省域公路網(wǎng)大數(shù)據(jù)智能養(yǎng)護服務平臺解決方案

文/廣東華路交通科技有限公司 李實永

隨著路網(wǎng)不斷完善，道路養(yǎng)護管理工作越來越復雜和繁重，以經(jīng)驗和常規(guī)概念為基礎的傳統(tǒng)養(yǎng)護管理方法越來越不能滿足養(yǎng)護管理需要，于是道路管理者開始發(fā)展科學、系統(tǒng)和規(guī)范的管理方法，尋求運用現(xiàn)代管理科學的理論、系統(tǒng)的規(guī)劃分析方法和計算機技術(shù)，幫助解決道路養(yǎng)護管理工作中遇到的各類養(yǎng)護管理問題，達到科學管理公路資產(chǎn)、節(jié)約養(yǎng)護資金、開展相關(guān)技術(shù)研究的目的。

公路養(yǎng)護信息化現(xiàn)狀及存在的問題

公路養(yǎng)護信息化現(xiàn)狀

《公路水路交通信息化“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確提出“推進交通基礎設施的數(shù)字化和智能化，提高信息資源開發(fā)利用水平，加快行業(yè)基礎信息資源建設，形成部、省、市三級交通數(shù)據(jù)中心體系，完善信息資源共享與更新機制，實現(xiàn)跨區(qū)域、跨行業(yè)的信息交換與共享，全面改善數(shù)據(jù)質(zhì)量，數(shù)據(jù)更新及時率滿足應用需求，推進行業(yè)重大應用工程建設，全面提升行業(yè)業(yè)務協(xié)同、科學決策和信息服務能力”的具體發(fā)展目標。在“十二五”取得相關(guān)建設成果的基礎上，《交通運輸信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》重點開展“三推進、五提升、兩保障”行業(yè)信息化工程的主要任務，其中涉及促進行業(yè)大數(shù)據(jù)應用和發(fā)展、深化行業(yè)信息化應用（推動基礎設施數(shù)字化和運行智能化）、提升交通決策支持能力等具體內(nèi)容，并將“國家公路網(wǎng)綜合養(yǎng)護管理系統(tǒng)”列為《交通運輸信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》重點建設項目之一，交通運輸部的一系列信息化發(fā)展規(guī)劃體現(xiàn)了交通信息化發(fā)展戰(zhàn)略的延續(xù)性、發(fā)展目標的明確性，確定了交通數(shù)據(jù)中心建設的遠大目標和持續(xù)發(fā)展方向。

在國家交通運輸信息化戰(zhàn)略規(guī)劃指引下，全國相當部分省市交通運輸主管部門也不同程度開展了公路養(yǎng)護管理信息化建設工作，著手建立以公路技術(shù)狀況數(shù)據(jù)庫為核心的養(yǎng)護管理系統(tǒng)，公路路面管理系統(tǒng)、橋梁管理系統(tǒng)和隧道管理系統(tǒng)得到了廣泛的推廣和應用，部分省份還同期開展了長大橋隧健康監(jiān)測工作，并建立了長大橋隧健康監(jiān)測系統(tǒng)，對養(yǎng)護管理起到了一定作用。交通運輸部于2011年組織開發(fā)了國家干線公路網(wǎng)監(jiān)測信息平臺，實現(xiàn)了對全國干線公路網(wǎng)抽檢路段的路況水平、重點監(jiān)測橋梁的技術(shù)狀況數(shù)據(jù)監(jiān)管。這些系統(tǒng)的研發(fā)和應用對我國公路養(yǎng)護管理信息化的發(fā)展起到了良好的促進作用。

公路養(yǎng)護信息化建設存在的問題

然而，受發(fā)展階段制約，目前我國大部分公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)普遍存在缺乏整體規(guī)劃、數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)與業(yè)務應用脫節(jié)等問題，資源共享難、互聯(lián)互通難、業(yè)務協(xié)同難等問題沒有實質(zhì)性改善。另一方面，公路網(wǎng)養(yǎng)護具有點多、線長、面廣、管養(yǎng)分散的特征，已有系統(tǒng)實現(xiàn)的功能大多難以滿足區(qū)域化、集約化、精細化的管理需要。此外，養(yǎng)護管理工作中產(chǎn)生的大量養(yǎng)護數(shù)據(jù)缺乏系統(tǒng)性積累，對相關(guān)養(yǎng)護數(shù)據(jù)資源的應用嚴重不足等諸多問題，造成信息服務品質(zhì)不高、公路養(yǎng)護管理仍以傳統(tǒng)管理模式為主。用數(shù)據(jù)說話、以數(shù)據(jù)為基礎進行精確管理和科學決策的現(xiàn)代管理思想在整個養(yǎng)護管理工作中缺失，嚴重制約了公路養(yǎng)護工作的科學化發(fā)展。

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能時代的到來，已有公路養(yǎng)護管理信息化建設的弊端日益凸顯，為解決上述信息化建設問題，很有必要在交通部相關(guān)頂層規(guī)劃下，建設一個路網(wǎng)級、跨時空、一體化的養(yǎng)護信息平臺，對養(yǎng)護數(shù)據(jù)資源進行規(guī)范采集、管理和使用，對養(yǎng)護業(yè)務的科學管理和科學決策提供有效的信息支撐，改變以往分散建設、各自為政的局面，形成行業(yè)信息化發(fā)展合力，凸顯信息化建設整體效果和規(guī)模效益。

問題的解決方案

問題的解決思路

信息化建設的根本目的是要為管理服務，在數(shù)據(jù)為王的今天，這就要求系統(tǒng)建設應圍繞數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)應用三大核心問題。首先，應該秉承數(shù)據(jù)來源于生產(chǎn)實際而不是人工二次填報的理念，利用平臺支撐各級業(yè)務，需要確保數(shù)據(jù)產(chǎn)生于真實業(yè)務應用從而能匯聚形成養(yǎng)護大數(shù)據(jù)。其次，必須確保數(shù)據(jù)在生產(chǎn)應用中得到閉環(huán)的印證，以保證平臺積累的數(shù)據(jù)的準確性，因為不準確的數(shù)據(jù)不但對管理無意義，而且還會得出錯誤的結(jié)論。再次，確保數(shù)據(jù)資源得到有效地利用反過來為生產(chǎn)業(yè)務服務，平臺建設的核心意義就是通過對養(yǎng)護數(shù)據(jù)資源挖掘利用，使得平臺更智能，從而使得養(yǎng)護決策更科學。

問題的解決方法

以數(shù)據(jù)為核心開展信息資源規(guī)劃（IRP）

長期以來，我國養(yǎng)護管理應用系統(tǒng)建設模式是“獨立設計、分散開發(fā)”，在應用系統(tǒng)建設初期，對提升養(yǎng)護管理水平發(fā)揮了一定的作用，效果明顯。但由于缺乏整體性的規(guī)劃，隨著信息化應用的深入，不同業(yè)務系統(tǒng)間、不同部門間的數(shù)據(jù)不能互聯(lián)互通，信息孤島越來越嚴重，特別是源頭數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)實難題，一數(shù)多源的現(xiàn)象時有發(fā)生，無法保證數(shù)據(jù)的準確性、唯一性和及時性，難以對路網(wǎng)資產(chǎn)全壽命周期的養(yǎng)護業(yè)務提供全面的信息化支撐。

信息資源規(guī)劃是從系統(tǒng)全局角度出發(fā)，對企業(yè)生產(chǎn)及經(jīng)營過程中所產(chǎn)生的信息采集、處理、傳輸和使用進行全面規(guī)劃，它著眼于信息化建設中業(yè)務與數(shù)據(jù)兩大核心內(nèi)容，通過業(yè)務人員和信息技術(shù)人員的協(xié)同參與，全面地梳理與優(yōu)化業(yè)務、數(shù)據(jù)流，以數(shù)據(jù)為中心，建立數(shù)據(jù)管理標準，計算機化分析業(yè)務活動可行性，評估現(xiàn)有應用系統(tǒng)，從而形成企業(yè)級的總體設計方案，指導后期應用系統(tǒng)的設計與開發(fā)。因此，實施信息資源規(guī)劃，建設養(yǎng)護數(shù)據(jù)中心至關(guān)重要。

采用企業(yè)架構(gòu)（EA）方法論完成平臺總體架構(gòu)設計

企業(yè)架構(gòu)是信息化建設的藍圖、溝通業(yè)務與信息技術(shù)的橋梁和適應企業(yè)業(yè)務變革的方向盤，它可指導信息化建設的方向，支持大型、復雜系統(tǒng)的管理方法和IT治理模式，它從應用、數(shù)據(jù)、基礎設施、信息安全、IT治理等多個角度對未來的信息化建設狀況進行描述和設計。通過信息技術(shù)總體架構(gòu)的設計，可以保證未來信息化建設的體系化和完整性。

在企業(yè)架構(gòu)（EA）、信息資源規(guī)劃（IRP）等信息化總體設計方法論的指導下，后臺建設以主題數(shù)據(jù)庫為核心的統(tǒng)一養(yǎng)護數(shù)據(jù)中心，前臺構(gòu)建綜合應用支撐平臺，在應用平臺的支撐下集成化開發(fā)各類應用子系統(tǒng)，通過應用子系統(tǒng)支撐各級業(yè)務管理需求，這樣通過前臺各業(yè)務子系統(tǒng)的應用實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中采集，并在后臺形成養(yǎng)護大數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲、集中管理和集中使用，徹底改變了以往單系統(tǒng)開發(fā)、數(shù)據(jù)不能共享、數(shù)據(jù)和應用脫節(jié)的弊端。

新舊開發(fā)模式系統(tǒng)集成及數(shù)據(jù)流關(guān)系對比示意圖

平臺化的軟件與單系統(tǒng)開發(fā)軟件的區(qū)別示意圖

構(gòu)建統(tǒng)一的應用支撐平臺

建設支撐各類養(yǎng)護業(yè)務管理系統(tǒng)的統(tǒng)一應用支撐平臺，實現(xiàn)工作流、用戶權(quán)限、信息發(fā)布和安全認證等公共信息的平臺化，支持GIS應用、綜合查詢和系統(tǒng)展現(xiàn)；實現(xiàn)網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)和應用的全面整合，形成統(tǒng)一的養(yǎng)護業(yè)務信息管理平臺。

綜合應用支撐平臺，是實現(xiàn)統(tǒng)一的綜合養(yǎng)護業(yè)務數(shù)據(jù)管理平臺的技術(shù)關(guān)鍵，是實現(xiàn)路網(wǎng)級、跨部門、跨時空的綜合養(yǎng)護管理系統(tǒng)集成化開發(fā)的基礎，也是快速實現(xiàn)信息資源整合目標的保障。它是在以主題數(shù)據(jù)庫/數(shù)據(jù)倉庫為核心的統(tǒng)一養(yǎng)護數(shù)據(jù)中心之上，通過專業(yè)的應用支撐平臺軟件，將公用基礎部分平臺化、組件化管理，能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)狀況管理、養(yǎng)護綜合管理系統(tǒng)的集成化開發(fā)建設。

后端培育養(yǎng)護大數(shù)據(jù)分析能力

平臺建設的核心意義在于實現(xiàn)對養(yǎng)護數(shù)據(jù)資源的科學利用，平臺不但要實現(xiàn)公路網(wǎng)基礎信息、業(yè)務信息的查詢統(tǒng)計與分析功能，更要通過積累的養(yǎng)護大數(shù)據(jù)建設養(yǎng)護輔助決策分析功能，形成各類決策信息，為各級養(yǎng)護管理機構(gòu)提供精確分析養(yǎng)護需求、合理分配養(yǎng)護資金、科學制訂養(yǎng)護方案等各項決策信息服務，全面提升公路養(yǎng)護主管部門的管理水平、決策水平與綜合競爭力。

平臺實現(xiàn)的功能及應用效果

構(gòu)建省域公路網(wǎng)的“一庫”“一圖”“一平臺”“一中心”

通過平臺的建設，在后臺建立了全省路網(wǎng)唯一、準確、權(quán)威的一套路網(wǎng)公路基礎數(shù)據(jù)庫，通過統(tǒng)一GIS服務共享平臺的建立，實現(xiàn)了全省公路養(yǎng)護信息“一張圖”管理，打破固有的“信息孤島”，建成了全省統(tǒng)一的養(yǎng)護數(shù)據(jù)中心，并在此基礎上建設了企業(yè)級、平臺化的統(tǒng)一養(yǎng)護業(yè)務應用平臺，實現(xiàn)了跨時間、跨空間、跨專業(yè)和跨部門的應用，實現(xiàn)各級單位、部門之間的業(yè)務協(xié)同。

實現(xiàn)路網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)的統(tǒng)一和穩(wěn)定

平臺后臺定義了路網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)實體模型，通過多套邏輯映射關(guān)系可很好地與設計樁號、施工樁號、國省網(wǎng)樁號、線路等建立一一對應關(guān)系，使得路網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)不隨其業(yè)務上的變化而變化，并通過前臺對各級業(yè)務的支撐，可使路網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)在業(yè)務使用過程中得到不斷修正完善，最終達到穩(wěn)定，改變了以往單系統(tǒng)開發(fā)模式下路面、橋涵等管理系統(tǒng)中路網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)冗余、信息不統(tǒng)一、信息不唯一、信息不能共享、業(yè)務數(shù)據(jù)與基礎數(shù)據(jù)脫節(jié)、路線或樁號變更后業(yè)務數(shù)據(jù)不可溯源的弊端。

實現(xiàn)三大閉環(huán)管理理念

平臺以路網(wǎng)資產(chǎn)為管理對象，實現(xiàn)對路網(wǎng)資產(chǎn)的路況檢測、路況評定、養(yǎng)護分析、養(yǎng)護后評估的全壽命周期閉環(huán)管理。以養(yǎng)護計劃為管理依據(jù)，實現(xiàn)對養(yǎng)護計劃的制定、執(zhí)行、修訂、結(jié)果跟蹤分析的閉環(huán)管理。以病害作為養(yǎng)護維修的核心內(nèi)容，通過建立統(tǒng)一病害庫，實現(xiàn)對病害的發(fā)現(xiàn)錄入、處治維修、修復驗收的閉環(huán)管理。

提升養(yǎng)護管理效率、加強養(yǎng)護施工的監(jiān)管

平臺通過待辦事項提醒、任務流程可視化等手段，實現(xiàn)養(yǎng)護管理全流程信息化和任務信息的快速流轉(zhuǎn)。通過支持現(xiàn)場app巡檢錄入病害，派單人員隨時掌握現(xiàn)場巡檢病害并派發(fā)維修任務單，維修人員接單維修并錄入維修結(jié)果，驗收人員可根據(jù)系統(tǒng)維修記錄、維修前后病害照片對比隨時現(xiàn)場抽檢驗單，核定系統(tǒng)統(tǒng)計計量的維修工作量及維修質(zhì)量。

細化公路技術(shù)狀況管理、保障結(jié)構(gòu)物安全

細化公路技術(shù)狀況管理應現(xiàn)場錄入檢測原始數(shù)據(jù)，而非整理后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；輔助生成檢測報告，保證平臺中檢測數(shù)據(jù)與檢測報告一致；支持對檢測錄入的病害進行派單修復，可驗證檢測數(shù)據(jù)真實性；實現(xiàn)對路面、橋涵等路網(wǎng)資產(chǎn)技術(shù)狀況更為精細化的管理；可對結(jié)構(gòu)物危險等級預警和查詢；通過地圖、前方景象、路面掃描照片、技術(shù)狀況四方聯(lián)動實現(xiàn)路面技術(shù)狀況的可視化綜合展示；可對結(jié)構(gòu)物基本信息、檢查檢測信息、多年病害信息對比實現(xiàn)可視化管理；結(jié)構(gòu)物全生命周期一檔管理。

靈活易用的工程檔案在線管理與使用

平臺實現(xiàn)了工程文檔與結(jié)構(gòu)物、路段的關(guān)聯(lián)，可提供基于案卷目錄、關(guān)鍵字、文檔類型、結(jié)構(gòu)物等靈活的多種查詢?nèi)肟冢瑢崿F(xiàn)基于地圖的可視化管理，使得工程資料方便、高效地服務于養(yǎng)護管理，并可通過業(yè)務應用驗證資料的準確性，改變了目前工程檔案與實際路網(wǎng)資產(chǎn)的管理相對脫節(jié)、工程文檔大部分“沉睡”在檔案室不利于高效服務于養(yǎng)護管理的弊端，使得工程文檔在平臺上“觸手可及”。

強大的養(yǎng)護信息綜合查詢展示

由于在平臺后方建立了融合各專業(yè)養(yǎng)護信息資源的養(yǎng)護數(shù)據(jù)中心，使得平臺具備強大的以地理信息系統(tǒng)（GIS）為展示平臺的、實現(xiàn)跨時空、跨專業(yè)、跨部門的綜合信息展示能力，大大提高了相關(guān)管理部門對養(yǎng)護綜合信息的管控能力。

實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的智能化養(yǎng)護

平臺從數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)質(zhì)量保障、數(shù)據(jù)挖掘分析三個層面進行了全局的公路網(wǎng)養(yǎng)護信息資源規(guī)劃，并通過自身的開放共享和與業(yè)務應用緊密結(jié)合，使得該平臺克服了單系統(tǒng)開發(fā)時代數(shù)據(jù)的封閉性、碎片化、數(shù)據(jù)無法在系統(tǒng)內(nèi)得到自我驗證、無法匯聚形成養(yǎng)護大數(shù)據(jù)的弊端。后臺形成了集路網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、技術(shù)狀況數(shù)據(jù)、養(yǎng)護工程數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)于一體的養(yǎng)護大數(shù)據(jù)。通過建立養(yǎng)護大數(shù)據(jù)模型算法和挖掘分析，為病害成因分析、結(jié)構(gòu)物安全狀況評估、養(yǎng)護效果評估、養(yǎng)護資源優(yōu)化分配、道路使用壽命預測等提供輔助決策支撐，使得預防性養(yǎng)護、精準養(yǎng)護、科學決策成為可能。