智慧養護技術在市政設施綜合養護中的應用分析

楊斯棋

(上海城投興港投資建設(集團)有限公司， 上海 201306)

0 引 言

市政基礎設施是城市基礎設施的重要組成部分，在城市經濟和社會發展中處于基礎性和先導性地位，主要包括道路、橋梁、排水系統、照明系統、園林、環衛系統、地下公共設施及其他附屬設施等。近年來，隨著城市建設規模的不斷擴大，市民對居住環境的要求不斷提高，市政基礎設施管理和養護工作的重要性日益突出。

傳統的市政基礎設施管理主要采用按道路、環衛、綠化和市容等不同設施分散管理的方式，存在多頭管理、職責不清、管理效率不高和管理作業對交通的影響較大等諸多弊端，造成了很大的人力和物力資源浪費。在此情況下，如何通過綜合管理、一體化養護的模式，達到管理資源集約化投入與社會效益規?；a出協同、養護一體化運行與作業專業化實施協同的效果，進而建設更整潔、更宜居的城市環境，成為了一個迫切需要研究的課題。

1 上海市在綜合養護方面所作的探索

2008年，上海市開始在多個行業進行綜合養護管理的嘗試。2019年7月，上海市人民政府辦公廳印發《關于進一步加強本市城市維護工作若干意見的通知》(以下簡稱《通知》)，在總結近年來在道路、綠化、環衛和水務設施養護作業市場化改革等方面取得的經驗的基礎上，提出針對各類設施的特點和養護要求實行差異化的市場化機制，并提出探索推廣綜合養護，研究制定綜合養護管理辦法，打破行業條塊分割限制，將區域性較強的設施打包，實施綜合養護和管理，以提高養護效率。

《通知》發布之后，上海市多個區、多個行業管理部門開始逐步探索綜合養護管理模式，內容涉及道路、橋梁、排水、路燈、綠化、環衛和河道養護等。探索的內容由單個行業內的多類設施綜合養護管理逐步過渡到跨部門、跨行業的綜合性養護管理。截至2021年2月，上海市政府采購平臺共發布了38個綜合養護類招投標項目，綜合養護內容覆蓋的范圍越來越廣。由此可見，道橋、路燈、綠化、環衛、排水和照明等項目的“多位一體”綜合性養護不僅是城市管理模式的創新，更是養護行業發展的趨勢。

2 市政設施綜合養護中智慧養護技術的應用需求

綜合養護不僅能實現跨部門的信息共享和業務融合，以及跨部門、跨系統、跨業務、跨層級、跨地域的協同管理和服務，有效實現資源整合和信息共享，提高養護管理效率和資金使用效率，而且有利于統籌開展指揮調度、突發事件響應和應急處置等工作，加速升級養護管理體系和安全保障體系。

隨著信息技術的飛速發展和管理模式的不斷創新，市政設施養護管理的數字化、信息化和智能化需求日益提升，傳統的養護技術和裝備已很難滿足養護工作的各類需求，迫切需要采用新的技術和裝備，解決發展過程中存在的困難和問題。只有不斷提升養護技術，才能充分發揮綜合養護管理模式的效能，提高養護管理效率和資金使用效率，實現智慧養護的目標。

近年來，大數據、物聯網和5G通信技術等新一代信息技術得到了快速發展，市政設施養護行業隨之變得越來越“智慧化”。從底層設施感知到自動巡查，甚至到智慧決策，綜合養護在不同層面，以全面感知、深度融合、主動服務和科學決策為目標，與現場作業和流程管理相配合，使市政設施具備感知、互聯、分析、預測和控制等能力，以充分保障基礎設施的效能，提升系統的運行效率和管理水平。

3 智慧養護技術應用趨勢分析

3.1 物聯網快速感知和在線監測

對于綜合養護來說，物聯網技術能使市政設施養護過程中的人、物和事等方面的信息更直觀、精準，改變以往人力監管情況下存在的車輛和人員監管不到位、調度不及時和考核不規范等問題。物聯網技術能實現對市政設施運行情況的實時監測，實現智能感知和智能預警，為養護管理提供智能化決策。借助感知設備，能實現對市政設施養護過程的自動化記錄，實現基礎設施巡查作業信息化，實現對養護過程的在線監管，督促養護人員到位巡查。隨著城市感知設備的增加，市政設施養護管理將由傳統的管理模式向高效科學的新管理模式轉變。

3.2 遙感與地理信息系統一體化客觀反映

遙感是對空間數據進行采集和分類的有效工具，地理信息系統(Geographic Information System,GIS)是對空間數據進行管理和分析的有效工具，兩者是空間信息的重要組成部分。遙感獲取海量空間數據有賴于GIS的有效管理和共享，同時利用GIS強大的空間分析功能提取深層次的專題信息，全面提升影像數據的利用價值。市政設施一般分布在道路沿線和其他特定區域內，對位置的精確度有很高的要求，遙感可實現市政設施準確定位和信息一次采集，并在GIS地圖上直觀地表達。

針對市政設施，綜合應用遙感和 GIS，將不同市政設施的矢量數據、地址數據、三維數據和影像數據等反映在一張地圖上，實現對各類數據的綜合分析和處理，以及一張圖和養護管理區域集成管理，在地圖上對有關靜態信息和動態信息進行更新查詢，滿足智慧養護需求，為市政設施養護提供及時有效的基礎時空信息服務。同時，通過地圖數據將人員管理信息和設施信息等展示在一張地圖上，實現部門協同、信息共享，打造智能養護一張圖，為布局規劃、日常巡檢、設施養護、安全監管和應急指揮調度等業務的輔助決策提供科學支持，準確定位養護管理區域，提高業務辦理的效率和質量。

3.3 無人化巡查與自動化作業

隨著市政基礎設施運維要求的逐步提高，簡化巡檢過程、提高巡檢效率成為了巡檢領域無人化機械設備發展的重要方向。目前，養護行業正在試點應用高精尖的無人技術解決養護行業面臨的人力成本高、安全風險大和作業效率低等問題，實現低成本化、數據化、可視化、系統化和專業化管理。

無人化設備可將空間數據與反映養護屬性的主要數據緊密結合起來，進行智能化處理和形象化展示，通過獲取GPS等系統的數據，實現對養護作業和車輛的實時監測與調度管理。利用多樣化的機械化設備，結合先進的定位技術，輔助人員迅速、高效地完成現場作業，提高養護作業的技術水平，降低對道路交通和周邊作業環境的干擾。未來，還將借助無人駕駛領域智能設備上的大量傳感器，充分收集巡查過程中采集的環境溫度、路面溫度和碾壓速度等信息；通過大數據分析，優化自動化作業的模式，保證養護巡查工作及時、準確地反映市政設施的實際狀況。

3.4 大數據輔助決策與互聯網+

在未來的市政基礎設施養護工作中，基于各種物聯網技術、無人化巡查和視頻分析手段不斷采集養護數據，通過大數據分析技術建立設施運行狀態識別模型和養護資金需求分析模型，深度挖掘各類數據的變化規律，為管理者提供決策依據，實現設施養護精準化、決策智能化和能力體系化，最終實現智慧養護體系的落地。

基于智能檢測、全球定位系統(Global Positioning System,GPS)導航和車載視頻傳輸等技術，市政基礎設施養護能實現“互聯網+”監測、“互聯網+”檢測、“互聯網+”調查和“互聯網+”決策等，結合云平臺，制定養護的公眾參與、資源優化配置和過程監督等制度，推進養護精細化和智能化。

3.5 管理數字化與場景仿真

在未來，市政設施養護將朝著加強全壽命周期養護管理的方向發展，市政設施管理將實現規劃、設計、建設、竣工和養護期間的所有資料數字化管理，借助BIM(Building Information Modeling)等技術建立數字化模型，形成數據、圖片、視頻和三維模型等數字化檔案，為設施養護的多角度、多方式應用提供豐富的數據支持。

基于已建設施的BIM模型，將日常養護和養護工程等方面的數據錄入該模型中，充分利用BIM數據進行病害原因分析和養護方案設計等，并結合養護管理需求建立不同場景的應用仿真模型，通過反復演練進行診斷分析和現場回放，為決策實施和應急管理等提供預演、預測的平臺和分析手段，以更高站位和全新視角構建城市空間治理模式,創新城市養護管理模式。

3.6 智慧養護一體化云平臺

綜合養護一體化云平臺依托互聯網、物聯網、云計算、大數據和空間地理信息技術等新一代信息技術，以行業相關標準和規范為依據，涵蓋市政設施在線監測、養護計劃、養護巡查、資產管理、技術狀況評定、科學決策和績效考核等業務數據，對人、物和事進行整合管控，以更加精細和智能的方式實現市政設施養護管理和決策的智慧化。

平臺通過數據采集和共享，建立統一的數據庫集，厘清海量養護管理數據的內在關系，實現數據整合、集成、存儲、管理、服務和查詢，解決數據分散存放、不ー致和難以共享的問題，徹底消除“信息孤島”，實現業務協同化和決策科學化。

建成市政設施一張圖，覆蓋道路、橋梁、河道和綠化等領域的全部設施，繼承管理檔案、檢測數據和實景照片等資源，為設施養護管理提供信息支撐。通過地圖數據將人員管理信息和設施信息納入一張地圖上，實現部門協同、信息共享，打造智能養護一張圖，為市政規劃、日常巡檢、設施養護、安全監管和指揮調度等業務的輔助決策提供科學的支持，準確定位養護管理區域，提高業務辦理的效率和質量。

平臺提供養護業務涉及的多個場景使用的基礎設施,以及信息安全保障、數據共享交換、大數據分析挖掘、軟件支撐、應用業務和運維保障服務，推進信息系統向集約化和云服務模式轉變，實現養護業務信息化管理，提高數據的管理和共享水平，最終實現養護工作信息網絡化、數據標準化、資源合理化、業務規范化和決策科學化。

4 結 語

綜合上述分析可看出，智慧養護是指在設施全壽命周期理論的基礎上，充分借助新一代信息技術，集成人員、業務、技術、裝備、數據和模型等，實現對設施養護的全過程、全要素、科學化、智能化、主動式和預防性管理。隨著技術的不斷發展和管理的日益精細化，智慧養護還會在很多方面與市政設施綜合養護有機結合，提升設施管理流程的科學性，極大地提高城市管理的效能和水平。