智能養護前瞻

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自我國大力發展基礎設施建設以來，公路建設里程快速增長，國民汽車保有量迅猛增加。公路的建設，伴隨而至的是對其的養護，養護是對病害的發現、處理及恢復基礎設施健康狀況的過程，而傳統的養護方法非常不便，費時費力，亟需與時俱進，創新養護方法。

認識智能養護

智能養護是指基于項目前期的BIM模型與大數據技術，在公路等基礎設施生命周期管理中建立信息集成數據平臺，并結合移動網絡和云計算等現代化智能技術，實現道路維護管理和服務?；A設施的智能化維護，應從項目的規劃階段開始，重點是設計和施工的全過程，并對整個過程開展監控和建設，收集公路建設期的數據，養護期的數據植入，使用智能自動化和創新技術，實現對道路運營期的全面掌控，并提前監測外部影響因素，特別是超限、超載車輛等，防止造成基礎設施的過早破壞。

對于損傷部位，采取超設計期的材料、工藝或施工技術，開展主動養護修復，結合養護歷史預測基礎設施健康狀況，主動預防性養護，避免、減少病害逐步發展，同時也減少后期的養護工作量和最近投入，保障基礎設施的質量和運營服務。

多功能檢測車檢測采集路面病害數據 （攝影：張漢文）

發展智能養護的現實難題

目前信息化技術迅猛發展，人工智能技術、大數據技術等在各行各業開始應用測試，但公路基礎設施養護領域還沒有發展起來，養護方案、養護技術、養護系統，以及養護工作大多還是基于傳統的方式來完成。

在道路技術狀況檢測方面，由于傳統檢測車的專業性，一般只能由專門的檢測人員使用，普通養護站的巡查車及巡查人員均無法操作。一方面使用頻率較為有限，一般僅在國檢中使用，僅能檢測采集一條車道的數據；另一方面，由于受外界采集條件及檢測設備本身影響，檢測數據存在一定的變異性。由于檢測數據的單一性及自身變異性，導致無法分車道對道路開展有針對性的養護決策，進而造成養護方案的偏頗、養護經費得不到充分利用。

在養護系統方面，公路建設與養護技術、材料及裝備交通運輸行業研發中心自主研發了一套路面養護決策管理平臺，融合了先進養護理念（預防性養護、全壽命周期成本）、系統分析方法和信息化技術手段，構建集“數據采集—狀況評定—養護決策—業務管理—統計報表”為一體的養護管理系統，建立公路養護大數據平臺，為公路管養單位提供中長期養護決策支持，提升養護效率，保證公路良好的服務水平，發揮路網效益最大化。但是，平臺缺少設計、施工、監檢測等方面的全過程數據監控，也未能建立基礎設施三維模型，無法實現可視化管理。

陜西澄城公路段利用無人機對高墩大跨徑橋梁進行檢測 （攝影：習佐峰）

在基礎設施健康監測方面，養護決策方案大多基于對基礎設施監檢測數據的分析結果，目前對于基礎設施的健康監測多數都已采用物聯網技術架構，實時監測，個別情況下依賴定點人工檢測。但是，人工智能技術和大數據技術還未普及應用，未能與養護結合，無法實現信息化系統的大數據集成，造成了檢測與養護之間的斷層。

在公路病害與資產智能識別和檢測方面，道路的智能化檢測主要分為兩個階段，首先是路面檢測設備的自動化發展，如路面綜合檢測車、橫向摩擦力系數檢測車、彎沉儀、激光平整度儀等，通過這些檢測設備自動獲取路面數據，感知路面狀況。目前，我國大部分路面檢測設備技術已經成熟，但車載便攜式路面智能化檢測設備仍然處于研究、測試階段，尚未形成規模。

目前，互聯網技術的快速發展與廣泛普及，使得各行業的發展更加便捷。計算機技術在基礎設施的監測、養護與管理中也越來越多地得到應用，傳統的檢測設備已遠遠無法滿足公路養護檢測需求，而性能優越、功能豐富、可靠性高的便攜式智能檢測設備也日益得到廣泛關注。在公路檢測領域中，互聯網與計算機正逐漸成為新型檢測模式建立的基礎。將云平臺引入公路檢測，不僅提高了對道路病害的檢測及識別水平，也讓公路檢測技術發生了新的改變。云平臺具有計算能力超強、存儲空間巨大、安全保障可靠、資源共享便利、系統兼容良好的特點，這些特點都為公路檢測及病害識別技術提供保障。

在養護施工方面，施工機械設備已具有現代化、自動化的技術，但遠遠不能滿足養護的日益需求，養護機械未得到全面發揮，造成大量資金、人員及技術的浪費；養護機械的更新速度跟不上養護方法的更新速度，導致機械設備與養護技術的脫軌，這都造成了目前養護工作發展的遲滯。

在養護工作管理方面，基礎設施的養護是保障基礎設施健康運營的前提，我國目前的養護管理工作，主要還是自下而上，一線單位的信息處理、整理，以紙質版或文檔形式提交主管單位檢查審核；不同部門、單位之間沒有協同，相關數據沒能實現資源共享，各級管理部門之間掌握信息不對稱，造成養護方案不能快速地制定，養護工作不能快速落實。

智能養護大有可為

公路等基礎設施智能養護的發展，要立足于目前的養護現狀，融合各行業高新技術，解決傳統養護存在的問題，實現基礎設施養護的“智能化、精細化管理及精準化服務”。

基于信息化的全壽命周期大數據集成

建立一個以養護為中心的，集成設計、施工、監檢測、管理者等項目全過程的大數據平臺，結合移動互聯網技術、云技術，實現信息資源共享，開展對基礎設施全過程、全方位的信息監控。

基礎設施的大數據集成主要包含施工期和養護期的數據，施工期的數據主要包含立項資料、工程地質、設計方案和圖紙、施工圖紙和記錄、建設材料、質量監督記錄、檢測數據、竣工的圖紙和資料、設施資產檔案、后續養護規劃等內容，實現基礎設施實體與數字相結合的模式，并使用三維模型軟件構建基礎設施數字模型，為后續的養護規劃提供數字依據支撐，實現數字化接養。養護期的數據主要基于對建設期的數據分析，對目前的公路病害、養護歷史、設施部位的檢測、養護方案及過程、安全防護，以及設施資產的自動監測、氣候環境、地質災害等數據的決策分析，為基礎設施管理方提供后續養護及發展的決策支撐。

BIM技術嵌合養護

基礎設施的模型設計由起初的CAD、Card/I等二維軟件，慢慢轉為基于BIM技術的模型構建，基于全壽命BIM技術為基礎設施的管理和養護提供直觀的仿真化和智能化服務。傳統的養護決策方案更多偏向于理論分析，而且工序繁多，需要查找大量的資料尋找病害，可視性和科學性不足?；贐IM技術在模型中嵌合養護，通過基礎設施最初設計資料的平縱參數或樁號坐標，計算各樁號的精確三維坐標，建立基礎設施信息模型，真實、直觀立體地反映基礎設施的結構參數信息。系統中可導入病害數據、養護數據，管理員通過點擊模型相關部位，可以了解病害類型及養護歷史信息，便捷有效，可視化強?？蓪崿F公路技術狀況的綜合分析與評估，在模型中也能直觀地定位病害位置，擁有較高的可視化。模型系統中提供各部位的數據單元分析，可以完成檢測數量表，以及損傷調查表的錄入和導入功能，并且能夠根據需求統計更新、審查、修正詳細的數據。

貴州省公路局檢測車檢測省道308線翁洞至畢節公路路況（攝影：羅顯澄）

智能化日常養護管理系統

建立完整的基礎設施智能化養護管理系統，需根據一線管養單位的需求，結合具體的工作內容和流程，解決日常管養時可能出現的各種問題，并掌握基礎設施的動態信息，提高日常養護管理水平。在基礎設施管養單位的不同部門之間共享養護信息和數據資源，實現網絡化、信息化管理；通過系統實現跨區域的網絡化辦公，提高工作效率，降低管理成本；建立更加科學化、標準化的養護數據評估模型，為未來的基礎設施智能養護、管理提供有效支撐。目前，很多機構都在嘗試建成一套公路綜合養護管理平臺，融合大數據分析挖掘技術，實現各系統數據互聯互通。

針對基礎設施建立智能化日常養護管理系統，有利于構建統一的行業管理機制，提高內部管理，為數據的共享、分析處理提供便利；有利于提供完善的監管通道，通過系統可隨時查看相關工作進度，使得監管工作更加便捷有效；有利于提高宏觀的管理能力，通過平臺收集大量的養護維修數據，結合氣候環境和交通量等數據，綜合分析周圍環境對基礎設施健康狀況的影響，并進行預測，針對可能的病害開展預防性早期養護，可大大提高基礎設施的使用壽命及管養部門的宏觀管理水平。

建設模塊化標準

基礎設施建設的新材料、新技術、新設備發展快速，設計及施工階段的標準化、模式化程度高，因此，基于安全和環保智能的需求，養護材料的模塊化制造將成為一種趨勢。未來對于基礎設施組件的生產、工藝裝配、3D打印等技術的應用，如預制瀝青路面，將極大地縮短備料周期、降低養護成本。

在基礎設施的巡查檢測中，發展GPS技術和人工智能機器人的應用，實現公路等基礎設施全路段養護無人化。隨著設施材料標準化、模塊化的發展，養護施工的方案將更加科學化、標準化，基于人工智能的自動化設備也將更加先進、可靠，未來的施工過程將在人工智能技術下完成材料生產、工藝裝配、運輸、施工開展、質量評估等，人力將成為輔助。

我國公路等基礎設施里程建設不斷增加，其結構狀態需始終保持優良的服務性能，但我國目前的養護方法并未實現智能化，不能滿足及時性的要求。

開展智能養護技術、設備、系統的研究，在未來實現路面檢測智能化、預防性養護的常態化、養護設備的一體化、養護材料的節能環?；⒙访娼Y構材料的新型化、智能養護大數據決策化、養護體系系統化，保障基礎設施養護工作的高效運營。智能養護技術的發展是基礎設施養護的大趨勢，需相關政府部門、行業機構及各大院校協同合作，共研共建，開展科學研究、技術及設備創新，制定有效的規范機制，推動智能養護技術的發展。

印象四渡河大橋（攝影：趙廣亮）