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自我國大力發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以來，公路建設(shè)里程快速增長，國民汽車保有量迅猛增加。公路的建設(shè)，伴隨而至的是對其的養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)是對病害的發(fā)現(xiàn)、處理及恢復(fù)基礎(chǔ)設(shè)施健康狀況的過程，而傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)方法非常不便，費(fèi)時費(fèi)力，亟需與時俱進(jìn)，創(chuàng)新養(yǎng)護(hù)方法。

認(rèn)識智能養(yǎng)護(hù)

智能養(yǎng)護(hù)是指基于項(xiàng)目前期的BIM模型與大數(shù)據(jù)技術(shù)，在公路等基礎(chǔ)設(shè)施生命周期管理中建立信息集成數(shù)據(jù)平臺，并結(jié)合移動網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算等現(xiàn)代化智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)道路維護(hù)管理和服務(wù)?；A(chǔ)設(shè)施的智能化維護(hù)，應(yīng)從項(xiàng)目的規(guī)劃階段開始，重點(diǎn)是設(shè)計(jì)和施工的全過程，并對整個過程開展監(jiān)控和建設(shè)，收集公路建設(shè)期的數(shù)據(jù)，養(yǎng)護(hù)期的數(shù)據(jù)植入，使用智能自動化和創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對道路運(yùn)營期的全面掌控，并提前監(jiān)測外部影響因素，特別是超限、超載車輛等，防止造成基礎(chǔ)設(shè)施的過早破壞。

對于損傷部位，采取超設(shè)計(jì)期的材料、工藝或施工技術(shù)，開展主動養(yǎng)護(hù)修復(fù)，結(jié)合養(yǎng)護(hù)歷史預(yù)測基礎(chǔ)設(shè)施健康狀況，主動預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，避免、減少病害逐步發(fā)展，同時也減少后期的養(yǎng)護(hù)工作量和最近投入，保障基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量和運(yùn)營服務(wù)。

多功能檢測車檢測采集路面病害數(shù)據(jù) （攝影：張漢文）

發(fā)展智能養(yǎng)護(hù)的現(xiàn)實(shí)難題

目前信息化技術(shù)迅猛發(fā)展，人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等在各行各業(yè)開始應(yīng)用測試，但公路基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域還沒有發(fā)展起來，養(yǎng)護(hù)方案、養(yǎng)護(hù)技術(shù)、養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，以及養(yǎng)護(hù)工作大多還是基于傳統(tǒng)的方式來完成。

在道路技術(shù)狀況檢測方面，由于傳統(tǒng)檢測車的專業(yè)性，一般只能由專門的檢測人員使用，普通養(yǎng)護(hù)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(shù)據(jù)；另一方面，由于受外界采集條件及檢測設(shè)備本身影響，檢測數(shù)據(jù)存在一定的變異性。由于檢測數(shù)據(jù)的單一性及自身變異性，導(dǎo)致無法分車道對道路開展有針對性的養(yǎng)護(hù)決策，進(jìn)而造成養(yǎng)護(hù)方案的偏頗、養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)得不到充分利用。

在養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)方面，公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)、材料及裝備交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心自主研發(fā)了一套路面養(yǎng)護(hù)決策管理平臺，融合了先進(jìn)養(yǎng)護(hù)理念（預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、全壽命周期成本）、系統(tǒng)分析方法和信息化技術(shù)手段，構(gòu)建集“數(shù)據(jù)采集—狀況評定—養(yǎng)護(hù)決策—業(yè)務(wù)管理—統(tǒng)計(jì)報(bào)表”為一體的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，建立公路養(yǎng)護(hù)大數(shù)據(jù)平臺，為公路管養(yǎng)單位提供中長期養(yǎng)護(hù)決策支持，提升養(yǎng)護(hù)效率，保證公路良好的服務(wù)水平，發(fā)揮路網(wǎng)效益最大化。但是，平臺缺少設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)檢測等方面的全過程數(shù)據(jù)監(jiān)控，也未能建立基礎(chǔ)設(shè)施三維模型，無法實(shí)現(xiàn)可視化管理。

陜西澄城公路段利用無人機(jī)對高墩大跨徑橋梁進(jìn)行檢測 （攝影：習(xí)佐峰）

在基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測方面，養(yǎng)護(hù)決策方案大多基于對基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)檢測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，目前對于基礎(chǔ)設(shè)施的健康監(jiān)測多數(shù)都已采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)，實(shí)時監(jiān)測，個別情況下依賴定點(diǎn)人工檢測。但是，人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)還未普及應(yīng)用，未能與養(yǎng)護(hù)結(jié)合，無法實(shí)現(xiàn)信息化系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)集成，造成了檢測與養(yǎng)護(hù)之間的斷層。

在公路病害與資產(chǎn)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(shè)備的自動化發(fā)展，如路面綜合檢測車、橫向摩擦力系數(shù)檢測車、彎沉儀、激光平整度儀等，通過這些檢測設(shè)備自動獲取路面數(shù)據(jù)，感知路面狀況。目前，我國大部分路面檢測設(shè)備技術(shù)已經(jīng)成熟，但車載便攜式路面智能化檢測設(shè)備仍然處于研究、測試階段，尚未形成規(guī)模。

目前，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛普及，使得各行業(yè)的發(fā)展更加便捷。計(jì)算機(jī)技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)測、養(yǎng)護(hù)與管理中也越來越多地得到應(yīng)用，傳統(tǒng)的檢測設(shè)備已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足公路養(yǎng)護(hù)檢測需求，而性能優(yōu)越、功能豐富、可靠性高的便攜式智能檢測設(shè)備也日益得到廣泛關(guān)注。在公路檢測領(lǐng)域中，互聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)正逐漸成為新型檢測模式建立的基礎(chǔ)。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(shù)發(fā)生了新的改變。云平臺具有計(jì)算能力超強(qiáng)、存儲空間巨大、安全保障可靠、資源共享便利、系統(tǒng)兼容良好的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)都為公路檢測及病害識別技術(shù)提供保障。

在養(yǎng)護(hù)施工方面，施工機(jī)械設(shè)備已具有現(xiàn)代化、自動化的技術(shù)，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足養(yǎng)護(hù)的日益需求，養(yǎng)護(hù)機(jī)械未得到全面發(fā)揮，造成大量資金、人員及技術(shù)的浪費(fèi)；養(yǎng)護(hù)機(jī)械的更新速度跟不上養(yǎng)護(hù)方法的更新速度，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備與養(yǎng)護(hù)技術(shù)的脫軌，這都造成了目前養(yǎng)護(hù)工作發(fā)展的遲滯。

在養(yǎng)護(hù)工作管理方面，基礎(chǔ)設(shè)施的養(yǎng)護(hù)是保障基礎(chǔ)設(shè)施健康運(yùn)營的前提，我國目前的養(yǎng)護(hù)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(zhì)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(xié)同，相關(guān)數(shù)據(jù)沒能實(shí)現(xiàn)資源共享，各級管理部門之間掌握信息不對稱，造成養(yǎng)護(hù)方案不能快速地制定，養(yǎng)護(hù)工作不能快速落實(shí)。

智能養(yǎng)護(hù)大有可為

公路等基礎(chǔ)設(shè)施智能養(yǎng)護(hù)的發(fā)展，要立足于目前的養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀，融合各行業(yè)高新技術(shù)，解決傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)存在的問題，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)的“智能化、精細(xì)化管理及精準(zhǔn)化服務(wù)”。

基于信息化的全壽命周期大數(shù)據(jù)集成

建立一個以養(yǎng)護(hù)為中心的，集成設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)檢測、管理者等項(xiàng)目全過程的大數(shù)據(jù)平臺，結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息資源共享，開展對基礎(chǔ)設(shè)施全過程、全方位的信息監(jiān)控。

基礎(chǔ)設(shè)施的大數(shù)據(jù)集成主要包含施工期和養(yǎng)護(hù)期的數(shù)據(jù)，施工期的數(shù)據(jù)主要包含立項(xiàng)資料、工程地質(zhì)、設(shè)計(jì)方案和圖紙、施工圖紙和記錄、建設(shè)材料、質(zhì)量監(jiān)督記錄、檢測數(shù)據(jù)、竣工的圖紙和資料、設(shè)施資產(chǎn)檔案、后續(xù)養(yǎng)護(hù)規(guī)劃等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)體與數(shù)字相結(jié)合的模式，并使用三維模型軟件構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字模型，為后續(xù)的養(yǎng)護(hù)規(guī)劃提供數(shù)字依據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化接養(yǎng)。養(yǎng)護(hù)期的數(shù)據(jù)主要基于對建設(shè)期的數(shù)據(jù)分析，對目前的公路病害、養(yǎng)護(hù)歷史、設(shè)施部位的檢測、養(yǎng)護(hù)方案及過程、安全防護(hù)，以及設(shè)施資產(chǎn)的自動監(jiān)測、氣候環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害等數(shù)據(jù)的決策分析，為基礎(chǔ)設(shè)施管理方提供后續(xù)養(yǎng)護(hù)及發(fā)展的決策支撐。

BIM技術(shù)嵌合養(yǎng)護(hù)

基礎(chǔ)設(shè)施的模型設(shè)計(jì)由起初的CAD、Card/I等二維軟件，慢慢轉(zhuǎn)為基于BIM技術(shù)的模型構(gòu)建，基于全壽命BIM技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)施的管理和養(yǎng)護(hù)提供直觀的仿真化和智能化服務(wù)。傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)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(xué)性不足?；贐IM技術(shù)在模型中嵌合養(yǎng)護(hù)，通過基礎(chǔ)設(shè)施最初設(shè)計(jì)資料的平縱參數(shù)或樁號坐標(biāo)，計(jì)算各樁號的精確三維坐標(biāo)，建立基礎(chǔ)設(shè)施信息模型，真實(shí)、直觀立體地反映基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)參數(shù)信息。系統(tǒng)中可導(dǎo)入病害數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)，管理員通過點(diǎn)擊模型相關(guān)部位，可以了解病害類型及養(yǎng)護(hù)歷史信息，便捷有效，可視化強(qiáng)?？蓪?shí)現(xiàn)公路技術(shù)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(tǒng)中提供各部位的數(shù)據(jù)單元分析，可以完成檢測數(shù)量表，以及損傷調(diào)查表的錄入和導(dǎo)入功能，并且能夠根據(jù)需求統(tǒng)計(jì)更新、審查、修正詳細(xì)的數(shù)據(jù)。

貴州省公路局檢測車檢測省道308線翁洞至畢節(jié)公路路況（攝影：羅顯澄）

智能化日常養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)

建立完整的基礎(chǔ)設(shè)施智能化養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，需根據(jù)一線管養(yǎng)單位的需求，結(jié)合具體的工作內(nèi)容和流程，解決日常管養(yǎng)時可能出現(xiàn)的各種問題，并掌握基礎(chǔ)設(shè)施的動態(tài)信息，提高日常養(yǎng)護(hù)管理水平。在基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)單位的不同部門之間共享養(yǎng)護(hù)信息和數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、信息化管理；通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)化辦公，提高工作效率，降低管理成本；建立更加科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化的養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)評估模型，為未來的基礎(chǔ)設(shè)施智能養(yǎng)護(hù)、管理提供有效支撐。目前，很多機(jī)構(gòu)都在嘗試建成一套公路綜合養(yǎng)護(hù)管理平臺，融合大數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。

針對基礎(chǔ)設(shè)施建立智能化日常養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，有利于構(gòu)建統(tǒng)一的行業(yè)管理機(jī)制，提高內(nèi)部管理，為數(shù)據(jù)的共享、分析處理提供便利；有利于提供完善的監(jiān)管通道，通過系統(tǒng)可隨時查看相關(guān)工作進(jìn)度，使得監(jiān)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(yǎng)護(hù)維修數(shù)據(jù)，結(jié)合氣候環(huán)境和交通量等數(shù)據(jù)，綜合分析周圍環(huán)境對基礎(chǔ)設(shè)施健康狀況的影響，并進(jìn)行預(yù)測，針對可能的病害開展預(yù)防性早期養(yǎng)護(hù)，可大大提高基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命及管養(yǎng)部門的宏觀管理水平。

建設(shè)模塊化標(biāo)準(zhǔn)

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的新材料、新技術(shù)、新設(shè)備發(fā)展快速，設(shè)計(jì)及施工階段的標(biāo)準(zhǔn)化、模式化程度高，因此，基于安全和環(huán)保智能的需求，養(yǎng)護(hù)材料的模塊化制造將成為一種趨勢。未來對于基礎(chǔ)設(shè)施組件的生產(chǎn)、工藝裝配、3D打印等技術(shù)的應(yīng)用，如預(yù)制瀝青路面，將極大地縮短備料周期、降低養(yǎng)護(hù)成本。

在基礎(chǔ)設(shè)施的巡查檢測中，發(fā)展GPS技術(shù)和人工智能機(jī)器人的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)公路等基礎(chǔ)設(shè)施全路段養(yǎng)護(hù)無人化。隨著設(shè)施材料標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的發(fā)展，養(yǎng)護(hù)施工的方案將更加科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化，基于人工智能的自動化設(shè)備也將更加先進(jìn)、可靠，未來的施工過程將在人工智能技術(shù)下完成材料生產(chǎn)、工藝裝配、運(yùn)輸、施工開展、質(zhì)量評估等，人力將成為輔助。

我國公路等基礎(chǔ)設(shè)施里程建設(shè)不斷增加，其結(jié)構(gòu)狀態(tài)需始終保持優(yōu)良的服務(wù)性能，但我國目前的養(yǎng)護(hù)方法并未實(shí)現(xiàn)智能化，不能滿足及時性的要求。

開展智能養(yǎng)護(hù)技術(shù)、設(shè)備、系統(tǒng)的研究，在未來實(shí)現(xiàn)路面檢測智能化、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的常態(tài)化、養(yǎng)護(hù)設(shè)備的一體化、養(yǎng)護(hù)材料的節(jié)能環(huán)保化、路面結(jié)構(gòu)材料的新型化、智能養(yǎng)護(hù)大數(shù)據(jù)決策化、養(yǎng)護(hù)體系系統(tǒng)化，保障基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)工作的高效運(yùn)營。智能養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展是基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)的大趨勢，需相關(guān)政府部門、行業(yè)機(jī)構(gòu)及各大院校協(xié)同合作，共研共建，開展科學(xué)研究、技術(shù)及設(shè)備創(chuàng)新，制定有效的規(guī)范機(jī)制，推動智能養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展。

印象四渡河大橋（攝影：趙廣亮）