提升养护管理系统智慧化水平的研究实践

2021-05-20北京交通大学海滨学院刘恩阳

交通建设与管理 2021年1期

关键词：路面公路应急

文／北京交通大学海滨学院刘恩阳

关键字:养护；管理；智慧化；一体化

1 背景

近年来，中华人民共和国交通运输部发布的《关于推进智能交通发展的行动计划(2017-2020 年)》公告明确提出了重点任务: 推进交通运输基础设施的智能化管理。……加强公路养护决策……。

图1 整体框架图

河北省公路作为“京津冀交通一体化”的重要组成部分，服务于北京的经济、文化发展，目前大部分公路仍是传统管养模式，区域间、部门间公路管理业务应用不能实时共享，行业信息化水平较低，财政资金得不到有限监管。与此同时，河北省已建设了“N+14+N”云计算服务体系。

为了管理好、养护好、运营好全省公路网络，并向社会公众提供精细化、个性化、多样性的服务，就必须发展智能交通，利用先进的信息技术改造和革新传统的工作方式，将全省各级公路管理部门和相关企事业单位集中于统一的信息化协作平台，各取所需，满足不同层次管理和服务需要。同时，通过统一的流程化管理，将公路行业管理的各个环节联系起来，促进纵向和横向业务之间的有机协同，提高公路管养工作效率。

本系统依托河北省政务云，利用云计算、大数据和GIS等先进技术；依据养护管理的国家政策、标准和规范，以实现公路养护由损坏维修转为养护预防为目标，以养护评价决策的科学性和日常管理工作的高效率为重点，以全省路网信息数据库为基础，以信息化、智慧化为牵引，以网络信息技术、智慧决策为手段，推送现代信息技术与公路养护技术的全面融合，建立了全省各级养护部门联动，全路网融合的现代智慧化信息管理平台。

2 总体设计

系统的整体框架图如图1 所示.

按照交通运输部的相关要求，结合本省公路养护实际情况，本系统的实施策略如下：

（1）开发基于手持移动终端的公路智能化养护管理系统，实现了路况巡查、路产管理、数据采集的数字化、快速化、动态化，提升公路养护决策科学化水平，促进养护、路政、应急、出行服务等业务的协同管理和公路养护管理信息化水平的提高。

（2）按照统一的布局原则和技术要求，继续补充建设完善外场终端监测监控信息采集终端和信息发布终端，逐步完善本省智慧公路养护管理平台前端数据采集与外场信息发布终端系统建设。

（3）创新养护管理模式，依托路网基础数据，利用GIS、大数据、智能终端、AI 等先进技术，加快推进“互联网+”融合创新发展，基本形成公路行业统一、开放的信息管理与服务体系。

3 功能设计

图2 功能框架图

3.1 养护计划管理

公路的养护计划是养护业务闭环的起始，本系统分为中期的年度计划和短期的月度/季度计划。

模块的功能主要包括河北省各养护管理单位逐级报送养护计划数据，系统自动进行汇总和存储。上级养护管理单位按照不同的数据权限进行统一查询。

3.2 日常养护管理

日常养护管理主要实现基础设施的日常养护工作和机电设备的养护工作的业务流程的信息化。基础设施的日常养护工作，包括保洁、绿化和路面小修工程，机电设备的养护工作主要包括隧道机电设施的维护和安全。养护业务流程的信息化包括养护日常业务处理、养护业务数据查询和相关的业务管理功能。满足河北省三级养护机构对日常养护业务和养护业务数据的管理需求。

日常养护业务流程如图3 所示.

日常养护管理包括道路巡查、病害发现、任务调度、维修工作、小修验收。

图3 日常养护业务流程图

3.3 桥隧养护管理

养护单位按要求的频率对负责桥隧开展经常性检查工作，支持养护单位采取在线录入/移动终端系统现场录入进入系统，实现养护单位对经常性检查表的结构化保存。桥梁和隧道的经常性检查分为桥隧检查、上报、调度、维修、作业和验收流程。

养护单位按要求的频率对负责桥隧开展定期检查工作，养护单位在线录入检查结果，实现养护单位对定期检查表的结构化保存。

基于“一桥一档”和 “一隧一档”的管理模式，实现了桥梁/隧道基础数据、桥梁检测数据、历史病害数据、技术状况评定数据的查询等功能。同时，也可关联桥梁和隧道的养护管理数据进行综合查询。

3.4 养护应急管理

主要是实现对公路突发事件、水毁塌方、冬季除雪除冰等应急保畅工作进行管理，以提升公路运行应急保障水平。模块功能主要包括养护应急预案启动、养护应急处置、养护应急指挥调度和养护应急统计四个部分。

3.5 养护评定管理

根据交通运输部的公路技术状况标准，评价内容包括路面、路基、桥隧构筑物和沿线设施，路面分为沥青路面和水泥路面。功能主要包括路面技术状况调查、路面技术状况检测和路面技术状况评定三个部分。

3.6 养护评价管理

养护评价管理是通过特定的周期对公路养护工作成绩的检查和考核，确保公路路容、路貌和路面技术状况良好。模块的主要功能有：考核评分、考核报告、重大养护情况三个部分。

3.7 养护专家库管理

建立公路养护专家库，整合养护诊断数据，总结出一种产生式和数据库技术相结合的基于数据库的产生式知识表示方法，同时将在各管养单位遇到的公路“疑难杂症”，记录已处理过得典型问题方案，形成自己独有的资源库，为以后增加的桥梁隧道养护及管理建设可靠的技术支持。

3.8 统计报表

基于 “管”、“养”业务为根本诉求，以“提升管理水平、推进科学养护、强化部门协同、提供优质服务”为重点，以“覆盖全面、体系完整、功能协调、数据共享”为根本要求，为实现公路养护数据整合共享，提高业务管理水平，辅助行业管理部门科学决策，预留高速公路和农村公路养护管理业务数据接入、交互和共享的服务接口。统计报表是基于整合接入的相关养护业务数据进行的统计。

3.9 决策分析

结合公路养护工程专家库资源，运用人工智能等手段，实现包括路面状况分析、养护情况分析、养护计划分析等辅助决策内容。

（1）路面状况分析

根据不同的需求，对各指标的评定结果及评价等级进行统计分析。例如：按路线、管养单位进行统计范围的划分，统计各评价等级的里程数及比例，优良路率、次差路率，绘制饼图或柱状图进行直观展示等。

（2）养护需求分析

根据养护业务的不同需求，对日常养护巡查的情况进行统计分析。例如：按行政区划、按月/日进行统计范围的划分，统计路面、桥梁隧道的巡查率、轨迹率、巡查考核排名等。

（3）养护计划分析

从时间、空间两个维度实现养护计划的统计分析。

3.10 数据管理

数据管理主要包括养护病害类型管理、养护项目管理和管养路段管理、工料机管理和日志查询。

3.11 养护移动端APP

建立一线养护人员移动终端系统，加强一线养护工作的时效性，达到各级人员（单位）实施沟通的目的。加强河北省上级养护管理机构对下级养护业务工作的及时管控。主要功能包括养护日常巡查、经常性检查两个部分。

它利用移动终端系统填报各外业采集数据，移动终端系统支持实时填报，基于移动网络或者互联网良好通信环境，通过调用应用系统接口服务，实时上传外业采集数据至公路日常（应急）养护管理数据库中，同时可在公路日常（应急）养护管理系统中可对报送数据进行处置、查询等操作。

3.12 公众服务号

公众服务号主要发布内容包括实施路况、实时交通、公交站点、长途客运、停车诱导、维修驾培、实时公交、邮政快递、节假日公告等内容。

另外原微信小程序功能，也融入到公众号中实现，从操作人员角度上更加简便、快捷。即实时上传外业采集数据（gps信息、病害位置、病害照片等简单描述）至公路日常（应急）养护管理数据库中，同时可在公路日常（应急）养护管理系统中可对报送数据进行处置、查询等操作。

4 创新实践

4.1 基于私有云架构的云养护

系统部署在河北省统一的政务云上，而没有用传统的建设数据中心和软硬件资源采购的方式。其技术架构也采用了微服务的架构，能够在政务云上硬件资源池随需分布式扩展，总体上节约了信息化的软硬件投资，有利于统筹建设、统一运维、随需而用、节能环保。

4.2 省、市、县三级统一用户权限

系统在前期的详细设计时，统筹考虑了河北省、市、县三级公路管理机构的养护需求。通过设计的系统功能权限和数据权限分别从不同的两个维度进行了精细化地控制。这样，基层的养护业务在进行时，其数据是“鲜活”的，保证了领导决策的及时性、有效性和准确性。同时，由于是统筹建设，节约了资金投入，也避免了“数据烟囱”和“业务烟囱”的产生。

4.3 移动与业务应用的一体化

系统应用了“互联网+”的思路，对应于PC 端，在移动端也对应开发了轻量级的应用，使得基层业务人员能够使用手机或平板方便地进行填报和查询，也便于领导的移动办公和快速决策。

4.4 养护巡查的多媒体应用

系统应用了多媒体的方式，创新了移动端的养护巡查。如采用纠偏和矫正后的GPS 轨迹进行养护巡检路线的检查，采用现场照片和语音的方式进行病害描述内容的丰富，采用经纬度转桩号的方式显示当前点的电子桩号，采用二维码的方式进行一桥一档的查询等。这些方式均是传统养护没有，通过信息化、数字化、智能化的手段，为公路养护降本增效，提高了管理的智慧化程度。