公路橋梁養(yǎng)護中信息化監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用范文

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摘要：文章基于公路橋梁養(yǎng)護技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了信息化監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用情況，設(shè)計出基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)模型，并對該系統(tǒng)的主體功能和運行穩(wěn)定性進行分析。通過工程實例應(yīng)用評估，證明了該公路橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)設(shè)計思路的正確性和工程應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：信息化監(jiān)控；公路橋梁；養(yǎng)護

引言

橋梁工程技術(shù)的發(fā)展對于我國經(jīng)濟領(lǐng)域的建設(shè)具有重要的基礎(chǔ)作用。橋梁工程的施工質(zhì)量及投入使用后的養(yǎng)護情況對于橋梁的使用壽命具有深遠影響，尤其是對于橋梁的養(yǎng)護工程而言則貫穿于橋梁全壽命周期的始終，其重要性不言而喻。因此，對于橋梁養(yǎng)護技術(shù)的不斷探索與創(chuàng)新成為了當前路橋施工企業(yè)工程技術(shù)人員研究的重點內(nèi)容。以公路橋梁的養(yǎng)護技術(shù)為例，經(jīng)過我國該領(lǐng)域工程技術(shù)人員多年來的不斷研究與努力，現(xiàn)已形成較為全面和完善的公路橋梁養(yǎng)護技術(shù)體系，包括與機械、材料、力學(xué)、計算機等多個交叉專業(yè)的滲透與融合。本文將信息化監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁的養(yǎng)護工程中，闡述了信息化監(jiān)控技術(shù)在公路橋梁養(yǎng)護領(lǐng)域中所具備的優(yōu)勢，工程應(yīng)用效果顯著［1－2］。

1公路橋梁養(yǎng)護技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1．1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

公路橋梁養(yǎng)護技術(shù)在近年來取得了飛速發(fā)展，國外歐美等發(fā)達國家在該領(lǐng)域走在世界前列，已研制出公路橋梁的精準定位養(yǎng)護系統(tǒng)，極大地縮短了公路橋梁養(yǎng)護的周期，節(jié)約了養(yǎng)護時間成本并提高了工作效率。如基于GIS精準定位技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)等。除此之外，在公路橋梁病害的前期診斷和預(yù)防領(lǐng)域中，日本的研究比較深入，如基于災(zāi)害預(yù)警機制的公路橋梁養(yǎng)護體系等，以此來應(yīng)對該國頻發(fā)的地震等自然災(zāi)害。國內(nèi)部分，由我國路橋企業(yè)建設(shè)單位研發(fā)的公路橋梁多級養(yǎng)護系統(tǒng)已順利通過驗收并投入使用，該系統(tǒng)將橋梁養(yǎng)護工程細分為多個等級，全面提高了公路橋梁的綜合養(yǎng)護效果［3－4］。國內(nèi)外公路橋梁養(yǎng)護主要技術(shù)對比如表1所示。另外，我國基于多模式識別的公路橋梁養(yǎng)護技術(shù)也在抓緊研制中，可逐步提高公路橋梁養(yǎng)護的自動化、智能化程度［5－6］。

1．2信息化監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用情況

信息化技術(shù)在當前我國各領(lǐng)域的建設(shè)中應(yīng)用比較廣泛。信息化技術(shù)又可具體細分為多個分支，如信息化存儲技術(shù)、信息化處理技術(shù)以及信息化監(jiān)控技術(shù)等。其中信息化監(jiān)控技術(shù)以計算機、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)為依托，綜合了多媒體、數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用架構(gòu)，將數(shù)據(jù)抽取、分析等功能模塊有效集成，進而形成公路橋梁養(yǎng)護的系統(tǒng)性數(shù)據(jù)，為養(yǎng)護方案的制定提供精準、可靠的決策支持［7－8］。信息化監(jiān)控技術(shù)核心架構(gòu)如圖1所示。

2基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)設(shè)計

2．1系統(tǒng)主體功能

公路橋梁的養(yǎng)護過程涉及到工程的諸多環(huán)節(jié)，例如橋梁工程使用狀況監(jiān)測、養(yǎng)護方案制定及執(zhí)行和養(yǎng)護后期的工程驗收等部分。因此，基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)在設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮到以下幾方面主體功能：對公路橋梁使用情況可提供精準的監(jiān)測數(shù)據(jù)；對公路橋梁可能引發(fā)病害的部分可進行一般性預(yù)測；養(yǎng)護方案的制定應(yīng)具有可操作性；養(yǎng)護實施及驗收階段的作業(yè)流程應(yīng)具有完整性、高效性［9－10］?；谛畔⒒O(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)主體功能如表2所示。由表2可知，公路橋梁使用狀況的精準監(jiān)測數(shù)據(jù)及養(yǎng)護實施階段的高效性屬于公路橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)中兩個比較重要的主體功能，分別占比達30％。而公路橋梁養(yǎng)護方案的可操作性以及驗收環(huán)節(jié)的完整性的重要程度為二級，分別占比為15％左右。對公路橋梁常見病害的一般性預(yù)測屬系統(tǒng)中的三級養(yǎng)護范疇，占比為10％。這是由于本部分內(nèi)容屬于對概率事件的分析，工程數(shù)據(jù)在預(yù)測過程中經(jīng)常出現(xiàn)誤差，因此，僅用作公路橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)的輔助功能［11－12］。

2．2系統(tǒng)模型搭建

依據(jù)系統(tǒng)現(xiàn)有的底層架構(gòu)及主體功能需求，搭建基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)模型。該模型以系統(tǒng)底層的網(wǎng)絡(luò)、交換機為基礎(chǔ)架構(gòu)，融合了計算機、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件，將視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)進行綜合對比、分析，傳送至數(shù)據(jù)獲取單元中進行處理，將可操作性、一般性、精準性、高效性和完整性等指標加以判別，最后通過系統(tǒng)傳輸單元生成可行的養(yǎng)護方案［13］。基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)模型如圖2所示。

2．3系統(tǒng)運行穩(wěn)定性判據(jù)定義

St為公路橋梁養(yǎng)護信息化監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性判別式，且有：其中，Co代表綜合指數(shù)（Comprehensive）；Ef代表高效性（Efficient）；Pr代表精準性（Precision）；In代表完整性（Integrity）；Ge代表一般性（General）；Op代表可操作性（Operability）；St代表穩(wěn)定性（Stability）。Ef、Pr、In、Ge、Op的取值范圍一般是［0，1］；綜合指數(shù)通常取值為0．75～0．85，用以體現(xiàn)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的程度［14］。因此，可導(dǎo)出St的邊界判別條件如下：

3工程實例應(yīng)用

3．1工程概況

桂林陽江公路大橋于2014年竣工通車，東起中隱路，西至侯山道，全長485m。在2017—2018年度的養(yǎng)護計劃中，對該公路橋梁養(yǎng)護的精準性和時效性作了明確要求，以進一步節(jié)省養(yǎng)護成本。擬采用本文所提出的信息化監(jiān)控技術(shù)來輔助完成該公路橋梁的年度養(yǎng)護工作。桂林陽江公路大橋養(yǎng)護工程信息化監(jiān)控設(shè)備信息如表3所示。

3．2系統(tǒng)綜合性能評估

通過分布在陽江公路大橋上的20臺傳感器來獲取該橋的使用工況，進而制定養(yǎng)護方案。通過本文所提出的基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)，對該公路橋梁中Ef、Pr、In、Ge、Op等數(shù)值進行提取，依據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的判據(jù)，最終得出橋梁養(yǎng)護信息監(jiān)控系統(tǒng)綜合性能評估結(jié)果，如表4所示。運行的判據(jù)區(qū)間要求。

4結(jié)語

本文對信息化監(jiān)控技術(shù)在公路橋梁養(yǎng)護工程中的應(yīng)用進行了研究，對當前國內(nèi)外公路橋梁養(yǎng)護技術(shù)和信息化監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展情況作了概括，提出了基于信息化監(jiān)控技術(shù)的公路橋梁養(yǎng)護系統(tǒng)構(gòu)想，分析了該系統(tǒng)應(yīng)具備的主體功能，進行了系統(tǒng)模型的設(shè)計，得出了系統(tǒng)穩(wěn)定運行的判據(jù)。在工程實例應(yīng)用部分，完成了系統(tǒng)綜合性能的評估工作，證明了本文設(shè)計理念的可行性。

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作者：楊志堅 單位：柳州高速公路運營有限公司