高速公路养护大数据管控平台的设计

高速公路养护大数据管控平台的设计

尹洪山

(重庆交通大学 土木工程学院，重庆  400041)

摘要：随着我国高速公路规模逐年递增,路面养护投资金额也越来越大，传统的养护模式已经无法满足高速公路养护的快速需求，因此需要一种高速公路智能养护系统来帮助养护工作者提高工作效率，使得养护工作能够更加科学合理。本文通过对国内外公路养护系统的发展现状进行研究，对高速公路养护系统的业务和高速公路的损坏类型进行分析，综合设计了高速公路养护大数据管控平台，为综合性分析和决策提供合理的数据支持。

0引言

截止到2021年年底，我国高速公路总里程达16.1万公里，已经形成了较为完善的高速公路网，而高速公路发展的重点也开始由高速公路建设向高速公路养护维修转变。在高速公路养护维修中，对高速公路路面的养护是其中最重要的一部分。高速公路路面在使用过程中，路面使用性能在行车荷载及自然条件的影响下会出现逐渐衰退的趋势[1]。除此之外，施工方面、路面设计以及材料质量等存在的缺陷也会造成高速公路路面的早期损坏[2]。路面使用性能的降低不仅会增加车辆的运营费用，其中包括旅行时间、燃油以及轮胎和保修材料的消耗等，甚至还会严重影响车辆行驶的安全性[3]。

现有一些高速公路养护的一般流程是由高速公路管理部门首先提出养护计划，接着委托检测单位使用相关检测设备对路段进行检测，设计单位根据检测情况对项目路段进行养护设计，这其中存在着以下几个方面的问题:工作冗杂，效率低下；工作不符合实际等问题。传统的高速公路养护模式已经无法满足交通事业快速发展的需要，为此迫切需要快速、准确、科学的高速公路智能养护系统，为养护管理部门进行科学决策提供充分、可靠的技术依据，为养护设计工作者减少工作劳动强度，提高设计效率。高速公路养护大数据管控平台的目的之一是建立高速公路养护数据数据库,数据库内容包括高速公路路线、路基、路面等数据资料、实现养护历史资料的快速查询、统计、报表等功能,并实现高速公路养护工程项目的动态管理。

1 高速公路损坏类型

高速公路使用性能随着时间的推移会产生衰减，这些衰减会由各式各样的病害显现，进而影响到公路的使用。因此，要对公路技术状况做出评定和进行养护决策，公路损坏的调查是必不可少的内容。当前受限于技术的发展以及公路发展现状，主要依靠人工目测对公路损坏进行调查，不同的调查人员在面对复杂多变的公路损坏样式前可能认知不一，为统一标准，使结果规范可对比，要对公路病害进行综合分类。

高速公路路基依据常见病害形式，可将路基损坏类型划分为8类:路肩边沟不洁、路肩损坏、边坡坍塌、水毁冲沟、路基构造物损、坏、路缘石缺损、路基沉降、排水系统淤塞。

路面的损坏通常指其表面的可见病害，如开裂、坑槽等缺陷。对类别不同的路面采用了不同的损坏分类方法，可将高速公路沥青路面的损坏分类：龟裂、块裂、纵裂、横裂、坑槽、、松散沉陷、车辙、波浪拥包、泛油以及修补。

桥梁构造物的损坏最为主要的是由渗水进入裂缝后引起的碱蚀泛白，进而导致麻面露筋的出现，使得混凝土失去其使用性功能，无法满足承载力要求。需要特别指出的是，构造物的损坏不同于其他类型，有专门的规范来判定，下面介绍桥梁相关损坏类型。上部结构的得损坏类型有：梁板裂缝、碱蚀板底砂浆脱落、渗水泛白梁板混凝土破损、麻面、露筋、梁板裂缝、碱蚀板底砂浆脱落、渗水泛白梁板混凝土破损、麻面和露筋；下部结构的损坏类型有：墩台混凝土破损、麻面、露筋、桩基冲刷、外露护坡锥坡塌陷;桥面系及其他的损坏类型有：桥面铺装病害、伸缩装置病害以及支座病害。

高速公路沿线设施包含重量较多（隔音墙、护栏、隔离栅等)，通常只考虑会破损影响到公路功能或使用性能的状况，沿线设施相关损坏类型如下所示：防护设施缺损、隔离栅损坏、标志缺损、标线残缺以及绿化管护不善。

2高速公路养护大数据管控平台的设计

养护管理业务是一个典型的流程处理过程,它有一固定的处理模式,这就是过程定义，每一种业务的处理,均可由一个对应的过程定义来描述,每一张病害处理单的处理就是该种业务的一个过程实例。该业务有多个处理步骤,这对应于系统中的一项活动,各项活动是由不同的角色来完成的。随着市场的变化,管理部门可能会修改它的业务过程,也即修改流程过程定义等。考虑这些特点,我们在设计高速公路养护管理系统时,完全遵照大数据及流程的思想,对系统进行分析设计和实现。

按流程做事的一个特点就是将过程逻辑与功能逻辑相分离,这样通过改变过程逻辑就可以完成不同的业务功能。因此在设计时，首先要将系统中涉及的业务逻辑与功能逻辑分离开来。功能逻辑实际上为各种活动。在业务的处理过程中，有些养护活动是直接由施工人员完成，如道路清扫等日常养护工作，有些活动是必须经过多级审批,例如专项工程。每一个活动需要完成一些相应的处理工作,这就是功能体,也即功能逻辑。对于一个具体的业务处理过程,其并不要求是实时处理,只要求在指定的时间内容完成即可。

用户操作界面是系统的人机接口,是基于浏览器的。功能主要分为流程定义模块、WFS管理模块、主要业务模块、权限管理、客户查询等模块如下:流程定义(建模工具):建立流程模型和保存模型; WFS管理:主要用于WFS的维护、管理用途,如职能部门、工作岗位、登录账号的定义;流程控制、流程实例管理、流程文档模板管理等等。主要业务:提供使用者浏览、查看待接受、待处理、已处理信息文档的功能。权限管理在系统中,提供了一套基于角色(Role- Based)管理、授权与访问控制机制,以保障系统安全运行。即根据养护管理的组织模型,划分出不同的角色,每个角色具有一定权限,如审批员具有养护审批的角色,实施角色具有养护实施的权限,客户角色具有查询业务流程的权限。一个用户可以属于一个或多个不同的角色，从而具有相应的权限。通过这种方式可以简化系统的管理,增加系统的灵活性。

系统可供客户查询业务的处理状态,其是基于浏览器的,客户可通过Internet完成查询,使客户可以随时了解处理进度。提供Web程序运行的平台。基于Web开发应用程序,能够更好地将处理逻辑和业务表现层功能分离开,集中管理和维护程序代码,降低对客户端的运行环境要求。

WFS后台服务层主要包括流程定义服务和流程执行服务,其中，流程执行服务可以分为流程机和流程管理器,它们负责创建流程和文档实例并对各个流程实例进行跟踪﹑监控和管理,自动分配工作项,同时响应Client程序和 Web程序的处理请求,进行诸如流程启动/停闭﹑流程实例过程流转﹑文档归档、文档信息存储、文档归类等处理。

3结束语

本文介绍了高速公路养护业务流程，设计了高速公路养护大数据管控平台,解决养护管理中业务流程的可定制、文档的信息项目可定制、文档的格式可定制的三个问题。可以实现在线上观测高速公路养护的实际情况，并按照相关的理论对养护过程中的错误进行纠正，甚至可以对高速公路进行基于大数据的预养护，减少公路的损害风险。

参考文献

[1]徐培华.高等级公路路基路面养护技术[M].北京:人民交通出版社,2003,1:20

[2]葛学军.基于 GIS的项目级路面管理系统的开发与应用[D].西南交通大学,2005:4-5

[3]杨家勇.城市道路路面使用性能预测及养护决策研究[D].长沙理工大学,2008:6-7