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智能养护:从决策开始【图】

作者:文 中交基础设施养护集团有限公司 张红春 上海智能交通有限公司 钟盛 浙江省交通运输科学研究院 张焕炯 张平 潘国军 来源:《中国公路》 时间:2019-04-15

在某种意义上,路面养护就是发现病害、处理病害、恢复路面健康状态的过程,其中发现病害的过程又可细化为信息采集、信息处理决策、实施和反馈等步骤。由此,就可确定智能养护系统包括:信息采集、病害识别、养护决

策、养护实施、养护数据库。

公路养护管理系统可进一步实现数据采集标准化,分析处理智能化、养护决策科学化、业务管理信息化,对于全国各地养护单位来说,资金、技术、管理等参差不齐,从前期养护数据库的建立到巡检、检测,专家分析、决策,再

到制定策略、实施养护,需要运用智能化技术将各个环节串联起来,形成系统性、可推广的智能养护模式,这需要大家共同努力。

公路养护智能决策与实施系统

公路智能养护决策及实施流程可作如下的概括:首先,根据公路养护的相关法规、准则等具体要求,以及具体道路的实际情况,因地、因时制宜地确定监测、检测与决策的相关办法,选配器材、设备、物质等,如选配检测路面所需的标高清摄像机、信息存储器、处理器及相关速检车辆等。

其次,通过包括巡检在内的信息采集等手段,获得路面养护的第一手资料。由于多源及异构数据的存在,需要做必要

的数据结构转化等方面的处理,与此同时,还需作基于有效性、可靠性等方面的预处理,然后形成统一形式的数据进行存储和传输。其三,借助信息处理技术,尤其是图像处理技术对采集到的图片等做聚类和分类处理,实现病害识别,识别的性能指标可用精度和速度来衡量,速度反映了相应功能模块的处理能力,而精度则反映了处理结果。其四,根据识别结果,进行养护决策。根据路面养护信息采用科学的、最优化的决策,涉及内容较多,是整个系统的核心,也最能反映系统的实用性和先进性。

最后,根据养护决策,进行养护实施。根据病害修复的目标,实施最佳、最合理的养护工程的方案,获得最佳的养护效果。

此外,通过进一步分析养护数据库,形成典型案例的同时,实现系统的迭代优化,进一步提升整个系统的性能。

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无人机等设备已经日渐普及,在空中飞行时可采集路面照片,对于养护工作事半功倍。相信在不久的未来,会有更多的先进技术应用于公路养护工作,逐渐实现高效、准确的养护信息采集工作。

未来路面健康数据采集的发展趋势

路面信息采集是养护系统的第一步工作,所以探索如何运用智能化手段采集路面信息,是智能化养护时代的需要,道路健康数据采集新的发展

趋势可归纳为三方面。

装配式铺面+埋入式传感器。装配式铺面技术是一种较理想的铺面快速施工技术,它将铺面最费时的强度增长过程置于预制厂里,待其强度达到设计要求后,再运输至施工现场,通过吊机进行快速装配,完成后即可开放交通。由于装配式铺面面板内可集成埋入式传感器,如检测传感器、发热传感器、能量收集传感器等,可检测自身性能,自动融冰雪,回收汽车能量;可集成车辆监测、环境监测传感器及通讯传感器,可向行驶的车辆、交管部门

实时反馈路面、交通信息。

无人机+航拍。无人机在空中飞行时可采集路面照片,通过图像拼接还原路面病害及路面边坡状况,特别是在山区高填方、高挖方路段。

目前主流的路桥病害的检测算法是基于图像的阀值分析及边缘检测,无人机在空中拍摄的影像容易捕捉汽车、行人、阴影及周遭杂物,而路面病害在影像中所占的面积非常小,因此图片中病害识别的速率与准确率都会受到限制。由于无人机在空中无法感知路面的颠簸,因此无法采集桥头跳车病害及路面平整度状况。此外,无人机的续航、人员安全及数据存储回传等问题还有待进一步解决,使用无人机航拍辅助检查还有待进一步升级优化。

检测设备轻量化+云计算。随着硬件技术的迭代优化,工业相机、红外相机、加速度计、探地雷达等检测设备的性能越来越高,稳定性越来越好,将这类轻量化的传感器安装于普通的车辆上,依靠车辆供电,车辆在行驶的过程中就可

以实现对道路病害情况及路侧基础设施情况的快速采集。若将轻量化传感器集成在道路清扫车、公交车、出租车、快递邮政等社会运营车辆上,通过这些车辆的每日正常工作就可实现对路网的覆盖性检测,大大提高道路检测的覆盖率及频率。此外,前端车载设备采集的数据可直接上传至云端,通过云端强大的计算机对数据的快速处理,及时发现路面病害,评价路面健康状况,生成道路健康信息报表,便于道路管养部门统计工作量。若在社会运营车辆上大范围安装轻量化传感器,即可形成“运营即检测”的模式。

大型智能化养护设备的开发探索

工欲善其事必先利其器,养护设备的开发与研究是形成智能化、系统化养护不可缺少的工作。大型智能化养护装备的特点及发展方向为大型化、智能化、功能集成化、功能强大化、环保化。大型智能化养护装备分为大型智能化养护施工机械、大型智能化养护检测设备两大类。

大型智能化养护施工机械的开发。功能集成方面,以日常养护作业为主,将灌缝、补坑槽、洒水、除雪、除冰、护栏更换、路缘石更换、保洁、垃圾处理,边坡边沟、桥梁、隧道、机电、服务区维护维修,绿化修剪等功能集成到几种机械上,由小型机械集成为大型机械,如路基路面、桥梁、事故处理多功能车等,也可将上述功能再集成或优化组合。以预防性养护为主,将微表处、稀浆封层、薄层摊铺、精细抗滑层、沥青洒布、石料撒布等多功能集为一种或几种大型机械。以大中修和改扩建为主,集水泥混凝土、沥青混凝土、水泥稳定碎石三种搅拌施工为一体的多功能机器,以再生为主的沥青混凝土路面、水泥路面、水稳基层等为一体的多功能再生机械。以材料加工为主,集改性沥青、乳化沥青、环氧乳化沥青等生产为一体的多功能沥青生产设备。通过对传统大型施工设备性能提升,逐步减少或代替驾驶和配合人员。

对清扫车进行功能升级,达到在一个车道上行驶可清扫3个至5个车道的效果,除雪车通过功能升级一次性清理2个至4个车道,铣刨机功能升级后实现平面铣刨、加宽台阶铣刨一次完成,摊铺机功能升级后进行三层路面一次摊铺,通过上述途径实现对现有机械的功能升级。开发与新技术、新材料、新工艺配套的养护机械,如中分带和边坡植物修剪及处理机械、护栏更换维修机械、新能源和环保养护机械等。大型智能化养护检测设备的开发,拟通过研发道路B超、结构物B超、结构物B超与无人机配合(特殊结构桥、长大桥、超高桥检测),实现远程检测、遥控检测、快速检测及综合检测。


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