基于微信的公路桥梁巡查数据采集系统的推广应用

李春明，张宝虎

(天津市公路工程总公司 天津 300201)

0 引 言

《公路桥涵养护规范》(JTGH 11—2004)将桥梁检查分为经常检查、定期检查和特殊检查[1]，《公路养护技术规范》(JTGH 10—2009)又提及日常巡查，“应加强桥涵的日常巡查。桥涵日常巡查是桥涵日常养护工作的重要内容之一，应予以充分重视，发现隐患或病害应及时处治”[2]，但没有检查频率等具体内容的说明。正在修编的《公路桥涵养护规范》(JTGH 11—2004)(总校稿)在原规范桥梁检查类型的基础上，增加日常巡查等类型，并且有比较详细的说明。由此可见，高频次的桥梁检查在桥梁养护管理工作中的重要性已得到重视。

目前，专业性强的定期检查和特殊检查，养管单位一般委托具有相应资质的单位进行检查，其数据采集系统已有一定的研究[3-7]，而经常检查和日常巡查(以下合称桥梁巡查)一般由养管单位自己负责，目前尚未有同时实现这两类检查的数据采集系统。因此，针对实现桥梁巡查的数据采集系统的建立显得尤为重要。

1 桥梁巡查简介

1.1 日常巡查

周期：根据桥梁重要性区分，重要桥梁每天1 次，次要桥梁每周1 次，恶劣天气增加检查频率。

方法：以乘车目测为主，发现病害下车采集。

内容：桥面及以上部分的桥梁构件，包括桥面铺装、伸缩缝、护栏地袱、人行道、桥铭牌、防抛网、声屏障等。

1.2 经常检查

周期：一般每月不得少于一次，对支座一般可每季度一次，汛期应加强不定期检查。

方法：人工目测为主。

内容：全桥步行可及的外观检查及桥梁结构异常变位情况。具体参见《公路桥涵养护规范》[1]。

2 桥梁巡查的意义

2.1 日常巡查

①交通过往运输车辆的杂土杂物等坠落物，过往机动车碎纸碎屑抛弃物等，会对桥面造成污染，对通行车辆造成安全隐患，其中砂砾、碎石块等块状坚硬物体撒落至模数式伸缩缝内，反复碾压会对止水带造成损伤，为保证行车安全及伸缩缝的正常使用，延长桥梁的使用寿命，日常巡查十分必要。

②桥梁遭受车船撞击等突发的偶然情况时有发生，通过高频率的日常巡查可较及时发现并处理，尽快恢复交通，保障通行顺畅。

③极端自然天气也是造成桥梁损伤的重要原因，例如大风过后，声屏障、防抛网可能损坏；雨雪天气过后，桥面铺装的裂缝病害很容易发展成坑槽病害，对行车质量及安全造成危害，故日常巡查很必要。

④冰冻三尺，非一日之寒，很多病害是由轻微病害缓慢发展形成的，日常巡查有助于检查人员对病害发展的观察，了解病害发展的过程，从而采取更加有效的措施进行预防。

综上，日常巡查主要目的是为保养工作及时完成，偶然事件、明显问题的及时上报，为桥面系病害的发展规律总结提供有效数据。

2.2 经常检查

①桥梁定期的、全面的外观查看，可以避免严重的桥梁病害产生，避免造成安全事故的发生。现今桥梁结构的设计，均考虑了充足的预警时间，而预警的表达一般都是通过外观的变形来实现的，故每月一次的检查可以满足预警现象的及时发现。

②经常检查的内容全面，需要时间更久，要求检查人员具有一定的专业知识，养管单位根据自然现象、交通流量、桥梁本身特点统筹分析桥梁的运行状况，判断桥梁的发展趋势，判断是否需要小修及预防性养护，是否需要进行定期检查。

综上，经常性检查主要目的为掌握桥梁病害发展情况，判断小修、预防性养护的可行性及范围，判断桥梁是否需要进行定期检查。

3 数据采集系统的实现

3.1 数据采集终端的选择

通过对比，最终决定选择可装载微信的手持电子设备，包括安卓系统和IOS 系统的手机及平板电脑，应用微信小程序实现采集系统的开发[8,9]。

①基于微信的小程序无需专门下载程序，只需要“搜索”或者“扫一扫”，就可以打开应用，不仅操作简便，内存占用也非常小，一般不超过2 MB。

②微信的使用普及率相当高，具有强大的用户群，不会给桥梁巡查人员增加任何负担。

③目前，市场上手持终端设备的系统几乎被安卓与IOS 完全占领，微信公众平台的系统开发又能同时适用于安卓系统和IOS 系统，可以避免开发不同移动应用程序所带来的各种问题。

3.2 采集系统的功能实现

桥梁巡查数据采集系统的主要应用人群是桥梁巡查人员。系统包含：桥梁信息模块、日常巡查模块、经常检查模块、数据统计模块、GIS 模块、字典维护模块、扫码模块、AI 试验室和个人设置模块。

3.2.1 桥梁信息模块

桥梁信息模块主要包含桥梁的基本信息、导航定位信息、二维码报修信息，并且可直接连接至新建巡查任务。其中基本信息又包括识别数据、结构数据、经济数据、病害数据、历年的技术状况、正侧面照及历月的经常检查数据；导航定位信息又包括桥梁定位及导航前往两项功能。

3.2.2 日常巡查模块

日常巡查模块界面包括巡查统计、新增巡查、巡查记录和饼状图统计。部件情况需根据实际检查情况填写，可手动填写，可选择选项。如：桥面情况的选项包括无、桥面不洁、坑槽、拥包、裂缝和沉陷；护栏地袱人行道情况的选项包括无、撞损、断裂、剥落、错位、缺件和油饰效果不佳；伸缩缝的选项包括无、伸缩缝损坏、混凝土破损、型钢变形、翘起和卡死；桥名牌、防抛网情况的选项包括无、桥名牌损坏、桥名牌丢失、防抛网损坏、防抛网丢失超过0.5 m 和形成安全隐患。

3.2.3 经常检查模块

该模块界面、操作与日常巡查界面、操作相似，只是检查内容更为全面，病害填写方式不同，巡查需要时间更多，专业性更强。病害填写方式包括拼写输入、字典项选择和语音识别输入。拼写输入就是直接拼写病害描述文字；字典项选择即每个操作人员预先储存几个自定义的选项，在进行病害类型选择和缺损范围选择时在字典项中选择，字典项可随时更改，适合常用病害使用；语音识别输入即将检查人员的语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入，该功能可节约操作时间、简化操作难度。

3.2.4 数据统计模块

数据统计模块集中体现了各种条件下的统计数据，包括：按照管养单位统计管养桥梁座数与总延米数，按照路线统计桥梁座数与总延米数，按照所在区域统计桥梁座数与总延米数，按照公路等级统计桥梁座数与总延米数，按照公路行政等级统计桥梁座数与总延米数，按照跨径分类统计桥梁座数与总延米数，按照技术状况统计桥梁座数与总延米数，按照拟定规则统计重点桥梁座数与总延米数，按照区县月度完成检查数量统计桥梁座数，共9 种统计形式。

3.2.5 GIS 模块

GIS 与其他信息系统最大的区别是对空间信息的存储管理分析，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略，具有实用价值。本系统可实现10、20、30 km 以内的养管桥梁显示，利于路线规划。同时，小程序采用基于GIS 的监督考核机制对桥梁巡查工作执行进行监督考核。

3.2.6 字典维护模块

添加字典项是为了在填写新增检查中部件信息时，能够提高效率。用户可将经常使用的文字添加到字典项，则在部件信息编辑时无需手工输入，直接选择即可。字典项包括负责人、记录人、缺损类型、缺损范围4 项。

3.2.7 扫码模块

扫码功能可以帮助用户快速获取桥梁信息。点击“扫码”，将桥梁的二维码放入扫描框中，即可识别出桥梁编号；扫码成功后，点击“桥梁信息”，查看该桥梁的基本信息。当二维码出现异常时，可进行报修，开发单位会根据实际情况进行维修调整。

3.2.8 AI 试验室

该模块是本系统的核心内容与主要创新内容，本系统初步实现了桥梁病害的自动化采集与识别，基于深度卷积神经网络建立桥梁病害图像识别模型，解决了桥梁病害图像的多病害自动分类与提取、易混淆桥梁病害自动辨别、桥梁病害误读排除等智能识别难题，从而有效地提高多病害识别的准确率、稳定性与适应性，提高桥梁病害数据的采集效率。

3.2.9 个人设置模块

个人设置模块包括当前单位、操作提示、使用说明、授权设置、字典维护、隧道管养助手、城市桥梁管理平台、意见反馈、切换账号和退出登录10 个选项。

4 应用效果评价

通过天津市东丽区、西青区、津南区、北辰区、武清区、宁河区、蓟州区、宝坻区、静海区、滨海新区共十区公路主管部门的应用，总结桥梁巡查数据采集系统的应用效果归纳如下：

①巡查数据录入具有及时性、标准性，确保了数据资料保存的完整性。②数据采集终端具有多样性，系统应用简易、便捷。③对巡查任务的轨迹及时间进行全过程记录，实现有效的监督。④巡查数据传输具有及时性，有利于桥梁维修的及时决策。

⑤现场巡查具有高效性，节约人员，节约时间。

⑥桥梁巡查系统的基础设置，确保了系统日常应用的安全、便捷和规范。

5 结 语

随着“互联网+”与养护管理的融合发展，激发公路养护发展的内生动力已势在必行。桥梁养管的全方位信息化、智能化的建立将是科学决策的基础。随着科学技术的不断发展，巡查数据的不断积累，基于巡查、定期、特殊检查数据的切实可行的决策分析将是今后的研究方向。