基于微信的公路橋梁巡查數據采集系統的推廣應用

李春明，張寶虎

(天津市公路工程總公司 天津 300201)

0 引 言

《公路橋涵養護規范》(JTGH 11—2004)將橋梁檢查分為經常檢查、定期檢查和特殊檢查[1]，《公路養護技術規范》(JTGH 10—2009)又提及日常巡查，“應加強橋涵的日常巡查。橋涵日常巡查是橋涵日常養護工作的重要內容之一，應予以充分重視，發現隱患或病害應及時處治”[2]，但沒有檢查頻率等具體內容的說明。正在修編的《公路橋涵養護規范》(JTGH 11—2004)(總校稿)在原規范橋梁檢查類型的基礎上，增加日常巡查等類型，并且有比較詳細的說明。由此可見，高頻次的橋梁檢查在橋梁養護管理工作中的重要性已得到重視。

目前，專業性強的定期檢查和特殊檢查，養管單位一般委托具有相應資質的單位進行檢查，其數據采集系統已有一定的研究[3-7]，而經常檢查和日常巡查(以下合稱橋梁巡查)一般由養管單位自己負責，目前尚未有同時實現這兩類檢查的數據采集系統。因此，針對實現橋梁巡查的數據采集系統的建立顯得尤為重要。

1 橋梁巡查簡介

1.1 日常巡查

周期：根據橋梁重要性區分，重要橋梁每天1 次，次要橋梁每周1 次，惡劣天氣增加檢查頻率。

方法：以乘車目測為主，發現病害下車采集。

內容：橋面及以上部分的橋梁構件，包括橋面鋪裝、伸縮縫、護欄地袱、人行道、橋銘牌、防拋網、聲屏障等。

1.2 經常檢查

周期：一般每月不得少于一次，對支座一般可每季度一次，汛期應加強不定期檢查。

方法：人工目測為主。

內容：全橋步行可及的外觀檢查及橋梁結構異常變位情況。具體參見《公路橋涵養護規范》[1]。

2 橋梁巡查的意義

2.1 日常巡查

①交通過往運輸車輛的雜土雜物等墜落物，過往機動車碎紙碎屑拋棄物等，會對橋面造成污染，對通行車輛造成安全隱患，其中砂礫、碎石塊等塊狀堅硬物體撒落至模數式伸縮縫內，反復碾壓會對止水帶造成損傷，為保證行車安全及伸縮縫的正常使用，延長橋梁的使用壽命，日常巡查十分必要。

②橋梁遭受車船撞擊等突發的偶然情況時有發生，通過高頻率的日常巡查可較及時發現并處理，盡快恢復交通，保障通行順暢。

③極端自然天氣也是造成橋梁損傷的重要原因，例如大風過后，聲屏障、防拋網可能損壞；雨雪天氣過后，橋面鋪裝的裂縫病害很容易發展成坑槽病害，對行車質量及安全造成危害，故日常巡查很必要。

④冰凍三尺，非一日之寒，很多病害是由輕微病害緩慢發展形成的，日常巡查有助于檢查人員對病害發展的觀察，了解病害發展的過程，從而采取更加有效的措施進行預防。

綜上，日常巡查主要目的是為保養工作及時完成，偶然事件、明顯問題的及時上報，為橋面系病害的發展規律總結提供有效數據。

2.2 經常檢查

①橋梁定期的、全面的外觀查看，可以避免嚴重的橋梁病害產生，避免造成安全事故的發生?，F今橋梁結構的設計，均考慮了充足的預警時間，而預警的表達一般都是通過外觀的變形來實現的，故每月一次的檢查可以滿足預警現象的及時發現。

②經常檢查的內容全面，需要時間更久，要求檢查人員具有一定的專業知識，養管單位根據自然現象、交通流量、橋梁本身特點統籌分析橋梁的運行狀況，判斷橋梁的發展趨勢，判斷是否需要小修及預防性養護，是否需要進行定期檢查。

綜上，經常性檢查主要目的為掌握橋梁病害發展情況，判斷小修、預防性養護的可行性及范圍，判斷橋梁是否需要進行定期檢查。

3 數據采集系統的實現

3.1 數據采集終端的選擇

通過對比，最終決定選擇可裝載微信的手持電子設備，包括安卓系統和IOS 系統的手機及平板電腦，應用微信小程序實現采集系統的開發[8,9]。

①基于微信的小程序無需專門下載程序，只需要“搜索”或者“掃一掃”，就可以打開應用，不僅操作簡便，內存占用也非常小，一般不超過2 MB。

②微信的使用普及率相當高，具有強大的用戶群，不會給橋梁巡查人員增加任何負擔。

③目前，市場上手持終端設備的系統幾乎被安卓與IOS 完全占領，微信公眾平臺的系統開發又能同時適用于安卓系統和IOS 系統，可以避免開發不同移動應用程序所帶來的各種問題。

3.2 采集系統的功能實現

橋梁巡查數據采集系統的主要應用人群是橋梁巡查人員。系統包含：橋梁信息模塊、日常巡查模塊、經常檢查模塊、數據統計模塊、GIS 模塊、字典維護模塊、掃碼模塊、AI 試驗室和個人設置模塊。

3.2.1 橋梁信息模塊

橋梁信息模塊主要包含橋梁的基本信息、導航定位信息、二維碼報修信息，并且可直接連接至新建巡查任務。其中基本信息又包括識別數據、結構數據、經濟數據、病害數據、歷年的技術狀況、正側面照及歷月的經常檢查數據；導航定位信息又包括橋梁定位及導航前往兩項功能。

3.2.2 日常巡查模塊

日常巡查模塊界面包括巡查統計、新增巡查、巡查記錄和餅狀圖統計。部件情況需根據實際檢查情況填寫，可手動填寫，可選擇選項。如：橋面情況的選項包括無、橋面不潔、坑槽、擁包、裂縫和沉陷；護欄地袱人行道情況的選項包括無、撞損、斷裂、剝落、錯位、缺件和油飾效果不佳；伸縮縫的選項包括無、伸縮縫損壞、混凝土破損、型鋼變形、翹起和卡死；橋名牌、防拋網情況的選項包括無、橋名牌損壞、橋名牌丟失、防拋網損壞、防拋網丟失超過0.5 m 和形成安全隱患。

3.2.3 經常檢查模塊

該模塊界面、操作與日常巡查界面、操作相似，只是檢查內容更為全面，病害填寫方式不同，巡查需要時間更多，專業性更強。病害填寫方式包括拼寫輸入、字典項選擇和語音識別輸入。拼寫輸入就是直接拼寫病害描述文字；字典項選擇即每個操作人員預先儲存幾個自定義的選項，在進行病害類型選擇和缺損范圍選擇時在字典項中選擇，字典項可隨時更改，適合常用病害使用；語音識別輸入即將檢查人員的語音中的詞匯內容轉換為計算機可讀的輸入，該功能可節約操作時間、簡化操作難度。

3.2.4 數據統計模塊

數據統計模塊集中體現了各種條件下的統計數據，包括：按照管養單位統計管養橋梁座數與總延米數，按照路線統計橋梁座數與總延米數，按照所在區域統計橋梁座數與總延米數，按照公路等級統計橋梁座數與總延米數，按照公路行政等級統計橋梁座數與總延米數，按照跨徑分類統計橋梁座數與總延米數，按照技術狀況統計橋梁座數與總延米數，按照擬定規則統計重點橋梁座數與總延米數，按照區縣月度完成檢查數量統計橋梁座數，共9 種統計形式。

3.2.5 GIS 模塊

GIS 與其他信息系統最大的區別是對空間信息的存儲管理分析，從而使其在廣泛的公眾和個人企事業單位中解釋事件、預測結果、規劃戰略，具有實用價值。本系統可實現10、20、30 km 以內的養管橋梁顯示，利于路線規劃。同時，小程序采用基于GIS 的監督考核機制對橋梁巡查工作執行進行監督考核。

3.2.6 字典維護模塊

添加字典項是為了在填寫新增檢查中部件信息時，能夠提高效率。用戶可將經常使用的文字添加到字典項，則在部件信息編輯時無需手工輸入，直接選擇即可。字典項包括負責人、記錄人、缺損類型、缺損范圍4 項。

3.2.7 掃碼模塊

掃碼功能可以幫助用戶快速獲取橋梁信息。點擊“掃碼”，將橋梁的二維碼放入掃描框中，即可識別出橋梁編號；掃碼成功后，點擊“橋梁信息”，查看該橋梁的基本信息。當二維碼出現異常時，可進行報修，開發單位會根據實際情況進行維修調整。

3.2.8 AI 試驗室

該模塊是本系統的核心內容與主要創新內容，本系統初步實現了橋梁病害的自動化采集與識別，基于深度卷積神經網絡建立橋梁病害圖像識別模型，解決了橋梁病害圖像的多病害自動分類與提取、易混淆橋梁病害自動辨別、橋梁病害誤讀排除等智能識別難題，從而有效地提高多病害識別的準確率、穩定性與適應性，提高橋梁病害數據的采集效率。

3.2.9 個人設置模塊

個人設置模塊包括當前單位、操作提示、使用說明、授權設置、字典維護、隧道管養助手、城市橋梁管理平臺、意見反饋、切換賬號和退出登錄10 個選項。

4 應用效果評價

通過天津市東麗區、西青區、津南區、北辰區、武清區、寧河區、薊州區、寶坻區、靜海區、濱海新區共十區公路主管部門的應用，總結橋梁巡查數據采集系統的應用效果歸納如下：

①巡查數據錄入具有及時性、標準性，確保了數據資料保存的完整性。②數據采集終端具有多樣性，系統應用簡易、便捷。③對巡查任務的軌跡及時間進行全過程記錄，實現有效的監督。④巡查數據傳輸具有及時性，有利于橋梁維修的及時決策。

⑤現場巡查具有高效性，節約人員，節約時間。

⑥橋梁巡查系統的基礎設置，確保了系統日常應用的安全、便捷和規范。

5 結 語

隨著“互聯網+”與養護管理的融合發展，激發公路養護發展的內生動力已勢在必行。橋梁養管的全方位信息化、智能化的建立將是科學決策的基礎。隨著科學技術的不斷發展，巡查數據的不斷積累，基于巡查、定期、特殊檢查數據的切實可行的決策分析將是今后的研究方向。