甘肅公路養護管理系統再升級

■ 文｜甘肅省公路事業發展中心 王九勝 中咨數據有限公司 劉曉東 甘肅省交通規劃勘察設計院股份有限公司 陳忱

針對現有公路養護管理系統存在的數據管理混亂、決策科學化程度低、養護工作開展不及時等問題，甘肅省以科學決策為前提，新開發了“互聯網+”道路養護平臺，為道路養護管理提供了新的解決方案。本文詳細介紹了“互聯網+”道路養護平臺的整體框架和主要建設內容，并分析了運行過程中存在的問題，為行業內道路養護工作提供經驗。

甘肅省公路事業發展中心的業務包括普通干線公路建設養護管理、高速公路養護管理、農村公路建設養護管理等。在甘肅省原有的公路養護管理系統中，高速公路建管養和收費管理等方面信息系統建設已經初具規模，而農村公路管理、路網管理與應急決策支持、信息服務等方面的信息化建設還處于探索階段。公路管理的業務范圍廣，各業務方向管理界限明確，但又存在一些共同的事務，由于業務數據不能很好地共享利用，出現業務協同管理能力差，信息感知能力水平較低，無法實現智能化養護決策。

甘肅省“互聯網+”道路養護框架圖

在此基礎上，甘肅省公路事業發展中心開發了一套區別于現有系統、功能完善的“互聯網+”道路養護平臺，為公路養護管理提供新的解決方案。項目建設成果能夠滿足公路養護業務需求，改善公路養護領域信息化現狀，尤其是“數據中心+各業務系統”的架構設計能夠在道路養護工作中滿足不同部門間進行快速、實時數據交流與共享的需求。

/ 五個邏輯層次/

甘肅省“互聯網+”道路養護平臺可分為五個邏輯層次。

采集層

最底層為采集層，是數據源層的基礎。可通過不同設備，如傳感器、檢測設備、檢測車輛、遙感設備、無人機、攝像機等，將各種數據采集起來，作為數據的來源，也可通過人工采集的方式采集數據。

數據源層

數據源是整個平臺的基礎。各類基本數據（如公路水路基礎數據、服務設施數據、施工養護數據、交通運行狀態數據、公路環境數據和交通政府輔助信息），外部數據（如通過甘肅省交通運輸廳數據中心交換過來的其他單位的一些信息）等通過數據交換系統，按照統一的數據標準整理、合并、清洗，形成以基礎信息數據庫、道路養護數據庫和養護決策數據庫為核心的數據資源池。該數據資源具有語義清晰、含義明確等特點，可直接被應用系統調用。

數據管理層

基于數據源，可按照公路養護管理的具體業務，構建數據管理層。在該項目中，數據管理層由道路養護數據管理子平臺、道路養護電子地圖、公路養護決策子平臺、安全監測與應急指揮平臺共同組成。其中，道路養護數據管理子平臺包括基礎數據管理、養護數據管理、養護路段檢測等內容。道路養護電子地圖則作為公路養護的可視化平臺，結合GIS引擎系統，將養護公路按照不同的地區、不同的階段、不同的類型進行標注和分類顯示。道路養護決策子平臺的核心作用是為公路養護的管理單位提供決策依據，如公路檢查決策、公路養護決策、養護費用分析、病害特征分析等。決策分析是公路養護的高級應用，是實現科學養護、合理分配的有效手段，是平臺中的重要內容。安全監測與應急指揮平臺不屬于該項目的建設內容，此處僅將其作為公路養護中的一部分，納入道路養護體系中。

展示層

通過數據源和數據管理層各系統的數據整合、分析，最終結果將通過PC、平板、手機App等終端設備，以表格、圖片、柱狀圖、餅狀圖、電子地圖等多種形式直觀展示。

用戶層

道路養護平臺最終的使用用戶包括各省屬公路發展中心、省公路發展中心、一線養護人員、社會公眾等。根據各個角色不同的需求，將與之權限對應的數據開放給各用戶，既保證數據的開放共享，又保證數據的安全。

/ 兩個數據資源建設/

數據資源建設

數據資源是整個平臺的數據核心，為上層應用（包括數據管理系統、GIS系統和養護分析決策系統等）提供數據支撐。相對于原始數據，數據資源具備規范化、統一化的特點，即數據資源能夠對底層數據之間的結構差異、存儲環境差異、接口差異進行屏蔽，向上提供統一出口，簡化調用程序，降低調用代價。在數據邊界上，數據資源屬于“互聯網+”道路養護平臺的內部數據資源，而原始數據存在于其他系統，包括各類應用系統的附屬數據庫和附屬文件等。

道路養護數據交換系統建設

該項目建設的道路養護平臺涵蓋省公路發展中心和各省屬公路發展中心的相關業務數據。各省屬公路發展中心的養護數據需通過道路養護數據交換系統統一匯聚到道路養護平臺。交換數據的過程嚴格按照統一的數據標準、交換標準進行。道路養護數據交換系統包括對交換技術與平臺架構的選擇、數據交換系統架構的設計、采用的技術路線、交換節點的接入管理、交換前置的管理、交換橋接的管理、運行監控、數據接入方案的設計，以及標準規范的建設等。

/ 三塊主要功能/

養護數據管理系統

應用“互聯網+”、無人機、遙感監測、無線傳輸網等技術手段開展公路基礎設施信息采集，建立科學化、智能化、信息化及高品質的養護管理體系。

依托甘肅省“互聯網+”道路養護平臺，建設甘肅省公路基礎設施與養護數據管理子模塊，實現高速公路和普通干線養護生產管理信息化，養護決策科學化。同步開發的移動養護App是養護數據管理模塊在手機、平板等終端層面的重要實現方式，實現養護流程、養護監管、養護數據處理、養護實時動態監測、養護決策等方面的信息共享，促進甘肅省公路養護事業向更經濟、安全、科學、智能化的方向發展。App可對甘肅省國家高速公路、省級高速公路、普通國省干線公路及農村公路等不同等級公路養護人員及養護單位提供服務，針對不同等級公路養護人員及養護單位提供不同權限，以便其使用對應的數據內容及功能。其功能指標共有以下7個方面。

全省公路概覽 可對全省公路詳細信息、統計信息等可顯示、查詢。內容包括甘肅省國家高速公路、省級高速公路、普通國省干線公路及農村公路等。

地圖平臺 在電子地圖上對線、點進行選擇或通過屬性查詢查看全省的公路概況、公路等級、橋涵、沿線設施、沿線環境和沿線構造物詳細信息，從而有針對性地開展管理與養護。

在線監測 同時規范公路養護、設施維修作業流程，實現對全省公路大中修養護施工過程質量的預控，提升對養護維修作業的質量監管。

G30連霍高速公路甘肅省張掖市甘州區過境段。張嘯天 攝

公路預警管理 涉及路面、橋梁、隧道、邊坡、沿線設施等，將養護路段監測實時動態結構健康監測元器件發送的數據，導入比對數據庫專家分析系統和歷史數據，形成結構健康安全告警，向用戶推送道路預警信息。

數據采集 養路工可使用終端采集信息，上傳至養護數據管理子平臺，為養護數據管理子平臺提供數據支撐。

公眾服務 對公眾發布養護信息、施工信息，配合公路管理單位引導交通，方便公眾出行。

視頻直播 用戶可利用手機終端將現場視頻上傳至甘肅省公路事業發展中心安全監測與應急調度指揮中心改造工程中建立的視頻服務器，由該視頻服務器和對應的視頻管理平臺及大屏系統將實時視頻畫面投射在大屏上，實現遠程視頻直播，提升公路養護可視化水平。通過“互聯網+”道路養護App采集公路資產數據，實現公路資產數字化，通過基于車道級三維可量測信息技術的應用，解決養護數據更新維護周期長、數據采集不便捷的問題，提高公路運營監管能力。

養護電子地圖

道路養護電子地圖子模塊主要借助超圖平臺進行GIS操作、GIS分析、GIS查詢，以及基于遙感影像的真實場景模擬，通過GIS的可視化界面，對公路屬性數據和空間數據進行交互查詢、對多媒體數據（現場視頻、圖片等）進行查詢。

針對交通路網區域的雨、雪、霧、凝冰、橫風、路面溫度、沙塵暴等惡劣天氣狀況，利用大數據云計算等技術，將氣象數據轉換輸出為精準的路網天氣預報。將高速公路沿線氣象監測數據展示在GIS地圖上，能夠提前預測到重點路段、橋梁、長大縱坡、彎道，以及隧道出入口等復雜危險路段的天氣情況，提前預警，使道路更安全暢通，保障駕乘及道路養護人員的生命和財產安全。

養護決策分析系統

基于歷史數據，利用大數據分析方法，實現公路養護的智能決策分析。決策過程綜合考慮公路技術狀況、交通重要性、資金、效益等諸多因素，利用數據訓練的方式，提煉模型參數，提升曲線擬合度。決策分析子模塊的功能指標共有以下7個方面。

全面研判和剖析路網現狀，梳理歷年養護措施、養護資金投入、多年養護后的現狀、路網使用現狀、主要病害特征與類型，以養護規范和養護目標為基礎，制定適合路網的評價標準，深刻評價路面性能現狀。為進行政策制定和分析，構建一個系統的決策模型。

針對路網的實際情況，深入研究各路段的重要程度及維護要求，采用多元因子綜合評估法，確定不同路段的養護優先次序。

研究公路性能衰減規律、影響因素及公路性能預報模式，并在此基礎上，預測專用路段（新）和各種養護方法的性能，并以百米為單位進行了參數的自動調節和多年預測計算。

根據道路實際情況、養護要求和以往研究成果，構建出符合公路養護管理需求的系統。

對以往各種維護措施的效果、成本效益比進行評估和比較，從而得出適宜的公路維修措施方案和應用領域。

針對網絡中各種類型公路的現狀及病害特征，從路面的構造強度及維修歷史等方面，剖析各種類型公路的維修策略。

綜合考慮資金分配、國檢要求和養護實施等方面因素，綜合安排轄區道路網一級規劃，并對各種養護方案進行生命周期的分析，最后提出未來規劃期限內具體養護規劃的實施方案。

/ 四大應用成效/

近兩年的實際應用表明，甘肅省“互聯網+”道路養護平臺成效顯著。

提高了養護作業效率

基層養護單位日常養護巡查發現的病害，可通過甘肅養護App及時錄入并上傳到后臺系統中，實現巡查數據的精準、高效采集。

強化了養護作業安全

以往養護工作人員作業過程中，不能夠完全按照養護作業管理規定進行作業，特別是在高速公路作業過程中，經常會發生安全事故。針對此類問題，如今在養護維修作業前，維修人員必須在安全監督模塊中記錄安全信息。維修負責人要對現場維修人員開展安全教育，根據養護安全管理辦法擺放安全警示標志牌，并且需要及時拍攝現場的照片及視頻，段一級養護安全員通過“互聯網+”道路養護一張圖平臺查看現場照片及視頻，如發現維修人員未按照規定作業，安全員會通過電話第一時間加以糾正，強化了養護作業安全，減少了作業事故。

建立了協同工作機制

“互聯網+”道路養護平臺實現了基層養管站、公路段、省屬公路中心、省公路中心養護工作的協同聯動。日常巡查、維修、驗收、安全管理、應急，以及計量支付等都可以在線流轉，一次錄入，全程共享，避免了需要登陸多個系統及管理人員出差無法審核的問題，減少了時間成本。

提升了公眾服務水平

將甘肅省公路沿線的氣象數據集成到“互聯網+”道路養護平臺中，氣象數據與公路的里程樁號數據綁定，提前1小時將氣象數據傳輸到平臺，重點路段、橋梁、邊坡及長大下坡，每半個小時傳輸氣象信息到平臺，實現氣象預警，出行車輛及養護單位可基于此做好應急措施。

/ 問題與建議/

在應用過程中，甘肅省“互聯網+”道路養護平臺的不足也較為明顯。養護App在建設及試運行階段，一些功能與實際工作流程存在偏差，應用系統與實際需求不匹配、管理制度與應用系統脫節；在使用過程中，流程優化效率低，用戶接收信息的方式有限等問題也較為突出。

這些問題不同程度地造成了App終端實用性不夠，各項作業要素之間互動不密切、不深入，系統數據維護不夠及時等問題，制約了“互聯網+”道路智能化養護大數據質、量、效的提高。

為解決以上問題，甘肅省必須加強系統的頂層設計，建立統一、完善的高速公路、普通國省干線公路養護管理的信息標準及數據資源目錄，并與高速公路養護技術規范相配套。在推進數據規范化的同時，通過優化數據庫的總體設計與運行過程，抽取與識別底層數據、數據分類、數據元素等，構建數據模型，使整個信息化體系全方位達到標準化的水平。

要克服工作流程中各因素之間交互作用不足的問題，必須堅持“建用合一”理念，推動各環節之間的交互，從技術導向轉變為實際導向；為防止系統建設后因不能使用而廢棄，應重視其與工作流程的深度融合，提高系統建設的實用性、互動性和有效性。