公路智能化发展趋势及日常养护智能控制体系设计研究

（凉山州布拖县工具养护事业发展中心，四川 凉山 616350）

1 智能养护及公路养护智能控制体系概念分析

1.1 智能养护概念分析

公路智能养护是综合利用目前先进的信息化技术，在全周期管理理论指导下集成技术、人员、设备、模型等实现公路养护全过程管理，实行主动性、高效性、智能性的预防性养护管理。

1.2 公路养护智能管理体系概念分析

公路养护智能管理体系即通过利用GIS、大数据库等先进信息技术，实现集公路日常状况的巡检、评价及预测、实时监控、具体养护计划制定、实时调度养护车辆及人员设备为一体的智能管理体系。

2 公路智能化发展趋势探索

2.1 自动化作业与数字化存储

随着公路数据采集的更加全面，养护所需原材料日益标准化、养护装备更加科技化，施工方案制定更加快速化、专业化，为公路养护自动化作业提供了充足的条件。目前，借助BIM等现代化信息技术软件，可以将搜集的道路路面信息进行综合处理，在实现道路表面的坑槽处理，表面裂缝维护处理上，快速自动制定出养护方案，确定出所需要养护材料类型及数量，进而计算出所需的养护装备型号及规模，并可以对施工过程的组织顺序，安全防控设施以及施工过程中实时的进度监控提供自动化管理，减少人为干扰，大幅度提高了养护工作效率。

在传统的公路养护过程中，一般以公路建设后的竣工存储资料为养护开展的基础数据，但在目前公路养护日益复杂的背景下，传统纸质材料不易查找，信息存储不全面的劣势日益凸显。在这种情况下，公路养护数字化存储日益重要，借助数字化模型，将公路建设自前期立项、可研开始的前期阶段到最终的竣工验收的全周期数据进行存储，涵盖设计施工图纸、施工记录，监测数据等一系列材料，借助航拍、三维等技术形成数字化模型，为后续养护提供基础。

2.2 仿真形设计与模块化制造

现阶段，公路设计行业信息化发展迅速，但在可视化程度以及与施工的关联方面较为欠缺，所以在未来的公路养护发展中，仿真化设计发展迅速，通过整体化设计、实际运营模拟，真正实现公路养护施工前对施工过程进行全方位模拟，将前期设计前段与后期施工阶段有机结合，提高了设计阶段在养护全周期内的作用。

随着公路养护方案日益标准化，规范化，对于养护施工材料的要求日益清晰，在未来的公路智能养护领域中，根据数据化平台对于公路病害数据的监控采集，进而依照设计方案确定养护材料，进而对材料产品进行模型定制化工厂制造，将各组件有序拼装，大幅度缩短了材料生产周期，提高了养护工作效率。

2.3 全景化感知与大数据决策

公路养护方案的确定离不开全面可靠的检测数据的支持，未来在公路养护领域将借助各种现代化信息技术，对道路交通通行状态、公路实施状况、道路周围环境变化以及施工建造质量等建立感知体系，通过固定化以及移动化监测相结合的方式，实现信息化的全景公路行业感知体系。

传统的公路养护方案决策主要依靠专家经验进行人为决策，决策容易出现偏差，在未来决策中会主要依靠大数据分析进行决策。在广泛全面的采集准确的公路信息后，结合病害道路的病害类型、病害级别、养护历史、路域环境等养护相关数据，制定科学合理的日常养护计划和紧急养护工程计划，实现基于大数据决策下的综合公路养护体系。

2.4 全方位应急与精准化服务

利用BIM、三维等信息技术建立公路数字化信息模型，借助北斗卫星、无人机技术等建立公路行业全方位的感知体系，通过加强不同部门之间的数据分享建立不同部门信息共享平台，形成综合性的公路行业风险应急处理体系。借助感知系统对危险因素进行采集，通过大数据技术进行快速方案决策，制度有效的应急措施，快速调集不同部门加以配合联动，做好对危险突发事件的快速应急。在灾后对于危险发生的原因，处理过程建设应急处置模型，以此为基础提前制定后续养护处理方案，大幅度提高了公路应急处理的效率。

公路领域的发展是为了更好的服务于人民大众，应当逐步实现公路信息化服务平台，借助车载单台等媒介及时将不涉及隐私的公路养护、调流等实时信息加以发布，满足社会各类群众各自的出现需求，更好的为人民群众服务。

3 目前我国公路养护体系存在的问题

3.1 养护部门整体效率不高

在过去很长一段时间内，我国公路建设处于黄金时期，大量的高速公路以及低等级公路被修建，逐渐形成了全面完整的交通网，但相比于公路建设，公路养护工作重视程度较低，发展尚不成熟，行业内仍处于探索进步阶段。在公路养护部门人员的配备上，主要（基层）缺乏专业性的养护技能人才。老一辈的养护技术已跟不上现代交通的发展步伐。在偏远山区养护部门所采用的养护技术上，技术先进程度低，养护质量难以保证，造成养护后容易出现重复病害问题，病害无法得到根本性养护解决，整体工作效率不高。

3.2 人工操作效率低下

在以往的养护工作过程中，多以人工巡检或是机器检测后的人工数据整理，需要填写大量的巡检报表、病害汇总表、养护进度表、检测状况表等数据表格，进而对大量的纸质报表进行分析整理，需要耗费大量的人力及时间来完成，并且由于人工整理不可避免的疏忽性，使得最终整理结果普遍存在着一定的不准确性，养护工作效率十分低下。

3.3 养护体系缺乏规划性

受传统工作思维以及地区资金情况的影响，加之我国道路网密集，公路数量庞大，在我国很多地区的公路养护中仍是出现病害问题后才去进行养护工作，十分缺乏主动预防性的日常养护计划。在部分地区的公路养护管理中，虽然制定了日常养护计划，但计划制定的水平较低，缺乏系统性，并对养护工作完成情况缺乏评价，难以根据实际公路情况变化对计划及时加以调整。

3.4 建设、管理、养护权责划分不明确

在我国，公路作为基础设施建设的重要部分，主要有政府主管部门进行投资建设，在后期的管理及养护工作中，仍是由相关部门进行负责。在这种建设、管理、养护工作集中的情况下，权责划分不清，养护工作没有明确的部门负责，养护计划难以被有效开展执行，且一旦发生安全事故，难以实现责任追究。

3.5 智能化及机械化程度有待加强

目前在道路的养护工作中，尤其是偏远地区的公路养护中，先进机械化养护设备使用不足，养护工作效率不高。在养护工作中，智能化普及程度不高，在感知系统等数据采集方面仍不全面，难以为后续决策工作提供充分的数据保障。

4 高效公路智能养护体系的发展趋势

4.1 加强养护决策智能化与科学化

通过建立全面的智能感知系统，对公路病害的规模、类型、周围环境等信息进行全面采集，进而通过BIM等信息技术搭建病害预测模型，加以智能分析公路运行状况，最终对不同路网道路状况进行评价预测，制定必要的日常养护工作计划，当严重病害出现时，借助大数据模型快速制定养护决策方案，提高决策的智能化。

4.2 加快GIS技术的普及运用

公路病害问题的出现与其所在位置的地理环境、气候条件息息相关，在后期日常养护方案及紧急养护措施制定过程中必须对公路周边地理信息进行把握，因此要加强在公路养护工作中GIS技术的运用。通过GIS技术将公路运转状况等信息与所处地理要素相关联，使得在养护决策时通过此技术既可以查询到不同路段的公路属性，也可以利用路段编码对路段对应的地理信息进行查询，实现了将检测系统所检测到的道路病害信息显示在可视电子地图之中，有助于养护工作人员直观的对公路病害状况加以分析，进而大幅度提高了决策工作的科学性。

4.3 借助新型科技提高决策检测精度与效率

实现养护决策科学高效化的前提使对道路状况数据有着清晰全面的把握，进而为养护决策提供基础。一方面，要加强巡检工作的机械化程度，对于巡检工作内容进行整理，积极引入相关机械设备，投入到巡检工作之中，减少人为检测过程中检测不准确的影响，提高检测数据的准确性。另一方面，在日常养护巡检车辆上，除了配备全球定位系统、高精度摄像仪器之外，增加红外线感应、高准度传感器以及超声波感应装置，提高养护设备的科技水平，从而将不容易探索到的病害状况加以收集，大幅度提高养护工作中自动检测的全面性。

5 公路日常养护智能控制体系设计

5.1 公路日常养护智能控制体系养护流程研究

公路日常养护智能管理体系基于公路全周期角度加以展开，对养护周期全过程进行整体把握，如图5.1所示。第一步，借助GPS定位技术、超声波技术等制造先进化的日常巡检装备，对公路路况信息进行采集。第二步，借助大数据分析系统，对所采集的数据信息进行分类整理，对目前路况的性能加以评价。第三步，结合路况性能评价状况，建立相关的预测模型，对路况性能加以预测。第四步，根据路况性能预测结果，结合道路所处地理环境状况以及自身养护条件状况，提出不同的养护方案，并通过BIM等技术对不同养护方案的效果加以分析，最终对养护计划决策。第五步，根据养护计划决策情况，实施日常养护计划，开展定期养护与临时检查相结合的方式，及时对日常养护中发现的特殊情况进行收集整理，上传到数据系统之中。第六步，对日常养护工作中收集的信息进行整理分析，结合前几次的数据结果进行前后纵向对比分析，对于出现的异常情况及时分析采取措施。另外，结合道路等级、使用年限等建立相同类型道路数据库，将养护数据结果进行横向对比分析。第七步，根据养护结果分析情况，在后续的路况信息采集中加以特殊安排，提高路况信息采集的针对性，有助于提高公路日常养护智能管理体系工作效果。在整个公路日常养护智能管理体系中各模块功能范围。

5.1 日常养护监测系统分析

日常养护监测系统主要作用为搜集整理所以的道路日常养护信息，涵盖了实时的道路状况信息，历史路况信息、空间信息、道路周边绿化信息、桥梁及隧道的实时感应信息、道路所处地区天气状况信息、气象条件信息、养护设备工作状况信息，养护材料使用状况等一系列信息。例如雾天会对检测车的工作造成影响，通过养护监测系统可以实现根据监测数据确定巡查车辆安全车速。

5.2 日常养护决策系统分析

根据日常养护监测系统所检测到的一系列道路养护相关信息，通过大数据系统、智能决策算法等高科技决策技术，制定各条道路不同路段的日常养护工作计划，通过定期的养护工作实现道路状况始终处于良好状态。另外，养护决策系统应当根据监测系统所提供的数据变化，及时对日常养护计划加以调整，从而不断适应新的路面状况。

6 总结

随着现代化信息网络技术的发展，公路养护工作逐步与互联网、物联网相接轨，公路发展朝着全景化感知、大数据决策、自动化作业、数字化存储、全方位应急、精准化服务等方向发展。在目前的公路养护体系中仍存在缺乏系统性、效率低下等弊端，需要在日后依照由日常养护监测、决策、调度系统组成的日常养护智能管理体系积极开展工作，实现公路养护工作的高效有序进行。