任廣麗 董元帥 辛光濤

摘要 文章立足于“十四五”期間政府發(fā)布的公路交通數(shù)字化發(fā)展綱要，基于當(dāng)前公路綜合養(yǎng)護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀，挖掘公路智能化養(yǎng)護(hù)管理需求，充分利用新興信息化、數(shù)字化技術(shù)打造“1+1+1+4+1”體系，即1套養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化體系、1個公路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)庫、1個高精度數(shù)字底座、4類公路養(yǎng)護(hù)綜合應(yīng)用場景、1個移動客戶端App，從而構(gòu)建新一代公路智能化養(yǎng)護(hù)管理體系。

關(guān)鍵詞 數(shù)字化養(yǎng)護(hù)；智能化養(yǎng)護(hù)；高精度數(shù)字底座；綜合養(yǎng)護(hù)應(yīng)用

中圖分類號 U418 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）04-0159-04

0 引言

為深入貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于數(shù)字經(jīng)濟(jì)等重要指示精神，落實《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》和《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》等要求，交通運輸部積極推進(jìn)公路建、養(yǎng)、運等全流程數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作，開展了在役干線公路基礎(chǔ)設(shè)施與安全應(yīng)急數(shù)字化試點工作等一系列舉措。同時，基于三維激光的數(shù)字化采集、AI識別技術(shù)等新一代數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展也加速驅(qū)動公路綜合養(yǎng)護(hù)向規(guī)范化、數(shù)字化、智能化發(fā)展。此環(huán)境下，該文提出構(gòu)建數(shù)據(jù)化驅(qū)動的新一代公路綜合智慧養(yǎng)護(hù)管理體系。

1 公路養(yǎng)護(hù)管理問題與挑戰(zhàn)

近年來，為貫徹落實國家或部委關(guān)于公路養(yǎng)護(hù)管理發(fā)展的文件，全國各省市紛紛開展智慧養(yǎng)護(hù)建設(shè)，也取得了一定成績，但距離完全實現(xiàn)智慧養(yǎng)護(hù)、數(shù)字養(yǎng)護(hù)仍然面臨一些問題與挑戰(zhàn)。

1.1 養(yǎng)護(hù)作業(yè)以傳統(tǒng)方式為主，養(yǎng)護(hù)智能化不足

當(dāng)前的養(yǎng)護(hù)巡查作業(yè)仍以傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方式為主，采集手段單一，對公路基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理、路面的病害監(jiān)測等障礙物的信息采集方式主要以人工日常巡邏、拍照記錄的方式，工作量大且效率低下。此外人工巡查依賴人員的工作經(jīng)驗，受制于自然天氣、道路條件、注意力分散等影響，影響病害檢測結(jié)果準(zhǔn)確度。

1.2 養(yǎng)護(hù)信息化系統(tǒng)建設(shè)不完善，養(yǎng)護(hù)管理流程未閉合

各省養(yǎng)護(hù)信息化建設(shè)程度雖不相同，但普遍缺少信息化頂層設(shè)計，養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)重復(fù)、冗余，平臺功能單一、分散，系統(tǒng)之間缺乏數(shù)據(jù)交互共享^[1]；養(yǎng)護(hù)日常管理較松散，無法自動實現(xiàn)精細(xì)化管理，業(yè)務(wù)管理流程未閉環(huán)管理。新技術(shù)應(yīng)用滯后，已無法滿足現(xiàn)在的公路養(yǎng)護(hù)管理需要。

1.3 養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用不足，科學(xué)決策落后

當(dāng)前公路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)管理粗放，公路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)中心建設(shè)程度不足^[2]。立足于養(yǎng)護(hù)綜合管理分析的角度對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘并分析其存在的不足，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)項目庫管理、養(yǎng)護(hù)計劃制定、效果評價等方面缺少科學(xué)決策支撐，造成了資源的浪費。

1.4 移動端App開發(fā)有待完善，智能化不足

當(dāng)前養(yǎng)護(hù)信息化配套的App形式多樣，但是普遍存在功能單一、操作不便捷、與系統(tǒng)業(yè)務(wù)聯(lián)動不足的問題，無法對業(yè)務(wù)流程進(jìn)行動態(tài)控制管理；同時受限于一線巡檢人員的文化素質(zhì)與使用設(shè)備App使用率不高等問題，不利于養(yǎng)護(hù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展。

2 新一代數(shù)字化養(yǎng)護(hù)管理需求分析

構(gòu)建養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化體系：針對當(dāng)前問題，應(yīng)從頂層構(gòu)建養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化框架體系，推進(jìn)養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，構(gòu)建以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求為約束的養(yǎng)護(hù)檢測、實施、評價一體化標(biāo)準(zhǔn)流程和固定行為，實現(xiàn)養(yǎng)護(hù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。

實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化管理：針對當(dāng)前養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)管理粗放問題，構(gòu)建公路高精度數(shù)字底座，形成公路數(shù)據(jù)中心，打造公路實景地圖，實現(xiàn)公路基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)自動盤點，為綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用、可視化管理提供數(shù)據(jù)底座支撐。

打造公路養(yǎng)護(hù)智能管理：應(yīng)用新一代AI智能巡檢設(shè)備，通過自動巡檢輔助巡查人員工作，提供高頻次、自動化的信息采集手段。完善業(yè)務(wù)功能模塊，通過聯(lián)動App，實現(xiàn)從巡查、上報、處置、驗收管理的全過程信息化管理，與養(yǎng)護(hù)材料、設(shè)備管理、養(yǎng)護(hù)費用模塊業(yè)務(wù)聯(lián)動，滿足養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)動態(tài)管理、自動統(tǒng)計及數(shù)據(jù)共享的需要。

實現(xiàn)公路養(yǎng)護(hù)科學(xué)決策：應(yīng)依托大數(shù)據(jù)分析手段，建立基于機(jī)器自主學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)深度挖掘的算法和模型，科學(xué)實施路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)方案規(guī)劃，為養(yǎng)護(hù)工程項目庫儲備、養(yǎng)護(hù)計劃制定、養(yǎng)護(hù)資金優(yōu)化分配提供決策支持。

3 新一代公路綜合智慧養(yǎng)護(hù)管理體系

在新一代信息技術(shù)的支持下，公路綜合養(yǎng)護(hù)管理體系應(yīng)運而生^[3]：通過養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化體系設(shè)計，建立公路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)庫，打造高精度數(shù)字地圖，開展養(yǎng)護(hù)綜合應(yīng)用，實現(xiàn)養(yǎng)護(hù)全過程信息化管理，綜合養(yǎng)護(hù)管理體系基于養(yǎng)護(hù)大數(shù)據(jù)分析為業(yè)務(wù)管理提供決策依據(jù)，為行業(yè)指揮提供數(shù)據(jù)支持，實現(xiàn)公路基礎(chǔ)設(shè)施及養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)數(shù)字化、精細(xì)化管理，科學(xué)輔助決策及結(jié)果可視化展示^[4]。通過數(shù)據(jù)共享提供專業(yè)數(shù)據(jù)支撐，提升公眾服務(wù)水平，達(dá)到公路養(yǎng)護(hù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)公路資產(chǎn)保值增值。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

公路綜合養(yǎng)護(hù)管理平臺分為采集層、支撐層、接入層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層5個層次，計劃打造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和運維安全兩個保障體系^[5]，如圖1所示。

采集層主要作用是為平臺收集基礎(chǔ)信息，包括便攜式病害檢測設(shè)備、激光點云測量設(shè)備、公路交通量信息采集設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、手機(jī)移動端等終端采集數(shù)據(jù)及高分遙感影像數(shù)據(jù)。采集層收集回來的數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)處理進(jìn)入數(shù)據(jù)庫。支撐層提供基礎(chǔ)設(shè)施支撐，包括政務(wù)云、硬件環(huán)境、軟件環(huán)境、儲存資源、安全系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)資源、中間件、GIS引擎等，保證項目開發(fā)及運行環(huán)境安全、高效。接入層對接已有養(yǎng)護(hù)信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)現(xiàn)有數(shù)據(jù)整合，同時對外部數(shù)據(jù)預(yù)留接入接口，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和可靠性，滿足數(shù)據(jù)上圖、業(yè)務(wù)應(yīng)用、分析輔助決策的需求。數(shù)據(jù)層是對現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、歸集、治理，通過對養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源、二三維空間數(shù)據(jù)資源進(jìn)行科學(xué)地分類組織，采用統(tǒng)一的建設(shè)規(guī)范和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)專題數(shù)據(jù)庫。應(yīng)用層是在公路數(shù)據(jù)底座基礎(chǔ)上開展智能養(yǎng)護(hù)管理、科學(xué)決策分析、綜合展示、行業(yè)信息共享等綜合應(yīng)用。同時，為保障信息系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)范化和安全性要建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和運維安全保障體系。

3.2 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

新一代公路綜合養(yǎng)護(hù)管理體系主要包括養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)庫、高精度數(shù)字底座、綜合應(yīng)用系統(tǒng)、移動客戶端App。

3.2.1 養(yǎng)護(hù)管理標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)

從頂層構(gòu)建養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化框架體系。推進(jìn)養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，構(gòu)建以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求為約束的養(yǎng)護(hù)檢測、實施、評價一體化標(biāo)準(zhǔn)流程和固定行為，實現(xiàn)養(yǎng)護(hù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。主要包括公路養(yǎng)護(hù)管理制度建設(shè)、養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程規(guī)范建設(shè)、養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)，公路綜合養(yǎng)護(hù)管理平臺建設(shè)規(guī)范^[6]。

3.2.2 高精度數(shù)字底座建設(shè)

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、高精度移動測量采集技術(shù)、大數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、高分遙感衛(wèi)星等新一代信息技術(shù)手段，對公路基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行全生命周期、全要素的信息采集感知，構(gòu)建高精度公路數(shù)字地圖，實現(xiàn)公路資產(chǎn)采集識別，為公路綜合養(yǎng)護(hù)管理應(yīng)用及可視化展示提供數(shù)字底座。

3.2.3 公路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)庫建設(shè)

整合基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字地圖數(shù)據(jù)，通過匯聚各類數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、主題數(shù)據(jù)庫、共享數(shù)據(jù)庫，為開展養(yǎng)護(hù)科學(xué)決策、數(shù)據(jù)資源綜合展示、行業(yè)信息共享提供數(shù)據(jù)支持。

3.2.4 綜合應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

綜合應(yīng)用系統(tǒng)包括智能養(yǎng)護(hù)管理、科學(xué)決策分析、綜合展示、行業(yè)信息共享4類，智能養(yǎng)護(hù)管理主要包括日常養(yǎng)護(hù)管理、檢測評定管理、養(yǎng)護(hù)工程管理、養(yǎng)護(hù)材料、機(jī)械設(shè)備管理、養(yǎng)護(hù)費用管理、基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測，實現(xiàn)養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)過程動態(tài)管理及過程控制。科學(xué)決策分析包括養(yǎng)護(hù)方案規(guī)范、養(yǎng)護(hù)項目庫管理、養(yǎng)護(hù)計劃編制、養(yǎng)護(hù)考核管理、應(yīng)急處置管理，通過養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)挖掘輔助科學(xué)決策。綜合展示支持智慧養(yǎng)護(hù)一張圖及數(shù)據(jù)駕駛艙兩種方式實現(xiàn)公路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)資源可視化展示及統(tǒng)計分析。行業(yè)信息共享能夠?qū)崿F(xiàn)平臺信息資源對外共享。綜合應(yīng)用功能架構(gòu)如圖2所示。

（1）智能養(yǎng)護(hù)管理。智能養(yǎng)護(hù)管理應(yīng)用通過多層級、多業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)整合和流程再造，以五大路產(chǎn)（路基、路面、橋梁、隧道、沿線設(shè)施）為載體，實現(xiàn)“資產(chǎn)數(shù)據(jù)—技術(shù)評定—養(yǎng)護(hù)決策—養(yǎng)護(hù)費用—日常養(yǎng)護(hù)/養(yǎng)護(hù)工程/健康監(jiān)測/應(yīng)急養(yǎng)護(hù)—技術(shù)評定—資產(chǎn)數(shù)據(jù)”全過程流程閉合實現(xiàn)養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)化聯(lián)動管理。通過系統(tǒng)模塊建設(shè)與移動端App以及自動化巡檢設(shè)備配合使用，升級傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)作業(yè)模式，節(jié)省人工工作量，提升養(yǎng)護(hù)效率，整體提升智能養(yǎng)護(hù)效能。

（2）科學(xué)決策分析?？茖W(xué)決策分析子系統(tǒng)主要面向公路局管理層用戶，立足公路基礎(chǔ)設(shè)施高水平管養(yǎng)，在資金分配、路況提升維護(hù)、養(yǎng)護(hù)項目儲備、養(yǎng)護(hù)考核等方面科學(xué)決策管理。輔助公路養(yǎng)護(hù)行業(yè)指揮，提升公路綜合養(yǎng)護(hù)管理效能。主要包含養(yǎng)護(hù)方案規(guī)劃科學(xué)決策、養(yǎng)護(hù)工程項目庫管理、養(yǎng)護(hù)計劃編制、養(yǎng)護(hù)投資分析、養(yǎng)護(hù)考核管理模塊。

（3）養(yǎng)護(hù)綜合展示。養(yǎng)護(hù)綜合展示應(yīng)用作為公路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)庫和高精度數(shù)字底座的重要應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計和開發(fā)，通過智慧養(yǎng)護(hù)一張圖展示及數(shù)據(jù)駕駛艙兩種方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合展示。

智慧養(yǎng)護(hù)一張圖是綜合養(yǎng)護(hù)管理平臺資源可視化展示部分，以數(shù)字化底座為基礎(chǔ)，搭載GIS底圖、高分遙感影像、基礎(chǔ)設(shè)施三維模型，疊加基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等，可視化展示主要基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)屬性、檢測數(shù)據(jù)、路況數(shù)據(jù)、決策分析數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)設(shè)備數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)工程數(shù)據(jù)等公路養(yǎng)護(hù)管理需要的各類信息，形成公路智慧養(yǎng)護(hù)一張圖，實現(xiàn)信息從宏觀到明細(xì)的展示與查詢。

數(shù)據(jù)管理駕駛艙是面向養(yǎng)護(hù)管理層實際需求設(shè)計大屏態(tài)勢圖界面，對不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模塊、不同養(yǎng)護(hù)管理場景動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行配置和整合，實時反映養(yǎng)護(hù)管理業(yè)務(wù)全貌。將系統(tǒng)各類信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實時動態(tài)的匯總展示，包括地圖數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控、養(yǎng)護(hù)信息、運營數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)等信息上圖，支持各類信息綜合查詢、統(tǒng)計分析類數(shù)據(jù)等匯總展示；系統(tǒng)支持通過各種常見的圖表（柱狀圖、折線圖、玫瑰圖、雷達(dá)圖等）形象地展示地圖、資源等信息，從而為領(lǐng)導(dǎo)決策提供依據(jù)。

（4）行業(yè)信息共享。綜合養(yǎng)護(hù)管理平臺通過數(shù)據(jù)歸集，統(tǒng)籌管理公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)主題數(shù)據(jù)以及決策分析數(shù)據(jù)，憑借數(shù)據(jù)優(yōu)勢向相關(guān)機(jī)構(gòu)推送對公眾出行產(chǎn)生影響的公路交通數(shù)據(jù)，例如公路災(zāi)害信息共享、災(zāi)害搶修信息共享、公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)作業(yè)信息共享、科學(xué)決策信息共享，從而間接提高公眾出行服務(wù)水平。

（5）移動客戶端App建設(shè)。依據(jù)管理單位的統(tǒng)一管理規(guī)范、統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)范、統(tǒng)一安全規(guī)范、統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)，基于統(tǒng)一的業(yè)務(wù)辦理后臺接口服務(wù)與統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)支撐，為公路智能養(yǎng)護(hù)管理業(yè)務(wù)設(shè)計開發(fā)基于智能手機(jī)的移動客戶端，實現(xiàn)與養(yǎng)護(hù)管理平臺、各養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)協(xié)同，滿足地圖概覽、資產(chǎn)管理、日常養(yǎng)護(hù)、養(yǎng)護(hù)工程、應(yīng)急事件上報等業(yè)務(wù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、管理查詢等移動需求。選用高性能、跨平臺的專業(yè)級移動GIS開發(fā)平臺，支持基于各類操作系統(tǒng)的移動智能終端，支持使用離線/在線地圖，支持提供地圖瀏覽、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、路徑導(dǎo)航等基礎(chǔ)能力。

4 結(jié)論

該項目從我國公路養(yǎng)護(hù)管理服務(wù)現(xiàn)狀出發(fā)，順應(yīng)國家交通強(qiáng)國和交通數(shù)字化戰(zhàn)略發(fā)展要求，通過先進(jìn)信息技術(shù)賦能，推動交通基礎(chǔ)設(shè)施全要素、全周期數(shù)字化，構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的公路綜合養(yǎng)護(hù)管理體系，提出建設(shè)公路養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化體系、公路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字底座，打造智慧養(yǎng)護(hù)管理、公路綜合展示、養(yǎng)護(hù)科學(xué)決策分析、行業(yè)信息共享四類綜合應(yīng)用，推動公路交通數(shù)字轉(zhuǎn)型和智能升級，增強(qiáng)公路應(yīng)急保障和運行通行能力，提高養(yǎng)護(hù)科學(xué)決策能力，創(chuàng)新服務(wù)方式，提升服務(wù)效率，使政府管理更高效、決策更精細(xì)、服務(wù)更精心，是全省公路養(yǎng)護(hù)高質(zhì)量發(fā)展的必然需求，也是打造具有全國示范效應(yīng)的公路養(yǎng)護(hù)交通強(qiáng)國試點工程的重要舉措。

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收稿日期：2024-01-22

作者簡介：任廣麗（1990—），女，碩士，工程師，從事智慧養(yǎng)護(hù)、智能交通相關(guān)技術(shù)研究工作。