AI快检,“国评”的智能助攻

2020-08-17 03:50文/图
中国公路 2020年15期
关键词:巡查可视化病害

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2018年,交通运输部发布了《公路技术状况评定标准》,其中着重提到了要“加强公路技术状况检测工作”“推进检测自动化和智能化”,要求各单位要进一步完善自动化检测技术,鼓励在既有路况多功能检测装备的基础上,大力推广应用桥隧构造物自动化检测装备,应用可同步检测路面深层次病害、标志标线等指标的一体化检测装备,应用路面及沿线设施等公路病害智能化自动识别技术,不断提升公路技术状况检测专业化和自动化水平。早在《标准》公布之前,我国已有自动化路面智能快速检测设备的研究和应用,智能化快速路面检测车等新装备在养护工作的年度评价中发挥着越来越大的作用,为养护评价体系提供了重要的技术与数据支撑。

起势:AI引领智能养护新浪潮

依据我国公路路面设计年限,随着时间的推移和设施总量的增加,加上在公路建设领域长期以来的“重建轻养”观念,导致公路养护基础相对薄弱,养护任务艰巨,大量早期修建的公路陆续进入改扩建及大中修养护阶段,养护任务逐年增加,公路养护需求呈现快速增长趋势,面临着繁重的养护任务,加强公路养护已成为我国公路发展的当务之急。而现有的日常养护模式巡查效率低,巡查依靠经验,缺少科学养护、预防性养护手段。巡查结果可视化程度低,养护数据缺少沉淀,难以挖掘其中的价值。因此,路面检测的智能化、预防性养护的常态化、养护决策科学化,成为公路养护发展的大趋势。

AI快检产品作业场景

国省干线及农村公路的日常养护巡查,通常采用开车上路和人工步查两种方式。在实地调研中发现,开车上路巡查,车速一般保持在每小时四五十公里,路面细微病害很容易被错过,错失病害初期的最佳养护时机。同时,相关养护单位缺乏预防性养护计划,导致养护成本增加。而采用步查的方式全部依靠巡查人员主观判断,看清了问题,但效率太低,“把问题都记在脑子里”,无法形成可视化的病害数据。单单采用传统的人工巡查方式,小面积巡查、检修,无法满足检测路网路况的持续变化、根治公路病害问题的需求。

在这种发展趋势之下,南京中设航空科技发展有限公司研发了基于计算机视觉AI的路面养护智能快检产品(简称“AI快检产品”),帮助养护管理部门实现经济便捷的自动化智能快检,提供客观准确的检测结果,提供智能可视化的养护数据分析,并将其融入到日常养护巡查工作中。

变革:AI快检产品智能守护

AI快检产品由一个快速采集终端、一组AI智能识别算法、一套管理系统组成,是一整套用于日常养护巡查的经济、便捷、自动化、智能化的解决方案。便携式采集装置可在现有巡查车辆上快速搭载、无需改装、立即采集。一套设备成本不足4000元,平均每公里采集耗时2分钟左右,比人工巡查的效率高8倍至10倍(以人工步查速度每小时4公里至5公里计算)。

AI快检产品采用计算机视觉算法,能够快速、精准地识别路面病害问题。检测算法基于101层多卷积神经网络模型,深度学习训练,形成轻量化、高精度的目标检测算法模型。这套算法的特点在于快、准、全。识别每张照片只需0.5秒至1秒,准确率可达90%以上,还可识别横向裂缝、纵向裂缝、块状裂缝、龟裂、坑槽和修补等,已覆盖病害总类型的86.14%。实践证明,AI快检产品的图像识别算法已经可以识别日常路面养护小中修保养涉及的全部病害,并且随着训练样本量的提升,检测准确率还可再提高。

系统构成图

AI快检产品的软件系统是基于GIS技术的可视化分析系统。可实现一张地图展示全部病害数据,从宏观、中观、微观的角度浏览检测结果,查看病害照片位置。支持PCI指标计算与交互性可视化图表,可根据统计分析报表,量化病害数量及变化趋势,并利用历史数据,形成养护决策依据。

AI快检产品致力于将新技术应用于传统领域,创建公路养护领域智能化、自动化养护管理的新模式。AI快检产品从人工巡查变为智能巡查;检测结果以GIS路况可视化方式呈现,从难阅读、难处理变为直观、易懂、易处理的信息化数据,将智能AI技术和多终端技术与路面快速检测的行业需求,形成有效衔接,落地应用。

前景:养护大数据助力国评

全国干线公路养护管理评价工作(简称“国评”),是对全国公路养护管理5年一次的检验。即将开展的“十三五”国评将检查各省份公路养护管理工作的完成情况,总结各地好的经验和做法,加强交流学习,并梳理当前存在的问题和不足,为下一步制定“十四五”公路养护管理发展纲要和深化以补短板为主的供给侧改革打下坚实的基础。

当前,AI快检产品已完成第一阶段研发及产品发布,并在江苏省内通州、如东、海门、句容等多地应用,取得了很好的效果,结合实际应用反馈,研发团队对产品进行了全面优化,并进一步在南京、扬州、淮安、盐城等地开展推广应用,开展近6000公里农村公路的路面破损状况检测。AI快检产品正为江苏省内各基层养护单位做好“国评”前的摸底自查提供服务,有效助力江苏国省干线公路养护评价工作。

公路沥青路面主要病害类型

为提升产品识别精度,充分扩大试点范围,研发团队走访了江苏南通公路事业发展中心下属各分中心试点路段。一线人员普遍反映,经过简单的硬件和软件使用培训之后,便可顺利完成硬件采集设备的搭载、数据的导入,还能查看产品路况病害评价,具有很强的可操作性。南通市公路事业发展中心如东分中心副主任刘鹄表示,AI快检产品可在即将到来的“国评”中提供很大帮助,迅速加强地方公路预防性养护的能力。在使用AI快检产品后,如东县安排了5万多米路况裂缝灌缝处理,并对多次检测后数据发生明显差异的路段实施针对性路面养护,目前已处置了3200多平方米。AI快检产品契合市县级交通管理部门实际需求,全国普通国省干线超73万公里、农村公路超396万公里,势必存在大量常养护巡查需求。

AI快检产品标准化程度高,易于快速复制推广,适合在行业内形成产业化发展,适用于“国评”前各市县级交通管理部门的摸底自查。未来,AI快检产品将加快迭代升级,服务智能养护发展,努力提升智能养护的效率和质量,从专业化、绿色化、智能化等方面,引领公路智能化养护的发展。

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