巡檢傷亡率、巡檢安全評分等。本文發(fā)現(xiàn)，智慧市政巡檢的安全指標均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)人工巡檢，具體如表4 所示。

表4 智慧市政巡檢和傳統(tǒng)人工巡檢的安全指標對比

從表4 可以看出，智慧市政巡檢的巡檢事故率是傳統(tǒng)人工巡檢的近1/4，巡檢傷亡率是傳統(tǒng)人工巡檢的近1/9，巡檢安全評分是傳統(tǒng)人工巡檢的近1.3 倍，差異均達到了顯著水平，說明智慧市政巡檢進行更安全和規(guī)范的處置，避免人工巡檢的危險和隱患，降低道路管理的事故和傷亡，保障道路管理的安全和穩(wěn)定。

3.5 巡檢社會效益

通過對比智慧市政巡檢和傳統(tǒng)人工巡檢在城市道路病害管理中的社會效益，計算了兩種巡檢方式的社會指標，如巡檢滿意度、巡檢信任度、巡檢公平度、巡檢社會評分等。本文發(fā)現(xiàn)，智慧市政巡檢的社會指標均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)人工巡檢，具體如表5 所示。

表5 智慧市政巡檢和傳統(tǒng)人工巡檢的社會指標對比

從表5 可以看出，智慧市政巡檢的巡檢滿意度是傳統(tǒng)人工巡檢的近1.3 倍，巡檢信任度是傳統(tǒng)人工巡檢的近1.3 倍，巡檢公平度是傳統(tǒng)人工巡檢的近1.2 倍，巡檢社會評分是傳統(tǒng)人工巡檢的近1.3 倍，差異均達到了顯著水平，說明智慧市政巡檢更公正，可以增加居民的滿意度和信任度，促進道路管理的公平和透明，提升城市道路管理的社會責(zé)任和公眾滿意度。

4 SAS9.4 統(tǒng)計軟件分析

本文使用SAS9.4 統(tǒng)計軟件對傳統(tǒng)巡檢和智能巡檢方式的巡檢結(jié)果進行分析，運用了廣州市黃埔區(qū)智慧市政巡檢試點數(shù)據(jù)，總共889 個樣本，其中智能巡檢370 條，情況如表6 所示。

表6 描述性統(tǒng)計

總共889 個樣本，其中智慧市政巡檢370 條。從巡檢結(jié)果均值可以看出智慧市政巡檢效果平均為0.84，而傳統(tǒng)人工巡檢效果僅為0.35。智慧市政巡檢要好于傳統(tǒng)人工巡檢。

用巡檢效果為因變量，智慧市政巡檢做自變量進行回歸分析，從回歸分析系數(shù)看智能巡檢的效果要比傳統(tǒng)巡檢高0.4893 個單位，并且P 值<0.0001 結(jié)果顯著?；貧w方程為：Y=0.4893*X+0.35392（表7）

表7 回歸分析結(jié)果

5 結(jié)論

本文研究了智慧市政巡檢的效果和評估，發(fā)現(xiàn)它是一種利用先進技術(shù)提高城市道路病害管理的新型巡檢方式，具有理論意義和實踐價值。但本文也存在一些局限性和不足，如研究對象、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)分析方法和研究內(nèi)容的單一性和不足，需要在未來的研究中進行更多的試驗、驗證、融合、挖掘、建模、預(yù)測、探討和分析，以提高本文的研究的普遍性、適用性、準確性、可信性、深度、廣度、全面性和創(chuàng)新性。