智能養護：從決策開始

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在某種意義上,路面養護就是發現病害、處理病害、恢復路面健康狀態的過程,其中發現病害的過程又可細化為信息采集、信息處理決策、實施和反饋等步驟。由此,就可確定智能養護系統包括：信息采集、病害識別、養護決策、養護實施、養護數據庫。

公路養護管理系統可進一步實現數據采集標準化,分析處理智能化、養護決策科學化、業務管理信息化,對于全國各地養護單位來說，資金、技術、管理等參差不齊，從前期養護數據庫的建立到巡檢、檢測，專家分析、決策，再到制定策略、實施養護，需要運用智能化技術將各個環節串聯起來，形成系統性、可推廣的智能養護模式，這需要大家共同努力。

公路養護智能決策與實施系統

公路智能養護決策及實施流程可作如下的概括:首先,根據公路養護的相關法規、準則等具體要求,以及具體道路的實際情況,因地、因時制宜地確定監測、檢測與決策的相關辦法,選配器材、設備、物質等,如選配檢測路面所需的標高清攝像機、信息存儲器、處理器及相關速檢車輛等。

其次,通過包括巡檢在內的信息采集等手段,獲得路面養護的第一手資料。由于多源及異構數據的存在,需要做必要的數據結構轉化等方面的處理,與此同時,還需作基于有效性、可靠性等方面的預處理,然后形成統一形式的數據進行存儲和傳輸。

其三,借助信息處理技術,尤其是圖像處理技術對采集到的圖片等做聚類和分類處理,實現病害識別,識別的性能指標可用精度和速度來衡量,速度反映了相應功能模塊的處理能力,而精度則反映了處理結果。

其四,根據識別結果,進行養護決策。根據路面養護信息采用科學的、最優化的決策，涉及內容較多,是整個系統的核心，也最能反映系統的實用性和先進性。

最后,根據養護決策,進行養護實施。根據病害修復的目標,實施最佳、最合理的養護工程的方案,獲得最佳的養護效果。

此外，通過進一步分析養護數據庫,形成典型案例的同時,實現系統的迭代優化,進一步提升整個系統的性能。

未來路面健康數據采集的發展趨勢

路面信息采集是養護系統的第一步工作，所以探索如何運用智能化手段采集路面信息，是智能化養護時代的需要，道路健康數據采集新的發展趨勢可歸納為三方面。

裝配式鋪面+埋入式傳感器。裝配式鋪面技術是一種較理想的鋪面快速施工技術,它將鋪面最費時的強度增長過程置于預制廠里,待其強度達到設計要求后,再運輸至施工現場,通過吊機進行快速裝配,完成后即可開放交通。由于裝配式鋪面面板內可集成埋入式傳感器,如檢測傳感器、發熱傳感器、能量收集傳感器等，可檢測自身性能,自動融冰雪,回收汽車能量；可集成車輛監測、環境監測傳感器及通訊傳感器,可向行駛的車輛、交管部門實時反饋路面、交通信息。

無人機+航拍。無人機在空中飛行時可采集路面照片,通過圖像拼接還原路面病害及路面邊坡狀況,特別是在山區高填方、高挖方路段。目前主流的路橋病害的檢測算法是基于圖像的閥值分析及邊緣檢測,無人機在空中拍攝的影像容易捕捉汽車、行人、陰影及周遭雜物,而路面病害在影像中所占的面積非常小,因此圖片中病害識別的速率與準確率都會受到限制。由于無人機在空中無法感知路面的顛簸,因此無法采集橋頭跳車病害及路面平整度狀況。此外,無人機的續航、人員安全及數據存儲回傳等問題還有待進一步解決,使用無人機航拍輔助檢查還有待進一步升級優化。

檢測設備輕量化+云計算。隨著硬件技術的迭代優化,工業相機、紅外相機、加速度計、探地雷達等檢測設備的性能越來越高,穩定性越來越好,將這類輕量化的傳感器安裝于普通的車輛上,依靠車輛供電,車輛在行駛的過程中就可以實現對道路病害情況及路側基礎設施情況的快速采集。若將輕量化傳感器集成在道路清掃車、公交車、出租車、快遞郵政等社會運營車輛上,通過這些車輛的每日正常工作就可實現對路網的覆蓋性檢測,大大提高道路檢測的覆蓋率及頻率。此外,前端車載設備采集的數據可直接上傳至云端,通過云端強大的計算機對數據的快速處理,及時發現路面病害,評價路面健康狀況,生成道路健康信息報表,便于道路管養部門統計工作量。若在社會運營車輛上大范圍安裝輕量化傳感器,即可形成“運營即檢測”的模式。

大型智能化養護設備的開發探索

工欲善其事必先利其器，養護設備的開發與研究是形成智能化、系統化養護不可缺少的工作。大型智能化養護裝備的特點及發展方向為大型化、智能化、功能集成化、功能強大化、環保化。大型智能化養護裝備分為大型智能化養護施工機械、大型智能化養護檢測設備兩大類。

無人機等設備已經日漸普及，在空中飛行時可采集路面照片，對于養護工作事半功倍。相信在不久的未來，會有更多的先進技術應用于公路養護工作，逐漸實現高效、準確的養護信息采集工作。

大型智能化養護施工機械的開發。功能集成方面,以日常養護作業為主,將灌縫、補坑槽、灑水、除雪、除冰、護欄更換、路緣石更換、保潔、垃圾處理，邊坡邊溝、橋梁、隧道、機電、服務區維護維修，綠化修剪等功能集成到幾種機械上,由小型機械集成為大型機械,如路基路面、橋梁、事故處理多功能車等,也可將上述功能再集成或優化組合。以預防性養護為主,將微表處、稀漿封層、薄層攤鋪、精細抗滑層、瀝青灑布、石料撒布等多功能集為一種或幾種大型機械。以大中修和改擴建為主,集水泥混凝土、瀝青混凝土、水泥穩定碎石三種攪拌施工為一體的多功能機器,以再生為主的瀝青混凝土路面、水泥路面、水穩基層等為一體的多功能再生機械。以材料加工為主,集改性瀝青、乳化瀝青、環氧乳化瀝青等生產為一體的多功能瀝青生產設備。通過對傳統大型施工設備性能提升,逐步減少或代替駕駛和配合人員。

對清掃車進行功能升級，達到在一個車道上行駛可清掃3個至5個車道的效果,除雪車通過功能升級一次性清理2個至4個車道,銑刨機功能升級后實現平面銑刨、加寬臺階銑刨一次完成,攤鋪機功能升級后進行三層路面一次攤鋪,通過上述途徑實現對現有機械的功能升級。開發與新技術、新材料、新工藝配套的養護機械,如中分帶和邊坡植物修剪及處理機械、護欄更換維修機械、新能源和環保養護機械等。

大型智能化養護檢測設備的開發，擬通過研發道路B超、結構物B超、結構物B超與無人機配合(特殊結構橋、長大橋、超高橋檢測),實現遠程檢測、遙控檢測、快速檢測及綜合檢測。