張?chǎng)跸瑁兹粑?，李?zhǔn)華，劉凱

（1.南京交通運(yùn)營(yíng)管理集團(tuán)有限公司，南京 211899；2.中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100010）

1 引言

截至2021 年年末，全國(guó)公路總里程528.07 萬km[1]，全國(guó)公路隧道23 268 處，公路養(yǎng)護(hù)里程525.16 萬km（見圖1），占公路總里程比重為99.4%。 隨著公路網(wǎng)的逐步建設(shè)和完善，我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)需求也呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。 大量已建、在建和待建的交通基礎(chǔ)設(shè)施面臨著科學(xué)管養(yǎng)和合理管養(yǎng)規(guī)劃的問題。

長(zhǎng)期以來，我國(guó)“重建輕養(yǎng)”導(dǎo)致交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)薄弱，特別是大型特殊結(jié)構(gòu)橋梁和長(zhǎng)大過江隧道，不管在養(yǎng)護(hù)體量還是難度上，養(yǎng)護(hù)任務(wù)都十分艱巨。 而“建養(yǎng)并重”將是未來公路發(fā)展的總體趨勢(shì)，整個(gè)行業(yè)重心在由“建設(shè)”到“管養(yǎng)”轉(zhuǎn)移的過程中，也面臨著多方面的壓力[2]。

1）狀態(tài)認(rèn)知：如何規(guī)范有效地獲得公路資產(chǎn)的屬性數(shù)據(jù)，高效歸納對(duì)比、分析使用并管理獲取的資產(chǎn)屬性數(shù)據(jù)，及時(shí)準(zhǔn)確全面把控資產(chǎn)狀態(tài)。

2）性能保持：使資產(chǎn)長(zhǎng)期處于預(yù)期狀態(tài)，確保使用壽命。

3）風(fēng)險(xiǎn)控制：使各類風(fēng)險(xiǎn)得到有效控制。

4）資金使用：以最小的投入保持資產(chǎn)長(zhǎng)期的預(yù)期狀態(tài)，養(yǎng)管資金的投入能得到科學(xué)合理的數(shù)據(jù)決策支持。

為了適應(yīng)行業(yè)重心轉(zhuǎn)移、提升隧道資產(chǎn)的監(jiān)管水平，收集和標(biāo)準(zhǔn)化可利用的管養(yǎng)數(shù)據(jù)是其中的重要基礎(chǔ)， 這使其能為后續(xù)專業(yè)、科學(xué)的管養(yǎng)統(tǒng)計(jì)分析、輔助決策分析和帶動(dòng)相關(guān)養(yǎng)護(hù)咨詢服務(wù)提供源源不斷的能源。 利用現(xiàn)有的信息化手段，實(shí)施基于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、BIM、GIS 等技術(shù)的隧道資產(chǎn)管養(yǎng)信息化系統(tǒng)，是及時(shí)了解交通資產(chǎn)的技術(shù)狀況、準(zhǔn)確掌握隧道的養(yǎng)護(hù)需求、充分發(fā)揮公路養(yǎng)護(hù)資金社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益、提高養(yǎng)護(hù)管理的科學(xué)性的重要手段[3]。

2 橋隧資產(chǎn)管養(yǎng)信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組成

從全壽命養(yǎng)護(hù)管理的理念出發(fā)， 每個(gè)養(yǎng)護(hù)對(duì)象的屬性都包含了靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，如圖2 所示。

圖2 橋隧資產(chǎn)對(duì)象的養(yǎng)管數(shù)據(jù)組成

靜態(tài)數(shù)據(jù)信息是指養(yǎng)護(hù)對(duì)象從設(shè)計(jì)、 制作安裝完成后基本固定不變的參數(shù)，即包含其設(shè)計(jì)尺寸、材料信息、圖紙信息、照片信息、位置信息等；包含橋隧建成時(shí)的重要基準(zhǔn)參數(shù)值，如隧道的設(shè)施狀況等；包含常規(guī)狀態(tài)下的養(yǎng)護(hù)要求，如檢查頻率、檢測(cè)頻率、養(yǎng)護(hù)頻率和內(nèi)容等。

動(dòng)態(tài)信息主要為維養(yǎng)過程中產(chǎn)生的病害、檢查、維修、技術(shù)狀況評(píng)定等數(shù)據(jù)信息，以及運(yùn)維事件、交通車流量等數(shù)據(jù)，其中每一項(xiàng)的內(nèi)容都包含時(shí)間參數(shù)。

3 橋隧養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)及技術(shù)特點(diǎn)

3.1 數(shù)據(jù)的載體和對(duì)象

每個(gè)數(shù)據(jù)都應(yīng)該有對(duì)應(yīng)的載體對(duì)象， 才能使數(shù)據(jù)有實(shí)際意義。 資產(chǎn)是個(gè)宏觀的概念，但維養(yǎng)活動(dòng)確是針對(duì)每個(gè)小的單元（構(gòu)件），可以小到一個(gè)盾構(gòu)管片、注漿孔等，而養(yǎng)管數(shù)據(jù)正是由它們的維養(yǎng)活動(dòng)所產(chǎn)生，因此，數(shù)據(jù)的載體即是最小的維護(hù)單元。 為此需要將隧道土建和機(jī)電等構(gòu)件進(jìn)行細(xì)分 （見圖3），并使其具有一致的準(zhǔn)則，建立相應(yīng)的資產(chǎn)拆分標(biāo)準(zhǔn)和編碼標(biāo)準(zhǔn)。 標(biāo)準(zhǔn)的制定是一個(gè)工作量巨大的過程，但卻為后續(xù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析奠定了基礎(chǔ)。

圖3 隧道構(gòu)件拆分標(biāo)準(zhǔn)化流程示意

通過標(biāo)準(zhǔn)編碼的制定，為每個(gè)構(gòu)件形成了一個(gè)“身份證”號(hào)碼，從而建立起構(gòu)件唯一的全壽命期數(shù)據(jù)索引，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件可溯源、可追蹤、可終身管理的功能，通過唯一的編碼也可以方便溝通不同的信息化平臺(tái)、BIM 系統(tǒng)等（見圖4）。 通過這個(gè)識(shí)別碼與位置信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，現(xiàn)場(chǎng)通過GPS、二維碼等方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件的定位（見圖5）。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件編碼在長(zhǎng)江隧道中的應(yīng)用

圖5 土建與機(jī)電設(shè)施與構(gòu)件編碼關(guān)聯(lián)的二維碼標(biāo)識(shí)

3.2 數(shù)據(jù)的來源

隧道資產(chǎn)養(yǎng)護(hù)管理的管養(yǎng)數(shù)據(jù)來源， 主要包括表1 所示的幾方面。

表1 數(shù)據(jù)來源及分類表

3.3 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化

隧道養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)目前的應(yīng)用難點(diǎn)在于存在大量非格式化的管養(yǎng)記錄，主觀性強(qiáng)，既不是電子數(shù)據(jù)，質(zhì)量也參差不齊，記錄很難被利用和進(jìn)行價(jià)值挖掘。 只有標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)，才能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并利用信息化技術(shù)進(jìn)行基于數(shù)據(jù)的科學(xué)管理應(yīng)用。

因此，信息化系統(tǒng)首先根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化要求，制定各類數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，包括資產(chǎn)構(gòu)件拆分標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)件編碼標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)件靜動(dòng)態(tài)屬性標(biāo)準(zhǔn)、病害名稱標(biāo)準(zhǔn)、病害特征參數(shù)記錄標(biāo)準(zhǔn)、病害位置記錄標(biāo)準(zhǔn)等， 并通過這些標(biāo)準(zhǔn)使記錄的數(shù)據(jù)成為專業(yè)規(guī)范化的有效數(shù)據(jù)（見圖6）。

圖6 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化體系

3.4 數(shù)據(jù)的采集

針對(duì)不同的數(shù)據(jù)來源，采用不同的數(shù)據(jù)采集方式。 主要包括3 種方式：手動(dòng)錄入、提供接口批量導(dǎo)入、提供接口自動(dòng)傳輸。

3.4.1 手工錄入

手工錄入是效率最低的一種方式，主要適用于數(shù)據(jù)量少的場(chǎng)景。 主要為個(gè)別構(gòu)件數(shù)據(jù)修改、技術(shù)狀況評(píng)定打分或項(xiàng)目、任務(wù)信息的填寫等。

3.4.2 無紙化現(xiàn)場(chǎng)辦公

利用信息化系統(tǒng)的App 終端，可以實(shí)現(xiàn)管養(yǎng)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化錄入和無紙化的現(xiàn)場(chǎng)辦公（見圖7），是信息化+專業(yè)化帶來的數(shù)據(jù)采集優(yōu)勢(shì)之一，在不增加現(xiàn)場(chǎng)工作量的同時(shí)，使記錄數(shù)據(jù)即標(biāo)準(zhǔn)又專業(yè)，并大大減小內(nèi)業(yè)整理數(shù)據(jù)的工作時(shí)間。

圖7 資產(chǎn)管養(yǎng)信息化系統(tǒng)移動(dòng)巡檢手機(jī)終端

3.4.3 提供接口批量導(dǎo)入

對(duì)于大量已建成隧道及其維養(yǎng)活動(dòng)， 其信息主要來源于圖紙文件、產(chǎn)品手冊(cè)、紙質(zhì)巡檢記錄、檢測(cè)設(shè)備等，這些數(shù)據(jù)只能采用人工分離和辨別后，盡量利用標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)入工具，通過接口批量導(dǎo)入管理系統(tǒng)。

對(duì)于隧道如采用道路綜合檢測(cè)車、 梁底機(jī)器人軌道巡檢系統(tǒng)等產(chǎn)生的固定格式電子數(shù)據(jù)， 也可以通過接口直接批量導(dǎo)入系統(tǒng)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

3.4.4 提供接口自動(dòng)傳輸

對(duì)于實(shí)施了隧道資產(chǎn)管養(yǎng)系統(tǒng)的項(xiàng)目， 可直接通過移動(dòng)設(shè)備的檢查養(yǎng)護(hù)任務(wù)， 實(shí)時(shí)記錄標(biāo)準(zhǔn)化管養(yǎng)數(shù)據(jù)并上傳發(fā)現(xiàn)的病害和維修過程等，實(shí)現(xiàn)無紙化辦公。 健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)傳感器實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)后， 也可經(jīng)過預(yù)設(shè)接口自動(dòng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾硐到y(tǒng)（見圖8）。

圖8 基于BI M的隧道資產(chǎn)管養(yǎng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)

3.4.5 BIM 信息模型數(shù)據(jù)傳遞

對(duì)于已有BIM 信息模型的結(jié)構(gòu)，可以直接將BIM 模型信息傳遞到運(yùn)營(yíng)階段管理系統(tǒng)。 該方式可以直接通過模型傳遞，也可通過ifc 文件傳遞等（見圖9）。

圖9 隧道BI M信息模型數(shù)據(jù)信息傳遞路徑

4 結(jié)語

面對(duì)日益嚴(yán)峻和繁重的養(yǎng)護(hù)形勢(shì)， 已有越來越多的管理者選擇采用信息化手段進(jìn)行管養(yǎng)， 但是由于缺乏基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)規(guī)則和統(tǒng)籌規(guī)劃，對(duì)系統(tǒng)中積累的數(shù)據(jù)難以應(yīng)用，系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞也比較困難。 為了使資產(chǎn)狀態(tài)更加清晰，更好地為隧道管養(yǎng)進(jìn)行服務(wù)，提高管養(yǎng)的科學(xué)性和數(shù)據(jù)的利用率，有必要結(jié)合隧道運(yùn)維的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的形式，指定構(gòu)件拆分、編碼制定、土建檢查評(píng)定、設(shè)備檢修等的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和養(yǎng)管數(shù)據(jù)體系，以期能通過數(shù)據(jù)進(jìn)行管養(yǎng)， 并形成可供有效挖掘的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，反哺業(yè)界的進(jìn)一步發(fā)展。