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1、2 0 2 0道路智慧養(yǎng)護裝備探析2 0 2 0.1.9 深圳智 慧 養(yǎng)護裝備背景從國家導向，社會發(fā)展，科技發(fā)展，梳理養(yǎng)護裝備智慧化發(fā)展思路國民經(jīng)濟形勢中國經(jīng)濟增速已由高速增長轉為中高速增長，人均G D P 持續(xù)上升。人均國內生產(chǎn)總值(元)國內生產(chǎn)總值(億元)6 5 29 0 92 7 66 8 19 5 74 8 9 6 64 5 4 6 3 83 2 6 4 42 2 7 3 1 91 6 3 2 21 9 7 8 年1 9 8 6 年1 9 9 4 年2 0 0 1 年2 0 0 5 年2 0 0 9 年2 0 1 3 年1 9 7 2 年1 9 8 6 年1 9 9 4 年2 0 0 2、1 年2 0 0 5 年2 0 0 9 年2 0 1 3 年年均增長率1 9 7 8-2 0 1 22 0 1 82 0 1 92 0 2 0-2 0 3 52 0 3 0中國9.8%6.6%6?.5%4.9%全球第一大經(jīng)濟體發(fā)達國家1.7%人均生產(chǎn)總值2 0 3 52 0 5 0中國2.5-3 萬美元中等發(fā)達國家全球最發(fā)達的大中型國家前列社會發(fā)展形勢人口老齡化加速，預計2 0 4 0 人口老齡化進程達到頂峰：4.1 億，2 9%從業(yè)人員老齡化，公路建養(yǎng)工地很難看到3 0 歲以下人員，甚至3 5 歲以下人員!64.8 73.7 12.2 12.1 22.0 21.9 41.7 82 0 1 03、2 0 1 22 0 1 32 0 1 42 0 1 52 0 2 1中國老年人人口發(fā)展趨勢(億人)2 0 3 02 0 5 3公路里程形勢截至2 0 1 8 年底，我國公路總里程已達4 8 4.6 5 萬公里、高速公路達1 4.2 6 萬公里，居世界第一!6 0 05 5.24 5 0單位:萬公里3 0 01 5 04 4 6.3 94 5 7.7 34 6 9.5 24 7 7.3 54 8 4.6 55 2.85 0.0.44 8單位:公里/百平方公里1 0位:萬公里1 1.1 91 2.3 51 3.11 3.6 51 4 2 604 5.62 0 1 4 年2 0 1 5 年2 0 4、1 6 年2 0 1 7 年2 0 1 8 年中國公路總里程(萬公里)中國公路密度(公里/百平方公里)02 0 1 4 年2 0 1 5 年2 0 1 6 年中國高速公路總里程(萬公里)2 0 1 7 年2 0 1 8 年公路里程形勢我國自2 0 世紀8 0 年代開始高速公路的修建，已建成的大部分高速公路設計壽命為1 5-2 0 年，但由于超載、使用保養(yǎng)不當，有些路段實際使用1 0-1 5 年甚至更短的時間內就出現(xiàn)開裂、泛油、剝落、嚴重車轍等問題。6 0 09 8.84 7 5.7 84 6 7.4 64 5 94 4 6.5 64 5 04 3 5.3 89 8.4單位：萬公里3 0 09 5、81 5 09 7.6速09 7.2大家伙來了!2 0 1 4 年2 0 1 5 年2 0 1 6 年2 0 1 7 年2 0 1 8 年中國公路養(yǎng)護里程(萬公里)養(yǎng)護比例(%)未 來?。科技發(fā)展形勢科技革命和新興技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展將推動公路養(yǎng)護裝備深刻變革國家導向交通運輸部在交通運輸科技創(chuàng)新中長期發(fā)展綱要(2 0 2 1-2 0 3 5 年)(征求意見稿)提出實施智慧無人工地建養(yǎng)裝備創(chuàng)新工程!交通運輸科技創(chuàng)新中長期發(fā)展綱要(2 0 2 1-2 0 3 5 年)(征求意見稿)。交通運輸部國家鐵路局中國民用航空局國家郵政局二0-九年十月建學技術瓶顧2:配式理資技術，裝者與督能養(yǎng)地工精總方、工月期0、施6、工A 入第4 題B 有直術u M C 工重點哭磁配路五、A 土路基品構，路基及楊面及諸老化和抗高性的W 結構斷望營體等無人迅檢(5 0.道，無人機等):H A 策模以化養(yǎng)護裝備等如何實施智慧無人工地?借助智慧養(yǎng)護裝備!隨著智慧交通“云、大、物、移、智”等新一代信息技術的突破和發(fā)展,公路養(yǎng)護方面也逐漸邁入“智慧養(yǎng)護”的行列，已不再是空中樓閣!感知智能能聽會說、能看會認計算智能能存會算認知智能能理解會思考控制智能自主行為大數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)多媒體、傳感器人機交互自主裝備智能大數(shù)據(jù)群體智能跨媒體智能人機混合增強智能自主智能系統(tǒng)新【代人工智能智 慧 養(yǎng)護工地實 現(xiàn)從主動智慧養(yǎng)護，被動智慧檢測，現(xiàn)有設備升級換代7、，實現(xiàn)養(yǎng)護裝備智慧化發(fā)展建立智慧養(yǎng)護中心系統(tǒng)建立公路智慧養(yǎng)護管理系統(tǒng)，形成多級用戶網(wǎng)絡的統(tǒng)一分布式數(shù)據(jù)庫管理，為管理、養(yǎng)護決策提供支持。根據(jù)服務對象不同，功能模塊不同省廳養(yǎng)護局市級養(yǎng)護局市局公路養(yǎng)護部門行使監(jiān)查審批功能；對上報信息進行審查處置；下達巡查計劃；系統(tǒng)運行平臺大數(shù)據(jù)分析為領導決策提供輔助依據(jù)。公路養(yǎng)護系統(tǒng)養(yǎng)護站基層養(yǎng)護站主要負責對公路運行監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入、上報匯報或使用外業(yè)客戶端對數(shù)據(jù)采集上報等工作；對巡查病害信息進行上報及修復。縣級養(yǎng)護所縣級行使上承下接的功能對基層上報信息進行嚴格把關；為三級管理不可或缺的環(huán)節(jié)；建立智慧養(yǎng)護中心系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)，統(tǒng)一公路數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)部門協(xié)同、信息共享，8、打造公路智慧養(yǎng)護一體化3密傳榆(h t t p s發(fā)養(yǎng)護設備升級換代，公路養(yǎng)護管理移動端，實現(xiàn)道路檢測數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)同步更新搭建養(yǎng)護機械遠程管理系統(tǒng)網(wǎng)絡某公司監(jiān)控中心高性能大數(shù)據(jù)平臺c Y e B g D o l a P a l l o m數(shù)據(jù)采集量存儲海超級計算引擎某公司管理信息系數(shù)據(jù)庫集群現(xiàn)場視頻T E 基站R T P/R T C P/R T S P接入服務器集群(N g i n x)M Q T T(G P R S/3 G/4 G)M Q T T(G P kR S/3 G/4 G)瀝青灑布M Q T T(G P R S/3 G/4 G)M Q T T (G P R S/3 G/4 G9、)M Q T I(G RR S/3 G/4 G)M o d b u s/O P C U A(G P R S/3 G/4 G同步碎石封層車超薄磨耗層攤鋪路面養(yǎng)護車建立智慧養(yǎng)護管理系統(tǒng)-數(shù)據(jù)平臺+績效考核+持續(xù)管理改進=養(yǎng)護設備能效成本降低使用效率提升實現(xiàn)設備與人的協(xié)同管理降成本，提升效率設備使用成本設備利用率提設備工作壽命工程預算降低物資消耗降低調度周期縮短增效益降低升提升促管理規(guī)范化精準預算規(guī)范設備日常操作規(guī)范調度操作規(guī)范設備維修保養(yǎng)建考核采數(shù)據(jù)預算準確率設備使用時長設備工作時長成本中心設備有效使用率成本中心設備耗能成本設備能耗設備定位項目設備有效使用率項目設備耗能成本調度平均周期調度記錄公司10、設備有效使用率公司設備耗能成本拌和配比參數(shù)物資消耗數(shù)量設備及時到位率設備逾期保養(yǎng)率設備故障時長設備故障類型設備及時到位率設備逾期保養(yǎng)率設備保養(yǎng)記錄易損件成本搭平臺工程管理項目管理設備管理調度管理統(tǒng)計分析具體解決方案：基于物聯(lián)網(wǎng)技術架構的公路養(yǎng)護設備管理工程管理設備管理調度管理應用層數(shù)據(jù)交換層物資設備數(shù)據(jù)采集信息系統(tǒng)開放/對接某公司對接系統(tǒng)平臺網(wǎng)絡層I P 承載網(wǎng)智能網(wǎng)關R S 4 8 5/4 2 2/2 3 2C A N/J 1 9 3 9/J T 8 0 8M o d B u s感知層養(yǎng)護機械主動智慧養(yǎng)護(自我感知)針對新修道路，設置狀態(tài)監(jiān)測設備，實時傳遞道路狀態(tài)數(shù)據(jù)，制定養(yǎng)護策略!先進的傳11、感技術與大數(shù)據(jù)監(jiān)測網(wǎng)絡G P S 衛(wèi)里養(yǎng)護系統(tǒng)中心智慧路面、橋梁、隧道結構物健康智能診斷與裝備全鏈式大數(shù)據(jù)挖掘與預警移動基站(e)移動客戶端養(yǎng)護決策主動智慧養(yǎng)護橋梁在線監(jiān)測監(jiān)測項撓度監(jiān)測監(jiān)測項目與相應傳感器傳感器測點布設壓差式變形測量傳感器橋墩、橋塔、梁體、拱圈等傾斜監(jiān)測盒式固定測斜儀橋墩、橋塔、梁體、拱圈等應力監(jiān)測表面式應變計梁身、橋塔、橋墩等索力監(jiān)測磁通量傳感器主塔拉桿、主跨吊1.風速風向儀 2.加速度傳感器(多方向)3.應變傳感器 4.溫度/濕度傳感器5.位移傳感器 6.磁通量傳感器振動監(jiān)測磁電式傳感器橋塔、橋墩、橋身等裂縫監(jiān)測裂縫計最大縫寬處溫濕度溫濕度傳感器橋面、橋底、梁體風速風向風12、速風向儀塔頂、跨中主動智慧養(yǎng)護隧道在線監(jiān)測傳感器子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸子察統(tǒng)數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)安全評價、預警子系統(tǒng)硬件系紀軟件系統(tǒng)隔消運營期期監(jiān)測實時監(jiān)測監(jiān)測內容監(jiān)測參數(shù)監(jiān)測方式環(huán)境監(jiān)測溫濕度溫濕度計煙霧監(jiān)測煙露傳惡器火災監(jiān)測溫度傳怒器變形監(jiān)測圍巖傾斜國定式測斜儀圍巖內部變形超聲測距儀裂縫裂讀計應力/應變混凝土應變內埋式應變計其它材科參數(shù)彈性模量等凈空收斂收斂計變形監(jiān)測拱頂下沉壓差式變形測量傳感器，經(jīng)緯儀、全站儀等地表下沉水準儀、經(jīng)緯儀、全站儀等圍巖內位移多點位移計土體位移(水平、垂直)多點位移計混凝土應變內埋式應變計鋼筋應力鋼筋計應力/應變和受力監(jiān)測孔隙水壓力監(jiān)測弦式孔壓13、計(滲壓計)支護土壓力土壓力盒錨桿抗拔力/描桿軸力描桿應力計，描索計鋼支撐受力軸力計/反力計其它材料參數(shù)彈性模量等附近結構物的傾斜測斜儀主動智慧養(yǎng)護路面狀況在線監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：路面溫度場在線監(jiān)測系統(tǒng)強風、雪監(jiān)測子系統(tǒng)道面狀況監(jiān)測子系統(tǒng)氣象觀測子系統(tǒng)綜合監(jiān)測傳感器位置：水泥路瀝青路積水監(jiān)測交通氧象數(shù)露中心深圳首條智慧交通樣板工程僑香路能見度觀測子系統(tǒng)實時天氣監(jiān)測交通信息服務交通氣象預臂檢測范圍：7 8 米(雙向1 2 車道)N K M 種被動智慧養(yǎng)護(主動巡檢)針對已修道路，無人巡檢(無人機、5 G、遙測);自動、智能檢測裝備、智能化養(yǎng)護設備進行定期狀態(tài)檢測，將檢測數(shù)據(jù)與養(yǎng)護中心數(shù)據(jù)庫相連，由大數(shù)14、據(jù)分析，得出最佳的養(yǎng)護對策與時機!斜拉索檢測機器人、無人機搭載實時監(jiān)控設備，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲僮鹘K端，可在終端看到拉索保護層表面狀況和拉索內部是否存在斷絲、銹蝕、及橋梁結構、山體護坡等病害情況。云臺通飛行控被動智慧養(yǎng)護(主動巡檢)橋梁檢測機器人采用智能控制技術，對橋梁進行全天候快速無損檢測，將檢測數(shù)據(jù)進行定量計算分析，快速、準確評價橋梁運營情況。提出合理的養(yǎng)護維修技術方案。經(jīng)濟、高效、適應各種復雜環(huán)境的優(yōu)越性能和特點，解決原有橋梁檢測技術存在的障礙。隧道雷達技術檢測智能檢測與大數(shù)據(jù)的應用逐步實現(xiàn)病害可視化，檢測自動化與決策智能化!被動智慧養(yǎng)護3路面結構病害巡檢頻譜分析技術圖像分析技術超聲波無損檢測15、技術激光檢測技術美國關于結構病害演變監(jiān)測手段&技術現(xiàn)化病害模被動智慧養(yǎng)護道路病害檢測機器人機器人自動采集數(shù)據(jù)智能化數(shù)據(jù)分析自動規(guī)劃全覆蓋路徑機器人自主采集數(shù)據(jù)電子圍欄智能避障 數(shù)據(jù)自動預處理 計算機輔助分析自動可視化結果輸出 道面實景建模 病害自動繪制 病害分類分等級統(tǒng)計主被動智慧養(yǎng)護表觀病害檢測結構病害檢測 縱、橫、斜向裂縫 角隅斷裂水泥砼道路 破碎板 哪泥 嵌縫料損壞 縱、橫、斜向裂縫 龜裂瀝青道路塊裂 松散老化。坑槽 唧泥脫空m p t y i n g富含水R i c h i n w a t e r纜管道空洞H o l l o w沉降S e d i m e n t a t i o n被動16、智慧養(yǎng)護3表觀數(shù)據(jù)：尚未出現(xiàn)明顯缺陷病害類型：脫空+疏松等級：5 芯樣長度3 8 c m 取芯深度4 4 c m 脫空及松散區(qū)域達6 c m 厚，存在極大沉降風險陳制運數(shù)3 8 c m 煤脫空下方倍部分疏松智 慧 養(yǎng)護裝備發(fā)展從主動智慧養(yǎng)護，被動智慧檢測，現(xiàn)有設備升級換代，實現(xiàn)養(yǎng)護裝備智慧化發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))+解決方案思想利用互聯(lián)網(wǎng)，云平臺，設備，管理者四維一體互聯(lián)，進行管理優(yōu)化，提升設備使用率，降低設備能耗歸一化數(shù)據(jù)交換平臺統(tǒng)一平臺，歸一化數(shù)據(jù)采集：養(yǎng)護工地大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 拌和站數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)智慧裝備管理平臺 設備使用率優(yōu)化 設備運行能耗 關鍵部件壽命預測 設備健康度預測分析，基于數(shù)據(jù)分析的17、最優(yōu)設備購置維護方案 設備故障診斷 設備監(jiān)控與施工質量管控聯(lián)動 供應商管控，設備供應商優(yōu)選管理 零部件供應商管理完整知識生態(tài)3 能效精益管理 設備數(shù)字化運維管理 設備定位聯(lián)動告警與風險預警物資設備數(shù)據(jù)采集信息系統(tǒng)價值：智慧互聯(lián)，精益管理物聯(lián)網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)+拌合站(再生)輸入配合比控制系統(tǒng)配合比物資設備數(shù)據(jù)采集信息系統(tǒng)示級配比系統(tǒng)比對供電系統(tǒng)通繼電器開關在線稱重數(shù)據(jù)采集料倉門控制熱料倉門控制系1、骨料秤根據(jù)配合比檢測5-6 個數(shù)據(jù)，分批稱量5 6 次累計值與目標級配比對。2、對熱料倉容量適時監(jiān)空，及時對冷料上料速度進行閉環(huán)控制，保證連續(xù)生產(chǎn)，計量分兩次進行，避免溢料造成浪費，待料造成效率下降。3、為18、保證配合比精確，對熱料倉計量分兩次進行，避免一次放料超量。4、超出要求，對熱料倉閥門進行開合控制。5、拌合站開啟前強制錄入配合比、混合料和相關物資的設計用量，不符合要求的通過G W 下發(fā)指令控制繼電器，強制切斷電源。6、過程質量控制通過實際參數(shù)與目標參數(shù)比對判斷成品料質量。7、物資消耗數(shù)據(jù)通過輔助平臺傳遞給物資管理系統(tǒng)進行成本核算比對與預警。磅房系統(tǒng)關聯(lián)到車訓司機物資消耗進臺賬系統(tǒng)物資管理系統(tǒng)貨稱重時根據(jù)實驗室配方計算出所用的原4 的重量即可計算出原材料庫存消耗，計算合收操作高單總量超限或者不滿足目標級配比，則系統(tǒng)告警提示識別，可關聯(lián)具體某輛物流車輛的運輸工量，便于核查物資管理系統(tǒng)拌合站實時在19、線監(jiān)測與控制檢測數(shù)據(jù)/視頻轉碼/解決服務器數(shù)據(jù)傳輸T E數(shù)據(jù)存儲服務器攝像頭(4 G)拌合站數(shù)據(jù)分析、判斷、決策監(jiān)控中心拌合現(xiàn)場控制3 D 智能攤鋪機采用高精度定位、高精度激光定位技術，實時計算出熨平板三維坐標，結合攤鋪機控制箱中的三維設計圖紙將計算結果發(fā)送給控制器從而實現(xiàn)對熨平板的精準控制。L Z-T 5 激光發(fā)射器帶 M G-A 3 G N S S天線的 P Z S-M C定位域感應器高精度衛(wèi)星定位基站接線盒G X-6 0 顯示控制器M C-R 3 接收機控制盒G P S-3 D 智能攤鋪機節(jié)省人力：現(xiàn)場無需打樁，放樣等，攤鋪作業(yè)僅需兩人即可，降低勞動力成本。節(jié)約材料：平均每層材料用量可節(jié)20、省2-3 m m,減少材料成本。1 5 0 m p u g m-c i s l o n l高精度激光發(fā)射器高精度衛(wèi)星定位基站提高攤鋪質量：絕對高程控制精度高，攤鋪厚度精確控制，平整度高。3 D 攤鋪平衡梁攤鋪無人駕駛智能壓路機G N S S 天線密實度在線監(jiān)測彩色平板電腦壓實傳感器溫度傳感器配置密實度傳感器，實時檢測密實度信息；無人駕駛壓路機G P S 衛(wèi)星無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)移動基站(a)I n t e r n e t 網(wǎng)絡5 G 網(wǎng)絡壓路機施工過程中的工作數(shù)據(jù)上傳云平臺，為質量溯源和技術升級提供決策數(shù)據(jù)。無人駕駛智能壓路機厘米級定位精度、自動避障、換線壓實采用雙G N S S 天線，配合R T K 定位基準站，實現(xiàn)厘米級定位控制，確保施工精度，配置環(huán)境感知系統(tǒng)，遇到障礙物自動停車避讓