省域公路网大数据智能养护服务平台解决方案

文/广东华路交通科技有限公司 李实永

随着路网不断完善，道路养护管理工作越来越复杂和繁重，以经验和常规概念为基础的传统养护管理方法越来越不能满足养护管理需要，于是道路管理者开始发展科学、系统和规范的管理方法，寻求运用现代管理科学的理论、系统的规划分析方法和计算机技术，帮助解决道路养护管理工作中遇到的各类养护管理问题，达到科学管理公路资产、节约养护资金、开展相关技术研究的目的。

公路养护信息化现状及存在的问题

公路养护信息化现状

《公路水路交通信息化“十二五”发展规划》明确提出“推进交通基础设施的数字化和智能化，提高信息资源开发利用水平，加快行业基础信息资源建设，形成部、省、市三级交通数据中心体系，完善信息资源共享与更新机制，实现跨区域、跨行业的信息交换与共享，全面改善数据质量，数据更新及时率满足应用需求，推进行业重大应用工程建设，全面提升行业业务协同、科学决策和信息服务能力”的具体发展目标。在“十二五”取得相关建设成果的基础上，《交通运输信息化“十三五”发展规划》重点开展“三推进、五提升、两保障”行业信息化工程的主要任务，其中涉及促进行业大数据应用和发展、深化行业信息化应用（推动基础设施数字化和运行智能化）、提升交通决策支持能力等具体内容，并将“国家公路网综合养护管理系统”列为《交通运输信息化“十三五”发展规划》重点建设项目之一，交通运输部的一系列信息化发展规划体现了交通信息化发展战略的延续性、发展目标的明确性，确定了交通数据中心建设的远大目标和持续发展方向。

在国家交通运输信息化战略规划指引下，全国相当部分省市交通运输主管部门也不同程度开展了公路养护管理信息化建设工作，着手建立以公路技术状况数据库为核心的养护管理系统，公路路面管理系统、桥梁管理系统和隧道管理系统得到了广泛的推广和应用，部分省份还同期开展了长大桥隧健康监测工作，并建立了长大桥隧健康监测系统，对养护管理起到了一定作用。交通运输部于2011年组织开发了国家干线公路网监测信息平台，实现了对全国干线公路网抽检路段的路况水平、重点监测桥梁的技术状况数据监管。这些系统的研发和应用对我国公路养护管理信息化的发展起到了良好的促进作用。

公路养护信息化建设存在的问题

然而，受发展阶段制约，目前我国大部分公路养护管理系统普遍存在缺乏整体规划、数据标准不统一、数据与业务应用脱节等问题，资源共享难、互联互通难、业务协同难等问题没有实质性改善。另一方面，公路网养护具有点多、线长、面广、管养分散的特征，已有系统实现的功能大多难以满足区域化、集约化、精细化的管理需要。此外，养护管理工作中产生的大量养护数据缺乏系统性积累，对相关养护数据资源的应用严重不足等诸多问题，造成信息服务品质不高、公路养护管理仍以传统管理模式为主。用数据说话、以数据为基础进行精确管理和科学决策的现代管理思想在整个养护管理工作中缺失，严重制约了公路养护工作的科学化发展。

随着大数据、人工智能时代的到来，已有公路养护管理信息化建设的弊端日益凸显，为解决上述信息化建设问题，很有必要在交通部相关顶层规划下，建设一个路网级、跨时空、一体化的养护信息平台，对养护数据资源进行规范采集、管理和使用，对养护业务的科学管理和科学决策提供有效的信息支撑，改变以往分散建设、各自为政的局面，形成行业信息化发展合力，凸显信息化建设整体效果和规模效益。

问题的解决方案

问题的解决思路

信息化建设的根本目的是要为管理服务，在数据为王的今天，这就要求系统建设应围绕数据来源、数据质量和数据应用三大核心问题。首先，应该秉承数据来源于生产实际而不是人工二次填报的理念，利用平台支撑各级业务，需要确保数据产生于真实业务应用从而能汇聚形成养护大数据。其次，必须确保数据在生产应用中得到闭环的印证，以保证平台积累的数据的准确性，因为不准确的数据不但对管理无意义，而且还会得出错误的结论。再次，确保数据资源得到有效地利用反过来为生产业务服务，平台建设的核心意义就是通过对养护数据资源挖掘利用，使得平台更智能，从而使得养护决策更科学。

问题的解决方法

以数据为核心开展信息资源规划（IRP）

长期以来，我国养护管理应用系统建设模式是“独立设计、分散开发”，在应用系统建设初期，对提升养护管理水平发挥了一定的作用，效果明显。但由于缺乏整体性的规划，随着信息化应用的深入，不同业务系统间、不同部门间的数据不能互联互通，信息孤岛越来越严重，特别是源头数据采集的现实难题，一数多源的现象时有发生，无法保证数据的准确性、唯一性和及时性，难以对路网资产全寿命周期的养护业务提供全面的信息化支撑。

信息资源规划是从系统全局角度出发，对企业生产及经营过程中所产生的信息采集、处理、传输和使用进行全面规划，它着眼于信息化建设中业务与数据两大核心内容，通过业务人员和信息技术人员的协同参与，全面地梳理与优化业务、数据流，以数据为中心，建立数据管理标准，计算机化分析业务活动可行性，评估现有应用系统，从而形成企业级的总体设计方案，指导后期应用系统的设计与开发。因此，实施信息资源规划，建设养护数据中心至关重要。

采用企业架构（EA）方法论完成平台总体架构设计

企业架构是信息化建设的蓝图、沟通业务与信息技术的桥梁和适应企业业务变革的方向盘，它可指导信息化建设的方向，支持大型、复杂系统的管理方法和IT治理模式，它从应用、数据、基础设施、信息安全、IT治理等多个角度对未来的信息化建设状况进行描述和设计。通过信息技术总体架构的设计，可以保证未来信息化建设的体系化和完整性。

在企业架构（EA）、信息资源规划（IRP）等信息化总体设计方法论的指导下，后台建设以主题数据库为核心的统一养护数据中心，前台构建综合应用支撑平台，在应用平台的支撑下集成化开发各类应用子系统，通过应用子系统支撑各级业务管理需求，这样通过前台各业务子系统的应用实现数据的集中采集，并在后台形成养护大数据，从而实现数据的集中存储、集中管理和集中使用，彻底改变了以往单系统开发、数据不能共享、数据和应用脱节的弊端。

新旧开发模式系统集成及数据流关系对比示意图

平台化的软件与单系统开发软件的区别示意图

构建统一的应用支撑平台

建设支撑各类养护业务管理系统的统一应用支撑平台，实现工作流、用户权限、信息发布和安全认证等公共信息的平台化，支持GIS应用、综合查询和系统展现；实现网络、数据和应用的全面整合，形成统一的养护业务信息管理平台。

综合应用支撑平台，是实现统一的综合养护业务数据管理平台的技术关键，是实现路网级、跨部门、跨时空的综合养护管理系统集成化开发的基础，也是快速实现信息资源整合目标的保障。它是在以主题数据库/数据仓库为核心的统一养护数据中心之上，通过专业的应用支撑平台软件，将公用基础部分平台化、组件化管理，能够实现技术状况管理、养护综合管理系统的集成化开发建设。

后端培育养护大数据分析能力

平台建设的核心意义在于实现对养护数据资源的科学利用，平台不但要实现公路网基础信息、业务信息的查询统计与分析功能，更要通过积累的养护大数据建设养护辅助决策分析功能，形成各类决策信息，为各级养护管理机构提供精确分析养护需求、合理分配养护资金、科学制订养护方案等各项决策信息服务，全面提升公路养护主管部门的管理水平、决策水平与综合竞争力。

平台实现的功能及应用效果

构建省域公路网的“一库”“一图”“一平台”“一中心”

通过平台的建设，在后台建立了全省路网唯一、准确、权威的一套路网公路基础数据库，通过统一GIS服务共享平台的建立，实现了全省公路养护信息“一张图”管理，打破固有的“信息孤岛”，建成了全省统一的养护数据中心，并在此基础上建设了企业级、平台化的统一养护业务应用平台，实现了跨时间、跨空间、跨专业和跨部门的应用，实现各级单位、部门之间的业务协同。

实现路网基础数据的统一和稳定

平台后台定义了路网基础数据实体模型，通过多套逻辑映射关系可很好地与设计桩号、施工桩号、国省网桩号、线路等建立一一对应关系，使得路网基础数据不随其业务上的变化而变化，并通过前台对各级业务的支撑，可使路网基础数据在业务使用过程中得到不断修正完善，最终达到稳定，改变了以往单系统开发模式下路面、桥涵等管理系统中路网基础数据冗余、信息不统一、信息不唯一、信息不能共享、业务数据与基础数据脱节、路线或桩号变更后业务数据不可溯源的弊端。

实现三大闭环管理理念

平台以路网资产为管理对象，实现对路网资产的路况检测、路况评定、养护分析、养护后评估的全寿命周期闭环管理。以养护计划为管理依据，实现对养护计划的制定、执行、修订、结果跟踪分析的闭环管理。以病害作为养护维修的核心内容，通过建立统一病害库，实现对病害的发现录入、处治维修、修复验收的闭环管理。

提升养护管理效率、加强养护施工的监管

平台通过待办事项提醒、任务流程可视化等手段，实现养护管理全流程信息化和任务信息的快速流转。通过支持现场app巡检录入病害，派单人员随时掌握现场巡检病害并派发维修任务单，维修人员接单维修并录入维修结果，验收人员可根据系统维修记录、维修前后病害照片对比随时现场抽检验单，核定系统统计计量的维修工作量及维修质量。

细化公路技术状况管理、保障结构物安全

细化公路技术状况管理应现场录入检测原始数据，而非整理后的统计数据；辅助生成检测报告，保证平台中检测数据与检测报告一致；支持对检测录入的病害进行派单修复，可验证检测数据真实性；实现对路面、桥涵等路网资产技术状况更为精细化的管理；可对结构物危险等级预警和查询；通过地图、前方景象、路面扫描照片、技术状况四方联动实现路面技术状况的可视化综合展示；可对结构物基本信息、检查检测信息、多年病害信息对比实现可视化管理；结构物全生命周期一档管理。

灵活易用的工程档案在线管理与使用

平台实现了工程文档与结构物、路段的关联，可提供基于案卷目录、关键字、文档类型、结构物等灵活的多种查询入口，实现基于地图的可视化管理，使得工程资料方便、高效地服务于养护管理，并可通过业务应用验证资料的准确性，改变了目前工程档案与实际路网资产的管理相对脱节、工程文档大部分“沉睡”在档案室不利于高效服务于养护管理的弊端，使得工程文档在平台上“触手可及”。

强大的养护信息综合查询展示

由于在平台后方建立了融合各专业养护信息资源的养护数据中心，使得平台具备强大的以地理信息系统（GIS）为展示平台的、实现跨时空、跨专业、跨部门的综合信息展示能力，大大提高了相关管理部门对养护综合信息的管控能力。

实现基于大数据的智能化养护

平台从数据来源、数据质量保障、数据挖掘分析三个层面进行了全局的公路网养护信息资源规划，并通过自身的开放共享和与业务应用紧密结合，使得该平台克服了单系统开发时代数据的封闭性、碎片化、数据无法在系统内得到自我验证、无法汇聚形成养护大数据的弊端。后台形成了集路网基础数据、路网结构数据、技术状况数据、养护工程数据、多媒体数据和空间数据于一体的养护大数据。通过建立养护大数据模型算法和挖掘分析，为病害成因分析、结构物安全状况评估、养护效果评估、养护资源优化分配、道路使用寿命预测等提供辅助决策支撑，使得预防性养护、精准养护、科学决策成为可能。