智慧养护技术在市政设施综合养护中的应用分析

杨斯棋

(上海城投兴港投资建设(集团)有限公司， 上海 201306)

0 引 言

市政基础设施是城市基础设施的重要组成部分，在城市经济和社会发展中处于基础性和先导性地位，主要包括道路、桥梁、排水系统、照明系统、园林、环卫系统、地下公共设施及其他附属设施等。近年来，随着城市建设规模的不断扩大，市民对居住环境的要求不断提高，市政基础设施管理和养护工作的重要性日益突出。

传统的市政基础设施管理主要采用按道路、环卫、绿化和市容等不同设施分散管理的方式，存在多头管理、职责不清、管理效率不高和管理作业对交通的影响较大等诸多弊端，造成了很大的人力和物力资源浪费。在此情况下，如何通过综合管理、一体化养护的模式，达到管理资源集约化投入与社会效益规模化产出协同、养护一体化运行与作业专业化实施协同的效果，进而建设更整洁、更宜居的城市环境，成为了一个迫切需要研究的课题。

1 上海市在综合养护方面所作的探索

2008年，上海市开始在多个行业进行综合养护管理的尝试。2019年7月，上海市人民政府办公厅印发《关于进一步加强本市城市维护工作若干意见的通知》(以下简称《通知》)，在总结近年来在道路、绿化、环卫和水务设施养护作业市场化改革等方面取得的经验的基础上，提出针对各类设施的特点和养护要求实行差异化的市场化机制，并提出探索推广综合养护，研究制定综合养护管理办法，打破行业条块分割限制，将区域性较强的设施打包，实施综合养护和管理，以提高养护效率。

《通知》发布之后，上海市多个区、多个行业管理部门开始逐步探索综合养护管理模式，内容涉及道路、桥梁、排水、路灯、绿化、环卫和河道养护等。探索的内容由单个行业内的多类设施综合养护管理逐步过渡到跨部门、跨行业的综合性养护管理。截至2021年2月，上海市政府采购平台共发布了38个综合养护类招投标项目，综合养护内容覆盖的范围越来越广。由此可见，道桥、路灯、绿化、环卫、排水和照明等项目的“多位一体”综合性养护不仅是城市管理模式的创新，更是养护行业发展的趋势。

2 市政设施综合养护中智慧养护技术的应用需求

综合养护不仅能实现跨部门的信息共享和业务融合，以及跨部门、跨系统、跨业务、跨层级、跨地域的协同管理和服务，有效实现资源整合和信息共享，提高养护管理效率和资金使用效率，而且有利于统筹开展指挥调度、突发事件响应和应急处置等工作，加速升级养护管理体系和安全保障体系。

随着信息技术的飞速发展和管理模式的不断创新，市政设施养护管理的数字化、信息化和智能化需求日益提升，传统的养护技术和装备已很难满足养护工作的各类需求，迫切需要采用新的技术和装备，解决发展过程中存在的困难和问题。只有不断提升养护技术，才能充分发挥综合养护管理模式的效能，提高养护管理效率和资金使用效率，实现智慧养护的目标。

近年来，大数据、物联网和5G通信技术等新一代信息技术得到了快速发展，市政设施养护行业随之变得越来越“智慧化”。从底层设施感知到自动巡查，甚至到智慧决策，综合养护在不同层面，以全面感知、深度融合、主动服务和科学决策为目标，与现场作业和流程管理相配合，使市政设施具备感知、互联、分析、预测和控制等能力，以充分保障基础设施的效能，提升系统的运行效率和管理水平。

3 智慧养护技术应用趋势分析

3.1 物联网快速感知和在线监测

对于综合养护来说，物联网技术能使市政设施养护过程中的人、物和事等方面的信息更直观、精准，改变以往人力监管情况下存在的车辆和人员监管不到位、调度不及时和考核不规范等问题。物联网技术能实现对市政设施运行情况的实时监测，实现智能感知和智能预警，为养护管理提供智能化决策。借助感知设备，能实现对市政设施养护过程的自动化记录，实现基础设施巡查作业信息化，实现对养护过程的在线监管，督促养护人员到位巡查。随着城市感知设备的增加，市政设施养护管理将由传统的管理模式向高效科学的新管理模式转变。

3.2 遥感与地理信息系统一体化客观反映

遥感是对空间数据进行采集和分类的有效工具，地理信息系统(Geographic Information System,GIS)是对空间数据进行管理和分析的有效工具，两者是空间信息的重要组成部分。遥感获取海量空间数据有赖于GIS的有效管理和共享，同时利用GIS强大的空间分析功能提取深层次的专题信息，全面提升影像数据的利用价值。市政设施一般分布在道路沿线和其他特定区域内，对位置的精确度有很高的要求，遥感可实现市政设施准确定位和信息一次采集，并在GIS地图上直观地表达。

针对市政设施，综合应用遥感和 GIS，将不同市政设施的矢量数据、地址数据、三维数据和影像数据等反映在一张地图上，实现对各类数据的综合分析和处理，以及一张图和养护管理区域集成管理，在地图上对有关静态信息和动态信息进行更新查询，满足智慧养护需求，为市政设施养护提供及时有效的基础时空信息服务。同时，通过地图数据将人员管理信息和设施信息等展示在一张地图上，实现部门协同、信息共享，打造智能养护一张图，为布局规划、日常巡检、设施养护、安全监管和应急指挥调度等业务的辅助决策提供科学支持，准确定位养护管理区域，提高业务办理的效率和质量。

3.3 无人化巡查与自动化作业

随着市政基础设施运维要求的逐步提高，简化巡检过程、提高巡检效率成为了巡检领域无人化机械设备发展的重要方向。目前，养护行业正在试点应用高精尖的无人技术解决养护行业面临的人力成本高、安全风险大和作业效率低等问题，实现低成本化、数据化、可视化、系统化和专业化管理。

无人化设备可将空间数据与反映养护属性的主要数据紧密结合起来，进行智能化处理和形象化展示，通过获取GPS等系统的数据，实现对养护作业和车辆的实时监测与调度管理。利用多样化的机械化设备，结合先进的定位技术，辅助人员迅速、高效地完成现场作业，提高养护作业的技术水平，降低对道路交通和周边作业环境的干扰。未来，还将借助无人驾驶领域智能设备上的大量传感器，充分收集巡查过程中采集的环境温度、路面温度和碾压速度等信息；通过大数据分析，优化自动化作业的模式，保证养护巡查工作及时、准确地反映市政设施的实际状况。

3.4 大数据辅助决策与互联网+

在未来的市政基础设施养护工作中，基于各种物联网技术、无人化巡查和视频分析手段不断采集养护数据，通过大数据分析技术建立设施运行状态识别模型和养护资金需求分析模型，深度挖掘各类数据的变化规律，为管理者提供决策依据，实现设施养护精准化、决策智能化和能力体系化，最终实现智慧养护体系的落地。

基于智能检测、全球定位系统(Global Positioning System,GPS)导航和车载视频传输等技术，市政基础设施养护能实现“互联网+”监测、“互联网+”检测、“互联网+”调查和“互联网+”决策等，结合云平台，制定养护的公众参与、资源优化配置和过程监督等制度，推进养护精细化和智能化。

3.5 管理数字化与场景仿真

在未来，市政设施养护将朝着加强全寿命周期养护管理的方向发展，市政设施管理将实现规划、设计、建设、竣工和养护期间的所有资料数字化管理，借助BIM(Building Information Modeling)等技术建立数字化模型，形成数据、图片、视频和三维模型等数字化档案，为设施养护的多角度、多方式应用提供丰富的数据支持。

基于已建设施的BIM模型，将日常养护和养护工程等方面的数据录入该模型中，充分利用BIM数据进行病害原因分析和养护方案设计等，并结合养护管理需求建立不同场景的应用仿真模型，通过反复演练进行诊断分析和现场回放，为决策实施和应急管理等提供预演、预测的平台和分析手段，以更高站位和全新视角构建城市空间治理模式,创新城市养护管理模式。

3.6 智慧养护一体化云平台

综合养护一体化云平台依托互联网、物联网、云计算、大数据和空间地理信息技术等新一代信息技术，以行业相关标准和规范为依据，涵盖市政设施在线监测、养护计划、养护巡查、资产管理、技术状况评定、科学决策和绩效考核等业务数据，对人、物和事进行整合管控，以更加精细和智能的方式实现市政设施养护管理和决策的智慧化。

平台通过数据采集和共享，建立统一的数据库集，厘清海量养护管理数据的内在关系，实现数据整合、集成、存储、管理、服务和查询，解决数据分散存放、不ー致和难以共享的问题，彻底消除“信息孤岛”，实现业务协同化和决策科学化。

建成市政设施一张图，覆盖道路、桥梁、河道和绿化等领域的全部设施，继承管理档案、检测数据和实景照片等资源，为设施养护管理提供信息支撑。通过地图数据将人员管理信息和设施信息纳入一张地图上，实现部门协同、信息共享，打造智能养护一张图，为市政规划、日常巡检、设施养护、安全监管和指挥调度等业务的辅助决策提供科学的支持，准确定位养护管理区域，提高业务办理的效率和质量。

平台提供养护业务涉及的多个场景使用的基础设施,以及信息安全保障、数据共享交换、大数据分析挖掘、软件支撑、应用业务和运维保障服务，推进信息系统向集约化和云服务模式转变，实现养护业务信息化管理，提高数据的管理和共享水平，最终实现养护工作信息网络化、数据标准化、资源合理化、业务规范化和决策科学化。

4 结 语

综合上述分析可看出，智慧养护是指在设施全寿命周期理论的基础上，充分借助新一代信息技术，集成人员、业务、技术、装备、数据和模型等，实现对设施养护的全过程、全要素、科学化、智能化、主动式和预防性管理。随着技术的不断发展和管理的日益精细化，智慧养护还会在很多方面与市政设施综合养护有机结合，提升设施管理流程的科学性，极大地提高城市管理的效能和水平。