基于大数据技术的公路桥梁全寿命周期管理

李嘉楠

（河北高速公路集团有限公司青银分公司，河北 石家庄 050000）

0 引言

公路桥梁项目从最初的工程设计阶段直至项目投入运营后的维护保养等都是全寿命周期管理涵盖的流程。这种全新的管理理念对现有的道路桥梁管理概念进行了更深层次、更全覆域的拓展，秉持有效延长道路桥梁使用寿命的初衷[1]，对工程质量安全结构设计、项目建设及后期运行成本管控和项目环保效益等方面开展全寿命周期的管理。

1 大数据技术的应用优势

1.1 大数据技术简述

大数据技术是计算机技术、网络技术、人工智能技术等高新技术的融合产物，可对海量数据进行快速整理和检索，为关键决策提供可靠的数据支撑[2]。

1.2 大数据技术在公路桥梁全寿命周期管理中的应用优势

对于特定的公路桥梁管理背景，大数据技术的以下四项优势与应用需求背景高度契合。

（1）易于海量数据的管理

传统的公路桥梁设计建造过程中人工绘制图纸的方式往往造成局部设计彼此矛盾、设计无法满足实际需求等问题。应用大数据技术，通过建立完整的3D项目模型和仿真模型的完整数据库，对某些参数进行调整时系统可自动生成并修正其他参数，为项目设计提供可靠的数据决策参考。

（2）善于多样化数据的处理。大数据平台有着多样化的数据接口。其中，有以传感器为代表的设备采集到的种类各异的关系型数据，也有来自互联网平台的以文字和视频为代表的半结构化、非结构化数据。大数据技术可以通过对不同数据接口进行定义，将多样数据分类存储和运算，提高数据的集约处理水平。

（3）满足数据快速处理的需求。大数据技术的应用可在极短时间内完成数据的采集、处理和后级分发工作，将交通违章类别、处理办法、执法凭证、违章提醒等信息与违章车辆车牌进行绑定，执法全过程的极高时效性为保障公路桥梁交通安全提供了可靠的管理手段。

（4）具备较强的信息筛选能力。大数据技术不但可以通过数据筛选条件的预设提高有价值数据的获取能力，还可以通过挖掘数据间的潜在联系，深入挖掘数据价值。

2 公路桥梁管理中面临的数据管理需求与困境

2.1 公路桥梁的数据管理需求

在公路桥梁的勘测设计、工程施工和运营维护三个环节中，数据管理需求有着不同的体现形式。

（1）勘测设计中产生的数据管理需求。红外测绘与雷达测绘技术彻底改变了传统测绘方法准确率低、勘探不全面、数据体现不直观的缺陷。以BIM技术为代表的新型建筑设计软件将传统的建筑设计以数字化形式进行设计文件的结构化重塑，将建筑设计带入更高的数字化水平。

（2）工程施工中产生的数据管理需求。在施工作业中，项目经理和工程监理人员不但需要依照计划建设任务和施工流程指标要求对现场施工进行细致监管，也需要对重点工程进行视频录制并及时上传备份。

（3）运营维护中产生的数据管理需求。智慧交通管理系统相关设备会产生大量的实时监控数据，施工项目的施工计划、工程造价、合同文本等重要数据也需要进行妥善存储。

2.2 公路桥梁的数据管理困境

总体而言，当前我国公路桥梁全寿命周期管理还存在较多的数据管理困境。

①并未针对公路桥梁建设项目建立统一的数据平台。由于公路桥梁建设地域广、时域长、数据源的类型各异，有必要针对不同格式的数据进行高度集约的存储和分析管理。

②亟需提高针对非结构化数据的处理能力。传统的关系型数据库在面对文本、音频、视频等数据格式时，无法深入挖掘数据资源的内在价值，数据的价值难以转化。

③公路桥梁工程缺乏可靠的管理决策数据支撑。当下成本进度管理评价体系中尚缺少对公司商誉、环境影响等重要方面的考量，极易引发工程超支、社会舆情等风险点。

④公路桥梁保养维护工作机制相对落后。在传统的公路桥梁监控系统建设中，并未建立全面完善的视频信息挖掘机制。此外道路巡检造成了大量的人力物力资源浪费，道路养护成本难以得到有效的抑制。

因此，我国现阶段公路桥梁的数据管理存在较大的优化空间，大数据技术应用将会实现公路桥梁全寿命周期管理水平质的提升[3]。

3 公路桥梁全寿命周期管理中大数据技术的应用

3.1 建立大数据平台

为满足公路桥梁全寿命周期管理的数据需求，需要建立满足快速数据处理能力、多样化数据接口的更为先进的人工智能数据管理平台。平台在实现数据收集、处理和分发等基本功能的同时，对不同类型业务产生的数据进行更为合理的存储。同时，将所有公路桥梁工程全生命周期管理信息进行录入，建立庞大细致的模型库，为后期工程提供有效参考[4]。结合企业信用、企业商誉等信息，面向所有建设原材料、建造设备供应商开展参考指标更为全面的竞价信息评价，为相关资金管控提供决策依据。

3.2 完善项目流程电子化管控机制

通过完善定制化的电子化管控机制，在公路桥梁全寿命周期中实现对施工进度、工程质量、工程造价等内容的科学依规管理[5]。

电子化管控将从三个方面提高公路桥梁的项目成效。①提高项目建设的透明度。通过实时上传项目施工进展，为所有相关方提供更为详细的施工监管凭据。②实现对项目工程造价的有效控制。针对施工现场作业的视频录制等数据的自动化分析，及时排除施工中存在的问题和风险点，为施工现场提供更具实际意义的指导方案，提高项目施工效率。③落实公路桥梁项目责任制管理。基于大数据技术的公路桥梁施工管理将所有关键信息进行实时上传与公开，统一处理项目施工数据、项目资金数据、项目公文流转数据等重要数据。严格的责任一键溯源机制将整体提高施工作业质量安全。

3.3 制定更广更深更远的数据管控策略

功能涵盖广泛的硬件资源是大数据平台正常运行的有力支撑。通过完善专用通信网络、道路交通数据信息采集、设计勘测设备等硬件建设，为数据管控策略提供更为丰满的拓展空间。首先，广拓数据采集资源池，横向打通道路交通相关行业的信息沟通渠道，实现更为全面的公路桥梁全寿命周期管控。其次，深挖数据价值创造更大的经济效益提升空间。对路面、桥面等建筑主体进行状态识别，尽早开启公路桥梁隐患养护工作，降低后期深度维护造成的成本损失[6]。最后，通过预测为相关决策提供参考。结合视频采集和气象预报等多种信息，为未来施工相关作业计划调整提供详细的参考，实现对项目工程进度和项目成本预算的有效控制。

4 结语

本文结合当下公路桥梁管理中面临的数据处理难点，介绍了大数据技术在公路桥梁全寿命周期管理中的应用优势，并提出建立大数据平台、完善项目流程电子化管控机制、制定优化的数据管控策略等三种大数据技术的应用方法，供相关从业人员参考。