張好杰，李 玲

（甘肅省交通科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730070）

1 應(yīng)用背景

公路交通作為交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，交通信息化、智能化及智慧化已成為未來公路交通發(fā)展的趨勢(shì)之一，試驗(yàn)檢測(cè)作為交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)的最有效方法，對(duì)公路工程建設(shè)起著至關(guān)重要的作用，試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化直接影響公路工程質(zhì)量管理水平[1]。

2019年交通運(yùn)輸部質(zhì)量監(jiān)督局修訂了《公路水運(yùn)試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告編制導(dǎo)則》（JT/T 828—2019），新標(biāo)準(zhǔn)修訂后增加“公路水運(yùn)試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告應(yīng)格式統(tǒng)一、形式合規(guī)，且宜采用信息化方式編制”[2]。在標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息化，為數(shù)據(jù)報(bào)告的信息挖掘和大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供必要條件有著更為現(xiàn)實(shí)的意義。

2019年12月交通運(yùn)輸部印發(fā)了《推進(jìn)綜合交通運(yùn)輸大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要（2020—2025年）》，以下簡(jiǎn)稱《綱要》?！毒V要》指出，推進(jìn)第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）、衛(wèi)星通信信息網(wǎng)絡(luò)等在交通運(yùn)輸各領(lǐng)域的研發(fā)應(yīng)用。交通運(yùn)輸部明確提出大力支持試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)技術(shù)進(jìn)步。支持采用智能技術(shù)、無損檢測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)自動(dòng)采集技術(shù)以及信息化、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性和分析判定的可靠性。積極推動(dòng)成熟檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和高效檢測(cè)技術(shù)的推廣和應(yīng)用，形成檢測(cè)技術(shù)進(jìn)步的社會(huì)推動(dòng)力。

隨著試驗(yàn)檢測(cè)儀器設(shè)備的不斷升級(jí)更新，不少試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)入電腦或自動(dòng)打印，電子記錄的有效性得到廣泛認(rèn)可、新技術(shù)與試驗(yàn)檢測(cè)實(shí)際生產(chǎn)業(yè)務(wù)場(chǎng)景深度融合及科技研發(fā)與創(chuàng)新工作融入生產(chǎn)實(shí)踐，新型技術(shù)與傳統(tǒng)行業(yè)的深度融合，必將促使傳統(tǒng)行業(yè)在多方面取得高質(zhì)量和高效率的發(fā)展。

2 新一代信息技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 5G技術(shù)

5G不同于早期的2G、3G和4G，5G網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)，在這種網(wǎng)絡(luò)中，供應(yīng)商覆蓋的服務(wù)區(qū)域被劃分為許多被稱為蜂窩的小地理區(qū)域。5G網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢(shì)在于，數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最高可達(dá)10 Gbit/s，比當(dāng)前的有線互聯(lián)網(wǎng)要快，比先前的4G LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)快100倍；另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是較低的網(wǎng)絡(luò)延遲，低于1 ms，而4G為30～70 ms。隨著5G技術(shù)的逐步成熟，5G技術(shù)將推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等關(guān)聯(lián)領(lǐng)域裂變式發(fā)展，在交通、制造業(yè)、金融、教育等行業(yè)賦予新應(yīng)用。5G網(wǎng)絡(luò)高傳輸速率使它可以提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、監(jiān)控、跟蹤，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的采用。

2.2 北斗技術(shù)

北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)于2020年組網(wǎng)成功，中國(guó)研制的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)區(qū)別于GPS的特征在于，北斗衛(wèi)星較GPS多3顆中軌道衛(wèi)星，即27顆中軌道衛(wèi)星，此外還有5顆靜止軌道衛(wèi)星和3顆傾斜同步衛(wèi)星，北斗還具有GPS不具備的短報(bào)文通信能力。目前，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)能提供授時(shí)、定位和測(cè)速服務(wù)，授時(shí)精度50 ns，測(cè)速精度0.2 m/s，定位精度為10 m。

北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)同時(shí)具備定位與通訊功能，無需其他通訊系統(tǒng)支持，覆蓋中國(guó)及周邊國(guó)家和地區(qū)，24 h全天候服務(wù)，無通信盲區(qū)。它是我國(guó)自主研發(fā)的系統(tǒng)，高強(qiáng)度加密設(shè)計(jì)，安全、可靠、穩(wěn)定。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是助力實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸信息化和現(xiàn)代化的重要手段，隨著交通的發(fā)展，高精度應(yīng)用需求加速釋放。北斗系統(tǒng)廣泛用于導(dǎo)航、定位、監(jiān)測(cè)、短報(bào)文、時(shí)間基準(zhǔn)等功能。

2.3 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈可以看作基于互聯(lián)網(wǎng)的分布式賬本技術(shù)，與傳統(tǒng)的中心化、集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不同，區(qū)塊鏈對(duì)中央服務(wù)器的概念加以弱化。在整個(gè)區(qū)塊鏈分布式網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)不再區(qū)分服務(wù)器和客戶端，不同節(jié)點(diǎn)都可以向其他節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求服務(wù)，也可以提供服務(wù)。節(jié)點(diǎn)之間能夠直接交換資源，而不需要通過服務(wù)器進(jìn)行橋接。這樣，處于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，不同用戶之間就能夠直接實(shí)現(xiàn)資源的分享和利用。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)的，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，不斷有新節(jié)點(diǎn)加入和原節(jié)點(diǎn)退出。區(qū)塊鏈推翻了傳統(tǒng)的記錄模式，數(shù)據(jù)信息不再由單個(gè)機(jī)構(gòu)記錄，而是由網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)共同參與記錄。利用區(qū)塊鏈分布式存儲(chǔ)不可篡改數(shù)據(jù)的特質(zhì)，能夠解決現(xiàn)有交通系統(tǒng)中的諸多問題。區(qū)塊鏈技術(shù)的逐步應(yīng)用，與互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，將同行業(yè)信息加以整合，進(jìn)行大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效分享交換，在分布式算力和網(wǎng)絡(luò)資源的共享下，形成有效的信息化管理和使用閉環(huán)。

2.4 智能檢測(cè)技術(shù)

智能檢測(cè)技術(shù)是一種盡量減少人工的檢測(cè)技術(shù)，基于多種先進(jìn)的傳感器技術(shù)，易于同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)合，在合適的網(wǎng)絡(luò)傳輸下，自動(dòng)完成數(shù)據(jù)采集、處理、特征提取和識(shí)別，以及多種分析與計(jì)算，是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和人工智能等相結(jié)合而發(fā)展的檢測(cè)技術(shù)。

在公路工程試驗(yàn)檢測(cè)中，進(jìn)行信息化智能化管理能夠讓運(yùn)作透明化得到有效保障，還能夠減少人為因素，這樣可以確保其結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性、公平性。因?yàn)槿藶椴僮髟谝欢ǔ潭壬洗嬖谥饔^性，通常和真實(shí)結(jié)果之間具有一些差異，通過公路工程試驗(yàn)檢測(cè)的信息智能化管理，能夠多角度確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

公路工程試驗(yàn)檢測(cè)的信息智能化管理，是通過連接數(shù)據(jù)庫來遠(yuǎn)程控制的，經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)對(duì)比，進(jìn)行科學(xué)合理的趨勢(shì)預(yù)測(cè)，對(duì)公路工程的質(zhì)量進(jìn)行全面管理。隨著高速公路的飛速發(fā)展，對(duì)公路試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)提出了更高要求。有了高科技融合，可以讓公路工程試驗(yàn)檢測(cè)信息智能化更好地得到實(shí)現(xiàn)。

北京建筑材料檢驗(yàn)研究院有限公司混凝土抗壓智能實(shí)驗(yàn)室是北京地區(qū)首家工程領(lǐng)域采用智能測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)的檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)?；炷量箟簭?qiáng)度智能檢測(cè)機(jī)器人采用模塊化設(shè)計(jì)，主要用于工程用混凝土試塊的測(cè)試，擁有自動(dòng)定位、識(shí)別、取樣、采集樣品信息等功能，能夠自動(dòng)完成整套測(cè)試流程，并自動(dòng)區(qū)分合格與不合格樣品。該系統(tǒng)配備自動(dòng)清掃裝置，以確保試驗(yàn)平臺(tái)整潔，同時(shí)配備監(jiān)控系統(tǒng)，清晰記錄每組樣品的試驗(yàn)過程，以便隨時(shí)調(diào)取溯源。智能測(cè)試系統(tǒng)替代傳統(tǒng)人工方式進(jìn)行混凝土試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，大大降低了人工成本，大幅提升了試驗(yàn)效率。

中路交科（江蘇）檢測(cè)科技有限公司開發(fā)了移動(dòng)式智能檢測(cè)終端，滿足了室內(nèi)檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等不同使用場(chǎng)景下試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集及上傳的需求。移動(dòng)式智能檢測(cè)終端整機(jī)采用全封閉式設(shè)計(jì)，具備防水、防塵、防摔功能，滿足戶外工程檢測(cè)工作環(huán)境的需求，集成4G及藍(lán)牙通訊模塊，可接入瀝青類、瀝青混合料類、礦粉類、集料類、無機(jī)結(jié)合料類、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)類、無損檢測(cè)類智慧型試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備，進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、計(jì)算與分析，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線，兼具定位、人臉識(shí)別及影像拍攝功能，多渠道保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。

移動(dòng)式智能檢測(cè)終端的研發(fā)及應(yīng)用，解決了單一試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備與系統(tǒng)平臺(tái)交互對(duì)接以及試驗(yàn)檢測(cè)過程中人工記錄數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)的讀數(shù)誤差等問題，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)檢測(cè)過程的遠(yuǎn)程控制及檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與上傳，保證了檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性，為工程質(zhì)量的提升保駕護(hù)航并提供了數(shù)據(jù)支撐。

3 新技術(shù)在試驗(yàn)檢測(cè)中的典型應(yīng)用場(chǎng)景

當(dāng)前甘肅公路工程試驗(yàn)檢測(cè)的信息智能化管理中60%的檢測(cè)機(jī)構(gòu)純粹依賴人工，相關(guān)人員的認(rèn)識(shí)不夠充足、工作效率比較低下。省內(nèi)于2018年建立了甘肅省智能監(jiān)控系統(tǒng)并發(fā)布了《甘肅省公路建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量安全智能監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)化指南》，智能監(jiān)控系統(tǒng)作為甘肅省公路建設(shè)項(xiàng)目統(tǒng)一信息化管理平臺(tái)，利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)技術(shù)，針對(duì)施工過程中的監(jiān)控及中心實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，對(duì)工程建設(shè)的關(guān)鍵部位、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量安全信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和智能遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高省內(nèi)公路建設(shè)項(xiàng)目的監(jiān)管力度和管理效率，但在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、交竣工驗(yàn)收檢測(cè)等方面還未形成成熟的應(yīng)用系統(tǒng)。公路工程現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)的信息智能化管理迫在眉睫，通過數(shù)據(jù)采集處理水平與信息智能化管理水平的提高，把信息智能化在公路試驗(yàn)檢驗(yàn)當(dāng)中所具有的作用充分發(fā)揮出來。

3.1 5G北斗技術(shù)在智能檢測(cè)終端中的應(yīng)用

按照 《公路水運(yùn)試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告編制導(dǎo)則》（JT/T 828—2019）對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)告的信息化管理要求，開發(fā)簡(jiǎn)單、易操作、高效可靠現(xiàn)場(chǎng)采集終端，利用5G的高傳輸速率、低延時(shí)、低功率海量連接的特點(diǎn)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心，后方數(shù)據(jù)分析人員可以第一時(shí)間獲取真實(shí)可信的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，并通過北斗技術(shù)精確定位監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程協(xié)同、有效提高試驗(yàn)檢測(cè)工作的準(zhǔn)確性、安全性和易用性。終端采用諸多信息化技術(shù)處理記錄表，提高試驗(yàn)檢測(cè)工作效率。

依據(jù)智慧終端的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)采集主要有以下幾種情況：

（1）對(duì)于自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，其產(chǎn)生的原始電子數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入終端軟件，由終端軟件自動(dòng)計(jì)算并輸出試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，原始電子數(shù)據(jù)及試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果傳輸至后方平臺(tái)并存檔，如平整度數(shù)據(jù)，利用北斗確定好電子數(shù)據(jù)的輸入位置，對(duì)產(chǎn)生的原始電子數(shù)據(jù)直接進(jìn)行電子存檔。

（2）對(duì)于已具有或通過改造后具有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集功能的儀器設(shè)備，其產(chǎn)生的原始電子數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸至軟件，由終端軟件自動(dòng)計(jì)算并生成試驗(yàn)檢測(cè)記錄表。保存簽字后的原始電子數(shù)據(jù)及試驗(yàn)檢測(cè)記錄存檔。

（3）對(duì)于自帶打印的儀器設(shè)備，可將打印的數(shù)據(jù)記錄簽字后進(jìn)行電子存檔。

（4）對(duì)于只能人工讀取的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)如實(shí)完整記錄，并將原始觀測(cè)數(shù)據(jù)拍照或手工錄入終端軟件，由軟件自動(dòng)計(jì)算并生成試驗(yàn)檢測(cè)記錄表。在標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信息化，配合5G、北斗等新技術(shù)，使“檢測(cè)數(shù)據(jù)更加真實(shí)可靠”“更具溯源性”。

3.2 區(qū)塊鏈在交通產(chǎn)品抽檢、智能交通中的應(yīng)用

區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、公開透明、不可篡改、可證可溯等特點(diǎn)，非常契合解決目前質(zhì)監(jiān)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)缺少產(chǎn)品全過程數(shù)據(jù)、不能滿足產(chǎn)品質(zhì)量全過程追溯的問題。針對(duì)目前交通產(chǎn)品抽檢中存在的公信力不足等現(xiàn)狀，通過分析交通產(chǎn)品抽檢全過程存在的主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)的特性，將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于檢測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景，消除抽檢工作中可能出現(xiàn)的質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)全過程重要節(jié)點(diǎn)信息的不可篡改、全員共享，并提供從結(jié)果到源頭的可追溯性，避免監(jiān)督過程中的質(zhì)疑、矛盾和糾紛，有效提高各參建單位的工作效率和工作質(zhì)量。

智能交通系統(tǒng)與區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)接，其基本功能表現(xiàn)在區(qū)塊鏈技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)上進(jìn)行對(duì)接，包括交通數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)提供、數(shù)據(jù)流通等與數(shù)據(jù)直接相關(guān)的業(yè)務(wù)內(nèi)容，交通系統(tǒng)大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、清洗、脫敏等）、大數(shù)據(jù)分析服務(wù)以及大數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)等產(chǎn)業(yè)。充分利用區(qū)塊鏈的信任機(jī)制，防止數(shù)據(jù)篡改，保證數(shù)據(jù)的安全可靠性。

3.3 無人機(jī)、機(jī)器人、人工智能在巡檢中的應(yīng)用

為了更好地服務(wù)于公路工程試驗(yàn)檢測(cè)、施工現(xiàn)場(chǎng)巡檢以及道路沿線養(yǎng)護(hù)巡查等業(yè)務(wù)，運(yùn)用5G、AI技術(shù)、無人機(jī)智能機(jī)庫技術(shù)與無人機(jī)智慧巡檢云平臺(tái)的融合，開發(fā)基于無人機(jī)智能感知技術(shù)的公路工程智慧巡檢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)在精準(zhǔn)航線規(guī)劃下的自動(dòng)巡檢，研究數(shù)據(jù)的可視化和智能分析方法，提升公路工程巡檢工作效率。

通過運(yùn)用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)，打造高速公路運(yùn)維管理現(xiàn)代化智能設(shè)備，運(yùn)用于公路橋梁、隧道、服務(wù)區(qū)等多個(gè)場(chǎng)景。如在隧道上方設(shè)置固定軌道，開發(fā)基于多傳感器的巡檢機(jī)器人，用可控速度在隧道進(jìn)行巡檢作業(yè)，自動(dòng)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)、事件監(jiān)測(cè)、視頻采集等，并將突發(fā)情況及時(shí)上傳至隧道運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行提醒和報(bào)警，并伴有聲光警示。如隧道內(nèi)突發(fā)緊急情況，將在第一時(shí)間內(nèi)采集現(xiàn)場(chǎng)音視頻信息、環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)，并自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，還可用于隧道內(nèi)重要設(shè)施設(shè)備運(yùn)行工況的視頻輔助確認(rèn)，減少人工日常巡檢頻次，為高速公路智慧隧道的管養(yǎng)提供智慧化、一體化的解決方案。

4 總結(jié)

隨著新一代人工智能相關(guān)學(xué)科發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新、軟硬件升級(jí)等整體推進(jìn)，人工智能在檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用深度和廣度必將進(jìn)一步拓展。面對(duì)新形勢(shì)新需求，檢測(cè)人員不應(yīng)該憂慮是否“飯碗不?！?，而應(yīng)主動(dòng)求變應(yīng)變，學(xué)懂用好先進(jìn)的人工智能核心技術(shù)，降低重復(fù)勞動(dòng)和機(jī)械勞動(dòng)強(qiáng)度，提高自身的工作水平和經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)更先進(jìn)的檢測(cè)方法和技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)檢測(cè)技術(shù)整體水平實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。