浅析道路资产数字化智能巡检系统的应用

浅析道路资产数字化智能巡检系统的应用

涂宜豹

中铁电气化局集团第一工程有限公司 北京 100000

摘要：传统的道路巡检方式存在人工成本高、巡查次数多、巡查效率低等诸多问题，而且高速公路交通线路多，传统巡查手段耗时耗力，且面临的危险性可能造成二次事故，为全面提升高速公路巡检养护的巡检能力、安全性能、养护质量和管理效率,道路资产数字化智能巡检系统应势而生。

关键字：智能 巡检 资产 养护

一、应用背景

近年来，我国高速公路通车里程增长迅速，公路建设取得巨大成就，在满足群众出行需求方面成效显著，现阶段国家发展的战略重点正由大规模建设向大规模养护转移。随着公路养护规模的增长，养护工作的复杂度不断提高。传统的道路巡检方式存在人工成本高、巡查次数多、巡查效率低等诸多问题，而且高速公路交通线路多，传统巡查手段耗时耗力，且面临的危险性可能造成二次事故，往往会因为事故资料收集太慢而影响交通正常运行，并且对于其他车辆出行无法做到有效预警。

二、现状分析

现有的高速公路巡检主要是通过人工的方式对成百甚至上千公里的公路路产进行巡逻，反复仔细排查安全隐患，这种方式存在以下几个问题：第一，工作人员的人身安全得不到保障。现有的方式为发现异常情况时，工作人员下车到现场进行仔细排查和研究，在车速较高的高速公路场景下，会有较大的意外风险存在影响工作人员的安全；第二，非正常情况不能被及时发现和处理。由于人工方式耗时耗力，决定了日常巡查的频率有限，导致异常情况不能够在现有巡查次数的条件下及时发现，导致了事故甚至是二次事故的发生；第三，传统巡查方式成本较高，效率较低。随着道路里程的增加，任务越来越多，相关的成本和投入将成为管理部门的负担；第四，人工肉眼发现道路病害、图片文档统计繁琐，对于病害严重程度完全依靠巡检人员判断，容易产生遗漏，从而造成问题不能被全面准确的诊断与发现，留下潜在隐患。

三、系统应用介绍

为贯彻落实交通部关于交通领域的建设要求，促进道路养护的巡检智能化发展，把握好“人工智能”时代的机遇，充分利用好人工智能、云计算、边缘计算、车路协同、北斗定位和智能感知等技术，全面提升高速公路巡检养护的巡检能力、安全性能、养护质量和管理效率,道路资产数字化智能巡检系统应势而生。

1、系统构成

道路资产数字化智能巡检系统主要由路产分析平台、综合巡检智能终端以及道路资产数字化平台组成。基于高精度数字地图的制作，搭建边缘计算和云计算系统，实现路产异常的自动识别以及实时精准的上报，并将数据实时上传至巡检平台，实现路产状态的分析以及异常事件实时预警。

道路资产数字化智能巡检系统

2、系统模块

该系统主要包括三个模块：数据集合模型模块、训练模型模块和模型应用模块。

数据集合模型模块：专业一体式车载终端采集的图像数据、北斗数据和图像识别数据。

训练模型模块：用以对数据集合模型模块的数据进行分类学习，并将学习结果储存至数据库中。

模型应用模块：用以对监测车采集的道路信息经训练模型模块进行分析处理，将分析处理结果储存至数据库并发送至PC端或移动终端，并将异常情况及时上报。

3、系统主要功能

•道路全范围环境感知及检测

（1）提前构建道路多元数字空间，实现道路全要素语义化存储。

（2）机器智能识别道路资产、设施，实现路产自动化巡检。

（3）环境实时动态感知，精准捕捉异常突发事件，比如路面抛洒物、护栏弯曲、标牌破损、路面裂纹等。

•大数据分析辅助决策

（1）检测日志全部留档保存，方便工作人员进行作业的追踪以及闭环管理

（2）根据巡检数据及积累，自动生成日、周、月报，格式模板可定制，一键导出

（3）可按路段、路产、时间等条件实现多维度对比，自动化生成路产巡检数据分析报告，供负责部门决策使用

• 路产目标状况自动化分析及记录

（1）基于先级的神经网络模型和深度学习算法，实现目标状况自动化检测，实时输出分析结果

（2）基于北斗高精定位系统，准确记录异常情况位置，方便后续查找与处理。

•作业及人员管理

（1）实时获取巡检车辆作业安排和位置信息，监控作业情况。

2. 可分级别设置不同系统平台权限，方便进行日常管理

•搭建养护作业安全预警体系

（1）应用物联网数字智能锥桶，结合百度、高德、腾讯等地图数据无缝对接

（2）对道路日常养护施工、抢险作业情况实时视频监控，将养护作业信息提前发布，实时导航联动，引导过往车辆减速避让，减少拥堵和事故，实现道路养护公众参与

（3）提前识别闯入风险，主动预判，提前预警，就近提醒

（4）提高道路养护作业主动安全防御水平

•养护路产巡查病害自动识别采集

（1）自动采集分析路面有无影响交通安全的堆积物、抛撒物、油污、积水

（2）是否有新出现影响交通安全的坑槽、拥包等明显病害

（3）分析路面是否有坑槽、沉陷、车辙、翻浆、裂缝等病害，检查硬路肩、排水沟是否有开裂、裂缝、脱空等现象

（4）分析护栏机电设施是否有损坏情况

（5）检查绿化物是否存在缺失或者影响行车或遮挡标志标牌的现象

（6）实现公路及沿线设施破损情况的随时发现自动上报、快速跟踪维护、动态督查督办和全程监督评价

（7）解决传统巡检工作中人工巡查再登记录入效率低容易出错的情况

（8）实现高效准确自动化智能巡检

四、主要效益

1、经济效益

该系统建立了一套科学检测和决策体系，围绕路况快速检测、诊断分析决策，顺应国家“互联网+”产业政策及行业发展“智慧交通”的产业需要，呈现出显著的数字化、信息化、智能化特征。通过目标检测、语义分割等人工智能技术的应用，较传统道路巡检方案，异常情况自动化识别程度提升至90%以上，通过系统联动的方式，单个事件的发现到上报事件时间降低80%以上，带来整体巡检成本30%以上的降低。

2、社会效益

该系统可以极大的提升高速公路道路巡检和养护的准确率和效率，为及时准确发现异常问题加快处理进度有显著帮助；能够降低巡检的整体人力和物力成本，降低巡检人员的人身安全风险。

3、管理效益

该系统可以自动化的识别路产信息，并将将巡检的结果上传至云端，实时获取巡检车辆作业安排和位置信息，监控作业情况。同时分级别设置不同系统平台权限，方便进行日常管理。

对巡检人员来说，智能巡检系统在不打破原有巡检流程的前提下，结合智能化的识别系统，可以很准确的判断路产信息和路产状况，并且形成数据记录，避免巡检人员手工录入巡检表单，数据存在误差或遗漏的问题。自动化的巡检减少巡检人员的人工作业负担，很大程度的提升了巡检的准确性和巡检的效率。

对管理人员来说，智能巡检系统可以实现通过云端部署，将巡检记录、异常记录、数据报表、巡检视频记录进行统一的数据储存，并且自动化输出数据汇总和分析结果为事件回溯提供多种途径的数据依据。这样方便管理人员对于巡检任务的分配、巡检作业结果的追踪以及巡检任务的闭环管理，同时减少了管理成本，提高了管理的效率。

对于管理单位来说，智能巡检系统可以根据实际应用场景，定制化生成作业处理流程和对接的业务平台，满足管理单位的各种业务场景。

参考文献：

[1]刘翠.智能巡检管理系统的设计与实现[J].江西农业大学,2019。

[2]肖钢.加快推进资产数字化和数字市场化[J].甘肃政协,2020。

[3]陈志伟.人工智能在信息管理系统中的作用[D].科技传播,2019。

[4]罗琼.公路养护工程中的施工管理探讨[D].建材发展导向（下）,2014。

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