《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》課件 第10章 數(shù)字技術(shù)在智慧養(yǎng)管中的應(yīng)用

《智能建造數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)》數(shù)字技術(shù)在智慧養(yǎng)管中的應(yīng)用10章第XXX主講人指導(dǎo)人XXX時(shí)間指導(dǎo)人教材配套PPT學(xué)習(xí)導(dǎo)讀行業(yè)PPT模板/hangye/各類工程基礎(chǔ)設(shè)施在使用過程中,不可避免地會(huì)出現(xiàn)老化、損傷等現(xiàn)象，因此對其的養(yǎng)護(hù)和管理工作就越來越顯得重要。本文就智慧管養(yǎng)方向詳細(xì)介紹了三個(gè)應(yīng)用事例，以拓展視野為主，概述了智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的理論體系,為學(xué)生后續(xù)研究及實(shí)踐提供了一定的基礎(chǔ)。目錄CONTENT01智慧養(yǎng)管系統(tǒng)概述行業(yè)PPT模板/hangye/02智慧養(yǎng)管典型應(yīng)用案例03智慧養(yǎng)管關(guān)鍵技術(shù)STEPONE

智慧養(yǎng)管系統(tǒng)概述01/智慧養(yǎng)管系統(tǒng)概述智慧養(yǎng)管系統(tǒng)的架構(gòu)智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢智慧養(yǎng)管系統(tǒng)的架構(gòu)智慧養(yǎng)管系統(tǒng)與其它智慧系統(tǒng)相似，均以物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)字孿生（BIM）以及機(jī)器人等為技術(shù)基礎(chǔ)，通過對全流程（人、機(jī)、料、法、環(huán)）的數(shù)字化、智能化和可視化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高水平的養(yǎng)護(hù)管理。智慧養(yǎng)管系統(tǒng)的架構(gòu)：基礎(chǔ)設(shè)施智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的架構(gòu)通常也包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)展示層和數(shù)據(jù)應(yīng)用層。數(shù)據(jù)采集層：針對不同的基礎(chǔ)設(shè)施，其數(shù)據(jù)采集層的采集對象也有所不同。數(shù)據(jù)傳輸層：主要利用3G/4G/5G通信技術(shù)，將采集的數(shù)據(jù)上傳到云平臺。數(shù)據(jù)處理層：主要利用云計(jì)算技術(shù)，對上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、校驗(yàn)、分析和挖掘。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層：主要利用云存儲(chǔ)技術(shù)，將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在分布式數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)展示層：主要利用Web技術(shù)和GIS技術(shù)，將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以圖形化和可視化的方式展示給用戶。數(shù)據(jù)應(yīng)用層：主要利用人工智能技術(shù)和交通科學(xué)技術(shù)提供決策支持和服務(wù)優(yōu)化。智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢我國基礎(chǔ)設(shè)施的智慧養(yǎng)護(hù)與管理系統(tǒng)或平臺的特色主要體現(xiàn)在：以全壽命周期理念為指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)建管養(yǎng)運(yùn)一體化；以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為核心，實(shí)現(xiàn)信息共享和資源優(yōu)化；以用戶需求為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量和效率提升。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、電子技術(shù)等的飛速發(fā)展，智慧養(yǎng)管系統(tǒng)（圖10-1）也會(huì)向更多領(lǐng)域和更廣范圍拓展和向更深層次和更高維度融合，形成多源數(shù)據(jù)和多種技術(shù)的智慧養(yǎng)護(hù)體系。同時(shí)，向更智能化和更人性化轉(zhuǎn)變，形成主動(dòng)預(yù)警和個(gè)性化服務(wù)的智慧養(yǎng)護(hù)模式。圖10-1數(shù)字檔案模塊STEPTWO智慧養(yǎng)管典型應(yīng)用案例02/智慧養(yǎng)管典型應(yīng)用案例福建省高速公路智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)四川高速公路橋梁安全監(jiān)測示范系統(tǒng)福建省高速公路智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)（1）業(yè)務(wù)應(yīng)用架構(gòu)《福建省高速公路智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)》建設(shè)按照“1+2+N”的架構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，即“1個(gè)體系”、“2個(gè)平臺”和“N個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)”，如圖10-2所示：圖10-2養(yǎng)護(hù)信息化應(yīng)用架構(gòu)圖系統(tǒng)簡介：“1個(gè)體系”：是養(yǎng)護(hù)管理與信息化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系建設(shè)?！?個(gè)平臺”：是養(yǎng)護(hù)信息化集成應(yīng)用平臺、養(yǎng)護(hù)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺?！癗個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)”：是指養(yǎng)護(hù)專業(yè)管理系統(tǒng)（n個(gè)），分別面向管理決策層、執(zhí)行層的使用。通過高速養(yǎng)護(hù)集成整合，最終實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)工程項(xiàng)目管理的“標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、數(shù)字化、科學(xué)化、智能化”管理。福建省高速公路智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)（2）總體技術(shù)架構(gòu)智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)上強(qiáng)調(diào)整合共享、高效協(xié)同,是一套基于B/S架構(gòu)的信息管理與輔助決策系統(tǒng)。按照信息數(shù)字化流轉(zhuǎn)過程，技術(shù)架構(gòu)包含六層，自下至上依次為：傳感層-基礎(chǔ)設(shè)施層-信息資源層-應(yīng)用服務(wù)—應(yīng)用層—接入層。圖10-3速公路智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)圖系統(tǒng)簡介：基礎(chǔ)設(shè)施層是主要基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫，涵蓋主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全設(shè)備等。信息資源層包括養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)主題數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、空間地理信息以及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，為開展業(yè)務(wù)應(yīng)用提供信息資源支撐服務(wù)。應(yīng)用支撐層把各應(yīng)用系統(tǒng)具有共性的、基礎(chǔ)性模塊抽取出來，統(tǒng)一打造成為面向各應(yīng)用系統(tǒng)共享、共用、可控的企業(yè)級信息化基礎(chǔ)應(yīng)用支撐平臺。應(yīng)用層是根據(jù)數(shù)字高速管理和服務(wù)的需求，建立的各種智慧應(yīng)用和應(yīng)用整合。接入層通過各種服務(wù)渠道和服務(wù)形式向政府、企業(yè)和公眾提供一體化信息化服務(wù)，構(gòu)建統(tǒng)一門戶提供一站式服務(wù)。福建省高速公路智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)綜合養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)以養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)管理為中心，覆蓋了日常養(yǎng)護(hù)管理及養(yǎng)護(hù)資產(chǎn)管理、應(yīng)急搶險(xiǎn)及專項(xiàng)工程管理的工作內(nèi)容。典型模塊：綜合養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)：功能包含：養(yǎng)護(hù)巡查；技術(shù)檢查；小修保養(yǎng)；養(yǎng)護(hù)物資；檢查考核；養(yǎng)護(hù)計(jì)劃與進(jìn)度；供應(yīng)商管理；養(yǎng)護(hù)信用考核管理；基礎(chǔ)站房管理；養(yǎng)護(hù)人員管理；養(yǎng)護(hù)機(jī)具管理；工程管理；采購管理；合同管理；……數(shù)據(jù)架構(gòu)：分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、管理應(yīng)用和業(yè)務(wù)應(yīng)用三個(gè)部分，具有功能：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢；養(yǎng)護(hù)管理與統(tǒng)計(jì)；專業(yè)分析與決策等。福建省高速公路智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)包含基礎(chǔ)設(shè)施信息庫及養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)庫。典型模塊：綜合養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫：基礎(chǔ)設(shè)施信息庫：用于記錄高速公路中所有道路相關(guān)資產(chǎn)信息的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫。包括數(shù)據(jù)：橋涵隧結(jié)構(gòu)物；路面路基；邊坡；養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)庫：是針對高速公路養(yǎng)護(hù)過程中的技術(shù)要求進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范的管理，方便對高速公路養(yǎng)護(hù)工作進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為做好養(yǎng)護(hù)決策提供數(shù)據(jù)支撐。交通設(shè)施；綠化。福建省高速公路智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)典型模塊：綜合養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)：包含養(yǎng)護(hù)管理IOC及養(yǎng)護(hù)信息門戶兩個(gè)部分。養(yǎng)護(hù)管理IOC用于全面展示養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并提供應(yīng)急協(xié)同作業(yè)的功能，包括資產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、日常養(yǎng)護(hù)管理、專項(xiàng)工程管理以及應(yīng)急協(xié)同。養(yǎng)護(hù)信息門戶用于分級展示養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)管理與決策的信息視圖，根據(jù)不同的角色，顯示不同的視圖信息。（2）管理應(yīng)用：圖10-4福建省高速公路養(yǎng)護(hù)管理平臺展示（左）信息視圖（右）福建省高速公路智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)典型模塊：綜合養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)：覆蓋了智能應(yīng)用、養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)應(yīng)用及專業(yè)應(yīng)用等決策系統(tǒng)。（3）業(yè)務(wù)應(yīng)用：圖10-5福建省高速公路養(yǎng)護(hù)管理平臺監(jiān)控視圖（左）移動(dòng)終端應(yīng)用（右）智能應(yīng)用：主要是建立養(yǎng)護(hù)工位監(jiān)控及移動(dòng)終端應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)的數(shù)字化流轉(zhuǎn)，使一線養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)人員能高效完成巡查、檢查、維修等養(yǎng)護(hù)工作，使管理人員能快速進(jìn)行流程審批、數(shù)據(jù)查閱、工作監(jiān)管等操作，提高實(shí)際工作效率。福建省高速公路智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)典型模塊：綜合養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)：（3）業(yè)務(wù)應(yīng)用：養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)應(yīng)用（功能包括）：養(yǎng)護(hù)巡查；技術(shù)檢查；小修保養(yǎng)；養(yǎng)護(hù)物資；檢查考核；養(yǎng)護(hù)計(jì)劃與進(jìn)度；供應(yīng)商管理；專業(yè)應(yīng)用與決策系統(tǒng)：路況管理系統(tǒng)對高速公路的路面狀況進(jìn)行數(shù)字化管理和定量評價(jià)，包括：評價(jià)單元管理；數(shù)據(jù)接口；路況數(shù)據(jù)管理；路況評定分析；評定統(tǒng)計(jì)匯總。養(yǎng)護(hù)信用考核管理；基礎(chǔ)站房管理；養(yǎng)護(hù)人員管理；養(yǎng)護(hù)機(jī)具管理；工程管理；采購管理；合同管理等。福建省高速公路智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)典型模塊：道路便攜智能巡檢系統(tǒng)：道路便攜智能巡檢系統(tǒng)是養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)中日常養(yǎng)護(hù)專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是一套基于機(jī)器視覺信息的快速采集及智能分析系統(tǒng)。技術(shù)框架包括傳感器硬件集成部分、數(shù)據(jù)采集部分及數(shù)據(jù)智能分析三大部分。其中數(shù)據(jù)智能分析主要包含以下三個(gè)模塊：道路標(biāo)牌自動(dòng)識別測量模塊，基本實(shí)現(xiàn)對標(biāo)牌的自動(dòng)識別、分類、定位、尺寸、高度測量，以及文字信息提??；道路沿線護(hù)欄隔離等基礎(chǔ)設(shè)施檢測模塊，能實(shí)現(xiàn)對沿線護(hù)欄隔離帶的自動(dòng)識別分類及測量；道路病害自動(dòng)檢測模塊，能實(shí)現(xiàn)對道路主要病害的自動(dòng)檢測及統(tǒng)計(jì)。技術(shù)框架：圖10-6便攜式智能巡檢系統(tǒng)采集界面（上）便攜式智能巡檢系統(tǒng)標(biāo)志標(biāo)牌自動(dòng)識別展示（下）福建省高速公路智慧養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)橋梁手持式信息化外業(yè)采集系統(tǒng)：橋梁手持式信息化外業(yè)采集系統(tǒng)是一款對橋梁外觀檢查信息化采集軟件，集信息錄入、資料管理、病害采集、分析評估和報(bào)告下載于一體，實(shí)現(xiàn)信息化檢查，提升檢查效率的輔助工具。APP端及web端均有橋梁定期檢查病害的數(shù)字處理功能，將橋梁病害信息數(shù)字化后形成展布圖，用病害展布圖來展示橋梁的病害信息；GPS檢查軌跡記錄：系統(tǒng)自動(dòng)記錄病害檢測的GPS軌跡，保證檢測數(shù)據(jù)為現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，杜絕假數(shù)據(jù)；構(gòu)件二維碼信息標(biāo)簽：可對構(gòu)件定位快速識別，并與系統(tǒng)信息交互，便于養(yǎng)護(hù)數(shù)字化管理。功能特點(diǎn)：圖10-7外業(yè)手持式APP病害決策頁面四川高速公路橋梁安全監(jiān)測示范系統(tǒng)為切實(shí)提高公路橋隧安全運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)水平，四川高速公路建設(shè)開發(fā)集團(tuán)有限公司對其管轄范圍內(nèi)高速公路重點(diǎn)橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行示范工程建設(shè)。圖10-8安全監(jiān)測系統(tǒng)總體框架項(xiàng)目概況：橋梁安全監(jiān)測示范系統(tǒng)主要包括內(nèi)容：1）傳感器監(jiān)測系統(tǒng)的建立：以安全風(fēng)險(xiǎn)分析為基礎(chǔ)建立傳感器監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和數(shù)字化傳輸。2）基本預(yù)警功能的建立：對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評價(jià)，實(shí)現(xiàn)無模型方式的預(yù)警。3）基本承載能力評定的建立：對監(jiān)測數(shù)據(jù)以校驗(yàn)系數(shù)為依據(jù)進(jìn)行承載能力計(jì)算分析并進(jìn)行初步評定。四川高速公路橋梁安全監(jiān)測示范系統(tǒng)安全分析及測點(diǎn)布置：雅西高速黑石溝特大橋：主橋上部結(jié)構(gòu)為55+120+200+105m連續(xù)剛構(gòu)橋，主梁為分幅式單箱單室截面。橋面寬度為24.5m。荷載等級：公路-Ⅰ級；主梁為三向預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用單箱單室截面，箱頂板寬12.1m，底板寬6.8m。箱梁跨中及邊跨現(xiàn)澆段梁高3.868m，箱梁根部斷面和墩頂0號梁段高為12.818m。主墩采用分幅式鋼管砼組合高墩，墩頂橫橋向6.8m，順橋向10m，鋼管砼格構(gòu)柱為4根1320mm鋼管、管內(nèi)灌注C80砼、鋼管混凝土柱間用型鋼連接。主墩基礎(chǔ)為16根直徑2.5m的鉆孔灌注嵌巖樁。（1）連續(xù)剛構(gòu)橋（黑石溝特大橋）：四川高速公路橋梁安全監(jiān)測示范系統(tǒng)安全分析及測點(diǎn)布置：（1）連續(xù)剛構(gòu)橋（黑石溝特大橋）：序號風(fēng)險(xiǎn)概率危害是否屬于安全風(fēng)險(xiǎn)示范項(xiàng)目安全監(jiān)測內(nèi)容1預(yù)應(yīng)力缺損高大√梁體變形2基礎(chǔ)不均勻變位極低大×

3伸縮縫及支座病害高中×梁端位移監(jiān)測4密集超重活載低大√車軸車速，梁體變形5混凝土受力開裂較高大√活載校驗(yàn)系數(shù)6混凝土缺損、鋼筋銹蝕較高中×

序號監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測設(shè)備測點(diǎn)布置傳感器數(shù)量1撓度監(jiān)測封閉連通管測壓各跨跨中62撓度監(jiān)測GNSS左幅中跨跨中，左幅墩頂，右幅中跨跨中33車軸車速車軸車速儀重車道24梁端位移監(jiān)測梁端位移計(jì)梁端伸縮縫45氣象監(jiān)測數(shù)字氣象站橋面1表10-1黑石溝特大橋安全風(fēng)險(xiǎn)分析匯總表表10-2黑石溝橋安全監(jiān)測內(nèi)容四川高速公路橋梁安全監(jiān)測示范系統(tǒng)安全分析及測點(diǎn)布置：綿廣高速涪江四橋：孔跨布置為12×25m，預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁+2×140m，獨(dú)塔單柱單索面斜拉橋+7×25m，預(yù)應(yīng)力混凝土簡支板梁，全橋長755m，橋?qū)?1m。主橋斜拉橋采用為塔、梁、墩固結(jié)體系，主塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，塔高89.6m，主梁為三向預(yù)應(yīng)力大懸臂三角梭形箱型斷面，梁高3m，梁全寬31m，兩側(cè)懸臂長5m，箱底寬4m。主橋斜拉索為平行鋼絞線，由ΦJ15.24無黏結(jié)鋼絞線組成，拉索位于中央分隔帶內(nèi)，在塔的兩側(cè)對稱布置20對共80根斜拉索，索距6.0m。（2）斜拉橋（涪江四橋）：圖10-9涪江四橋測點(diǎn)總體布置圖四川高速公路橋梁安全監(jiān)測示范系統(tǒng)安全分析及測點(diǎn)布置：（2）斜拉橋（涪江四橋）：表10-3涪江四橋安全風(fēng)險(xiǎn)分析表表10-4涪江四橋安全監(jiān)測內(nèi)容序號風(fēng)險(xiǎn)概率危害是否屬于安全風(fēng)險(xiǎn)示范項(xiàng)目安全監(jiān)測內(nèi)容1索力改變低大√恒載變形2拉索病害高中×

3預(yù)應(yīng)力缺損較低中×

4基礎(chǔ)不均勻變位極低大×

5伸縮縫及支座病害高大√伸縮縫位移6密集超重活載低大√車軸車速，梁體變形7混凝土受力開裂較高大√活載校驗(yàn)系數(shù)8混凝土缺損、鋼筋銹蝕較高中×

序號監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測設(shè)備測點(diǎn)布置傳感器數(shù)量1變形監(jiān)測封閉連通管測壓各跨跨，塔位置和邊墩42變形監(jiān)測GNSS塔頂、跨中3+13車軸車速車軸車速儀重車道24氣象監(jiān)測數(shù)字氣象站橋面15梁端位移監(jiān)測位移計(jì)橋墩支座4四川高速公路橋梁安全監(jiān)測示范系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與傳輸：表10-10涪江四橋安全監(jiān)測內(nèi)容數(shù)據(jù)采集與傳輸方案，主要依據(jù)橋梁的跨徑、供電等因素來決定主機(jī)的布置以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞健?shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)一般采用工業(yè)以太網(wǎng)總線組建健康監(jiān)測系統(tǒng)采集傳輸網(wǎng)絡(luò)（圖10-10）。在傳統(tǒng)上，采集站之間常采用光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，其優(yōu)點(diǎn)在于可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)。近年來，由于無線數(shù)據(jù)傳送技術(shù)的飛速發(fā)展，采用近場或者遠(yuǎn)距離無線傳送的方案由于能夠降低系統(tǒng)成本，進(jìn)而逐漸增加。四川高速公路橋梁安全監(jiān)測示范系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與預(yù)警：在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將檢測數(shù)據(jù)采集后，數(shù)據(jù)處理預(yù)處理模塊在數(shù)據(jù)采集服務(wù)器與結(jié)構(gòu)評估服務(wù)器之間完成橋梁作用。此模塊主要完成數(shù)據(jù)處理、整合與存儲(chǔ)功能，完成現(xiàn)場設(shè)備的管理與控制，盡量減少結(jié)構(gòu)評估服務(wù)器的處理任務(wù)。1）與數(shù)據(jù)采集服務(wù)器進(jìn)行通信，接收遠(yuǎn)程的采集數(shù)據(jù)，由遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊完成；2）對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理（包括濾波、提取、挖掘、通道間的數(shù)據(jù)耦合、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換），由數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊完成；3）將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳給評估服務(wù)器，以便其可進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，由數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊完成；4）將原始數(shù)據(jù)與有效特征數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，由數(shù)據(jù)預(yù)處理及系統(tǒng)控制模塊完成；5）處理后的數(shù)據(jù)以指定格式數(shù)字化，全部進(jìn)行二進(jìn)制文件存儲(chǔ)備份，由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊完成；6）將經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)以指定格式傳輸至云服務(wù)器，由B/S軟件平臺完成數(shù)據(jù)調(diào)用。（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理：四川高速公路橋梁安全監(jiān)測示范系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與預(yù)警：對于安全監(jiān)測系統(tǒng)而言，中心數(shù)據(jù)庫主要為了滿足橋梁全壽命期檔案管理要求。為監(jiān)測數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)靜（動(dòng)）力指標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)邊界條件及荷載監(jiān)測數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)分析、逆分析數(shù)據(jù)、日常巡檢、養(yǎng)護(hù)、維修數(shù)據(jù)、事故、災(zāi)害處理數(shù)據(jù)、各種養(yǎng)護(hù)評估狀態(tài)預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)、分析評估權(quán)重指數(shù)、各類關(guān)鍵指數(shù)、各類管理流程方法、病害庫、維修措施庫、維修成本庫、病害成因庫、決策方法庫等數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及管理。結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，運(yùn)營結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測數(shù)據(jù)量很大，而且數(shù)據(jù)來源于各個(gè)不同的子系統(tǒng)，組織數(shù)據(jù)錄入就要將各類源數(shù)據(jù)從各個(gè)局部應(yīng)用中抽取出來，輸入計(jì)算機(jī)，再分類轉(zhuǎn)換，最后綜合成符合設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的形式，輸入數(shù)據(jù)庫。所有監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)分析形成各類數(shù)據(jù)報(bào)表，包括監(jiān)測日報(bào)、周報(bào)、月報(bào)、年報(bào)，滿足橋梁安全監(jiān)管需求。（2）數(shù)據(jù)庫及處理中心：四川高速公路橋梁安全監(jiān)測示范系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與預(yù)警：結(jié)構(gòu)安全評估與預(yù)警系統(tǒng)是監(jiān)測系統(tǒng)的最終成果體現(xiàn)，也是結(jié)構(gòu)監(jiān)測中技術(shù)難度最大的部分。該系統(tǒng)主要的功能是在監(jiān)測數(shù)據(jù)超出閾值時(shí)進(jìn)行安全預(yù)警，并綜合各類數(shù)據(jù)對結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行安全評估。通常，安全預(yù)警設(shè)黃色和紅色兩級：1）黃色預(yù)警，提醒橋梁管養(yǎng)單位應(yīng)對環(huán)境、荷載與結(jié)構(gòu)響應(yīng)加強(qiáng)關(guān)注和跟蹤觀察；2）紅色預(yù)警，警示橋梁管養(yǎng)單位對環(huán)境、荷載與結(jié)構(gòu)響應(yīng)連續(xù)密切關(guān)注和跟蹤觀察，查明報(bào)警的原因，采取適當(dāng)?shù)臋z查、應(yīng)急管理措施以確保橋梁安全運(yùn)營，并應(yīng)及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與結(jié)構(gòu)安全評估。在線實(shí)時(shí)預(yù)警的各類監(jiān)測變量預(yù)警值需要專門研究，在本系統(tǒng)中，按照下列原則設(shè)置：1）當(dāng)最高溫度、最低溫度、最大溫差和最大溫度梯度大于設(shè)計(jì)值時(shí)，進(jìn)行黃色預(yù)警；2）當(dāng)位移或變形大于設(shè)計(jì)值的0.8倍時(shí)，進(jìn)行黃色預(yù)警；3）大于設(shè)計(jì)值或一個(gè)月內(nèi)發(fā)現(xiàn)10次以上黃色預(yù)警時(shí)，進(jìn)行紅色預(yù)警。安全預(yù)警信息一般應(yīng)包括：預(yù)警級別、傳感器編號和位置、報(bào)警的監(jiān)測值和預(yù)警等。（3）結(jié)構(gòu)安全評估及實(shí)時(shí)預(yù)警：STEPTHREE智慧養(yǎng)管關(guān)鍵技術(shù)03/智慧養(yǎng)管關(guān)鍵技術(shù)基于機(jī)器視覺技術(shù)的裂縫檢測與監(jiān)測基于無人機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)施巡檢基于衛(wèi)星遙感的鐵路變形監(jiān)測基于機(jī)器視覺技術(shù)的裂縫檢測與監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)裂縫識別及分類：基于機(jī)器視覺技術(shù)的裂縫識別方法是利用圖像處理和機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù)，從圖像中提取裂縫的特征，并對其進(jìn)行檢測和分類的方法。一般分為以下幾個(gè)步驟：（1）圖像采集：使用相機(jī)、無人機(jī)等設(shè)備，獲取混凝土、金屬、道路等不同材料和場景的裂縫圖像數(shù)據(jù)。（2）圖像預(yù)處理：使用補(bǔ)光、濾波、增強(qiáng)、去噪等方法，改善圖像的質(zhì)量和對比度，突出裂縫的特征。（3）圖像分割：使用閾值分割、邊緣檢測、形態(tài)學(xué)操作等方法，將圖像分割為前景和背景，提取裂縫的輪廓和位置。（4）裂縫識別：使用機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)的方法，建立分類器或網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)特征向量對裂縫進(jìn)行識別和分類，判斷裂縫的類型、大小、嚴(yán)重程度等信息?；跈C(jī)器視覺技術(shù)的裂縫檢測與監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)裂縫識別及分類：在實(shí)際的裂縫識別和分類中，大致可分為：（1）橫向裂縫（2）縱向裂縫（3）斜向裂縫（4）網(wǎng)狀裂縫圖表10-11典型的裂縫類型混凝土結(jié)構(gòu)裂縫勾勒：混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫勾勒是指用線條標(biāo)出裂縫的輪廓，以反映裂縫的位置、方向和長度等信息，從而便于分析裂縫的類型、原因和危害，以及制定合理的處理措施。裂縫勾勒方法：基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的檢測方法；Canny和自適應(yīng)閾值分割算法；基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的檢測方法FCN；ATCrack模型等?；跈C(jī)器視覺技術(shù)的裂縫檢測與監(jiān)測裂縫圖像拼接：將一組在空間上彼此關(guān)聯(lián)并且有一部分重疊區(qū)域的圖像序列進(jìn)行配準(zhǔn)后融合，獲得一幅高分辨率無縫圖像的技術(shù)稱為圖像拼接技術(shù)。圖像拼接算法目前最常用方法包括變換域法和特征拼接法。（1）基于變換域相關(guān)方法基于變換域相關(guān)方法主要指傅里葉變換（FT）法，在頻域上傅里葉函數(shù)具有平移、旋轉(zhuǎn)及尺度縮放等特點(diǎn)，可以將圖像空域變換到頻域空間以后再進(jìn)行配準(zhǔn)，同時(shí)保存了空域中圖像其他特征。該算法具有準(zhǔn)確性好和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，但計(jì)算量大和易受噪聲影響。（2）基于特征的拼接方法根據(jù)提取得到的特征點(diǎn)匹配圖像重疊區(qū)域，基于特征的拼接算法對圖像關(guān)鍵特征信息進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)特征點(diǎn)判斷重疊區(qū)域是否匹配。根據(jù)特征點(diǎn)提取方式不同，基于特征的拼接算法可細(xì)分為特征點(diǎn)映射法、特征線映射法和特征區(qū)域映射法。該算法計(jì)算量小，且對圖像灰度變化、空間域仿射變換及圖像遮擋等都具有較好的適應(yīng)性。基于機(jī)器視覺技術(shù)的裂縫檢測與監(jiān)測裂縫圖像拼接：圖10-13裂縫的拼接（a）3張不完整裂縫圖片（原始裂縫圖片）（b）拼接后的裂縫圖片基于機(jī)器視覺技術(shù)的裂縫檢測與監(jiān)測裂縫擴(kuò)展監(jiān)測：裂縫是否擴(kuò)展，對判定結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)非常重要。通常，混凝土結(jié)構(gòu)物上多多少少均存在一些裂縫，其中很多裂縫是在結(jié)構(gòu)使用初期即已產(chǎn)生，在長期的使用過程中并無明顯變化。而如果裂縫出現(xiàn)了明顯的擴(kuò)展跡象，則對結(jié)構(gòu)的安全可能構(gòu)成較大的威脅。裂縫的擴(kuò)展通常表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）寬度增加；（2）長度增加；（3）出現(xiàn)新的裂縫。變化信息的監(jiān)測與上一節(jié)講述的圖像拼接的基本原理是相同的。實(shí)際上，不同時(shí)期的影像，其拍攝角度、遠(yuǎn)近、焦距、光照條件、范圍等均可能有所不同。因此，基于特征的影像變化檢測成為了主流方法。下圖展示了利用圖像變化檢測監(jiān)測裂縫的發(fā)展過程。圖10-14、中紅色裂縫即可新增的裂縫。圖10-14基于圖像變化檢測的裂縫擴(kuò)展監(jiān)測基于無人機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)施巡檢無人機(jī)對基礎(chǔ)設(shè)施巡檢（圖10-15），是指利用無人機(jī)搭載各種傳感器，對電力、軌道交通、航標(biāo)等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)化、精細(xì)化、智能化的檢查，以發(fā)現(xiàn)和排除故障隱患，提高運(yùn)維效率和安全性。概述：圖10-15核電站巡檢專用無人機(jī)主要優(yōu)勢：（1）無人機(jī)能克服地理和角度的限制，覆蓋更廣泛的區(qū)域，捕捉更多細(xì)節(jié)，提高巡檢質(zhì)量和準(zhǔn)確性；（2）無人機(jī)能實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，支持三維重建和缺陷識別，提高巡檢效率和及時(shí)性；（3）無人機(jī)能降低人力成本和風(fēng)險(xiǎn)，提高巡檢安全性和可靠性；（4）無人機(jī)能實(shí)現(xiàn)巡檢任務(wù)的自動(dòng)生成、自動(dòng)起降、自動(dòng)感知、自動(dòng)分析、自動(dòng)告警等功能，實(shí)現(xiàn)巡檢過程的全自動(dòng)化。組成部分：（1）無人機(jī)設(shè)備：是巡檢系統(tǒng)的執(zhí)行者，搭載各種傳感器，如可見光相機(jī)、紅外相機(jī)、激光雷達(dá)等；（2）機(jī)場配套系統(tǒng)：是巡檢系統(tǒng)的支撐者，包括機(jī)場本體、升降系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、充電系統(tǒng)等；（3）飛行規(guī)劃系統(tǒng)：是巡檢系統(tǒng)的指揮者，根據(jù)巡檢需求和環(huán)境條件，規(guī)劃無人機(jī)的飛行路徑和參數(shù)；（4）數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)：是巡檢系統(tǒng)的分析者，對無人機(jī)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，生成巡檢報(bào)告和告警信息?；跓o人機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)施巡檢在鋼結(jié)構(gòu)中，螺栓是主要連接構(gòu)件，螺栓的松動(dòng)和掉落對結(jié)構(gòu)的安全有很大的危害。另一方面，螺栓由于數(shù)量龐大，且位置往往難以接近，因此傳統(tǒng)的人工檢查方法存在很大的局限。應(yīng)用案例：螺栓脫落檢測原理：基于無人機(jī)與改進(jìn)YOLOv4目標(biāo)檢測技術(shù)相結(jié)合的螺栓脫落智能檢測方法檢測由訓(xùn)練和模型測試兩部分組成，其中模型訓(xùn)練是利用無人機(jī)（或相機(jī)）拍攝足夠數(shù)量的螺栓連接完好及脫落工況圖像數(shù)據(jù)集，然后對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)注，進(jìn)而通過設(shè)置模型參數(shù)，利用改進(jìn)YO