馬赟　于品德　劉海寬　宋粉麗

摘 要：橋梁檢查工作是維修養(yǎng)護(hù)的基礎(chǔ)，是橋梁養(yǎng)護(hù)決策的重要依據(jù)。針對(duì)橋梁經(jīng)常性檢查工作中監(jiān)督管理難、現(xiàn)場(chǎng)檢查技術(shù)不規(guī)范、效率低等問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了以云平臺(tái)為基礎(chǔ)、以移動(dòng)設(shè)備為終端的橋梁巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式，能夠?qū)I(yè)、規(guī)范、便捷和高效地實(shí)現(xiàn)橋梁經(jīng)常檢查，實(shí)現(xiàn)橋梁養(yǎng)護(hù)的精細(xì)化管理。

關(guān)鍵詞：橋梁檢查;云平臺(tái);巡檢系統(tǒng);移動(dòng)設(shè)備

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）14-0091-03

Problems Existing in Highway Bridge Inspection and Design of Inspection System

MA Yun1，2 YU Pinde1，2 LIU Haikuan1，2 SONG Fenli1，2

（1. Henan Transporation Research Institute C o.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450015;2. Highway Bridge Safety Inspection and Reinforcement Technology Transportation Industry Research and Development Center，Zhengzhou Henan 450015）

Abstract： Bridge inspection is the basis of maintenance and is an important basis for bridge maintenance decisions. Aiming at the problems of difficult supervision and management of bridges， irregular on-site inspection technology and low efficiency， a bridge inspection system based on the cloud platform and mobile devices as the terminal was designed in this paper. The system is based on a task-driven model， which can professionally， regularly， conveniently and efficiently implement bridge frequent inspections and achieve fine management of bridge maintenance.

Keywords： bridge inspection;cloud platform;inspection system;mobile devices

橋梁一般是指跨越江河、湖海、山澗、不良地質(zhì)或其他交通需要而架設(shè)的建筑物。橋梁是道路的重要組成部分，橋梁的建設(shè)使車(chē)輛和行人的通行更加便捷。橋梁的發(fā)展與交通運(yùn)輸需求和交通工具的變革密不可分，交通運(yùn)輸行業(yè)的不斷發(fā)展對(duì)橋梁在承載能力、結(jié)構(gòu)布局和跨越能力等方面提出新的要求，也推動(dòng)了橋梁工程技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步也有力地促進(jìn)了橋梁建設(shè)技術(shù)水平的提高，使之更好地適應(yīng)交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展要求。改革開(kāi)放以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，中國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高速發(fā)展，大批公路橋梁先后建設(shè)完成并投入運(yùn)營(yíng)。隨著橋梁服役年限的不斷增加，大批橋梁陸續(xù)進(jìn)入養(yǎng)護(hù)維修期。橋梁養(yǎng)護(hù)工作的好壞不僅影響公路功能的有效發(fā)揮，更影響廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全和公共安全，事關(guān)民生安全和福祉。因此，公路橋梁的檢查和養(yǎng)護(hù)工作意義重大，是公路可持續(xù)發(fā)展的重要保證。橋梁檢查工作是維修養(yǎng)護(hù)的基礎(chǔ)，是橋梁養(yǎng)護(hù)決策的重要依據(jù)。

1 橋梁的經(jīng)常檢查

1.1 經(jīng)常檢查的重要性

橋梁檢查分為經(jīng)常檢查、定期檢查和特殊檢查。經(jīng)常檢查主要指對(duì)橋面設(shè)施、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)及附屬構(gòu)造物的技術(shù)狀況進(jìn)行的檢查;定期檢查為評(píng)定橋梁使用功能，制定管理養(yǎng)護(hù)計(jì)劃提供基本數(shù)據(jù)，對(duì)橋梁主體結(jié)構(gòu)及其附屬構(gòu)造物的技術(shù)狀況進(jìn)行的全面檢查，它為橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)搜集結(jié)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù);特殊檢查是查清橋梁的病害原因、破損程度、承載能力抗災(zāi)能力[1-2]，確定橋梁技術(shù)狀況的工作。

橋梁經(jīng)常檢查是檢測(cè)養(yǎng)護(hù)體系中的第一步，其作用不言而喻。經(jīng)常性檢查是針對(duì)較明顯缺陷的檢查，檢查為橋梁表面的檢查，主要對(duì)結(jié)構(gòu)異常、橋及其橋區(qū)施工作業(yè)情況的檢查和橋面系、交通標(biāo)志、限載標(biāo)志及其他附屬設(shè)施等的外觀情況進(jìn)行日常巡檢[3-4]。根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，經(jīng)常檢查周期不少于每月1次，汛期增加檢查頻率;三、四、五類(lèi)橋梁，立即安排定期檢查。經(jīng)常性檢查的目的是確保結(jié)構(gòu)功能正常，使結(jié)構(gòu)能得到及時(shí)的養(yǎng)護(hù)和緊急處置，對(duì)需要檢修的一些大問(wèn)題進(jìn)行報(bào)告。

1.2 經(jīng)常檢查的工作流程

經(jīng)常檢查有橋梁管養(yǎng)單位的橋梁養(yǎng)護(hù)工程師負(fù)責(zé)組織實(shí)施，流程如圖1所示。

橋梁養(yǎng)護(hù)工程師根據(jù)轄區(qū)橋梁數(shù)量、橋梁技術(shù)狀況及經(jīng)常檢查頻率要求制定經(jīng)常檢查計(jì)劃;根據(jù)檢查計(jì)劃安排檢查人員及相應(yīng)儀器設(shè)備，橋梁養(yǎng)護(hù)工程師負(fù)責(zé)對(duì)檢查人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn);檢查人員按照橋梁經(jīng)常檢查項(xiàng)目表對(duì)待檢橋梁逐項(xiàng)檢查，記錄相應(yīng)缺損，并當(dāng)場(chǎng)填寫(xiě)公路橋梁經(jīng)常檢查記錄表;橋梁養(yǎng)護(hù)工程師根據(jù)經(jīng)常檢查資料定期總結(jié)，制定保養(yǎng)維修計(jì)劃，安排定期檢查。

經(jīng)常檢查以目測(cè)為主，宜采用簡(jiǎn)單儀器配合檢查[5-7]。應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)填寫(xiě)《橋梁經(jīng)常檢查記錄表》，登記所檢查橋梁的缺損類(lèi)型、維修工程量，提出相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施。對(duì)嚴(yán)重的病害要詳細(xì)描述，并留取影像資料。

2 橋梁經(jīng)常檢查存在的問(wèn)題

2.1 監(jiān)督管理難度大

橋梁經(jīng)常檢查的主體是各級(jí)公路管理部門(mén)，經(jīng)常檢查的實(shí)施模式略有差異，對(duì)收費(fèi)公路來(lái)說(shuō)，其日常維護(hù)工作由專(zhuān)業(yè)的養(yǎng)護(hù)公司負(fù)責(zé)，其中也包含日常檢查工作。對(duì)非收費(fèi)性質(zhì)的國(guó)省干線公路橋梁，實(shí)行省、市、縣三級(jí)管理，省公路管理部門(mén)負(fù)責(zé)全省公路養(yǎng)護(hù)的行業(yè)管理，市級(jí)公路管理部門(mén)負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)國(guó)、省干線公路橋梁的監(jiān)管;縣級(jí)公路管理部門(mén)負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)國(guó)、省干線公路橋梁的經(jīng)常檢查?？h級(jí)橋梁養(yǎng)護(hù)工程師負(fù)責(zé)日常檢查的實(shí)施，一般由道班養(yǎng)護(hù)人員進(jìn)行檢查。

橋梁經(jīng)常檢查需要技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)檢查，公路管理部門(mén)缺乏有效的監(jiān)管手段，不能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行監(jiān)督，造成部分檢查人員對(duì)橋梁日常檢查、養(yǎng)護(hù)工作的重要性認(rèn)識(shí)不夠，對(duì)橋梁的檢查力度不夠，工作敷衍了事，巡查也只是走過(guò)場(chǎng)，起不到實(shí)際作用。

2.2 專(zhuān)業(yè)化水平低

橋梁經(jīng)常檢查是專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)要求高的工作。橋梁養(yǎng)護(hù)工程師作為橋梁管養(yǎng)的直接負(fù)責(zé)人、養(yǎng)護(hù)措施的制定和實(shí)施者，其技術(shù)水平的高低直接影響橋梁技術(shù)等級(jí)評(píng)定的準(zhǔn)確與否?，F(xiàn)場(chǎng)檢查人員是橋梁經(jīng)常檢查的實(shí)施者，是獲取橋梁病害信息的主要來(lái)源，因此現(xiàn)場(chǎng)檢查人員需掌握一定的橋梁專(zhuān)業(yè)知識(shí)、能準(zhǔn)確識(shí)別橋梁常見(jiàn)病害，能對(duì)病害進(jìn)行客觀、完整記錄。分析橋梁病害原因的能力都直接影響橋梁等級(jí)的評(píng)定及養(yǎng)護(hù)效果。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)工作效率低

當(dāng)前的經(jīng)常檢查工作通常都采用以紙制卡片記錄病害、現(xiàn)場(chǎng)拍照輔助說(shuō)明的方式進(jìn)行。這種完全依賴(lài)手工記錄的工作方式在很大程度上制約了橋梁日常檢查的工作效率。數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，病害描述容易受到橋梁檢測(cè)人員的知識(shí)水平、認(rèn)識(shí)能力的影響，不能做到標(biāo)準(zhǔn)化，會(huì)對(duì)橋梁技術(shù)狀況評(píng)定產(chǎn)生影響。

2.4 資料管理不規(guī)范，數(shù)據(jù)難利用

按照公路養(yǎng)護(hù)管理規(guī)定，在橋梁全壽命周期中，以每座橋按照規(guī)范要求每月進(jìn)行一次經(jīng)常檢查，每座橋梁按照要求的內(nèi)容進(jìn)行檢查，將產(chǎn)生大量的資料。當(dāng)前情況下，紙質(zhì)資料和照片均由人工歸檔保存，存在資料保存不善而遺失等諸多問(wèn)題，造成發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題不能形成連貫性，在查詢(xún)和后期整理上帶來(lái)了諸多不便。

橋梁經(jīng)常檢查資料，可以為養(yǎng)護(hù)決策提供依據(jù)，人們不僅需要進(jìn)行本橋全壽命周期內(nèi)的性能趨勢(shì)分析，也需要實(shí)現(xiàn)同類(lèi)型橋梁橫向?qū)Ρ?，包括養(yǎng)護(hù)方式、養(yǎng)護(hù)頻率等對(duì)比分析，以保證最優(yōu)的橋梁養(yǎng)護(hù)效果。日常檢查積累形成的成套紙質(zhì)巡檢資料不能做到高效、及時(shí)的分析加工和多次使用，更做不到通過(guò)該數(shù)據(jù)結(jié)果及時(shí)掌握橋梁病害變化趨勢(shì)，為后期的養(yǎng)護(hù)決策提供數(shù)據(jù)支持。

3 基于云平臺(tái)的橋梁巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

橋梁巡檢系統(tǒng)緊密結(jié)合管理要求和技術(shù)要求來(lái)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)流程與養(yǎng)護(hù)管理流程一致，系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集滿足橋梁管養(yǎng)技術(shù)的要求，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)如下：以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)護(hù)巡檢數(shù)據(jù)的信息化管理;以移動(dòng)巡檢終端代替紙質(zhì)巡檢方式，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化采集、實(shí)時(shí)傳遞;以養(yǎng)護(hù)管理流程要求為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)常檢查工作流程標(biāo)準(zhǔn)化，形成巡查養(yǎng)護(hù)的閉環(huán)管理;以檢查數(shù)據(jù)為中心驅(qū)動(dòng)養(yǎng)護(hù)決策。

基于上述目標(biāo)，對(duì)橋梁巡檢系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)整體框架由云端數(shù)據(jù)庫(kù)、移動(dòng)數(shù)據(jù)終端和數(shù)據(jù)后臺(tái)管理系統(tǒng)三個(gè)部分組成，平臺(tái)整體組成框架如圖2所示，移動(dòng)端操作界面如圖3所示。

3.2 檢查流程的設(shè)計(jì)

巡檢系統(tǒng)的核心功能為專(zhuān)業(yè)、便捷和高效地實(shí)現(xiàn)橋梁經(jīng)常檢查。系統(tǒng)巡檢流程設(shè)計(jì)為任務(wù)驅(qū)動(dòng)式模式，首先要滿足管理要求，并考慮了實(shí)際操作的便捷性和專(zhuān)業(yè)性。橋梁巡檢工作由橋梁養(yǎng)護(hù)工程師負(fù)責(zé)組織實(shí)施，由巡檢人員現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，完成巡檢任務(wù)，采集病害、上傳數(shù)據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本工作流程如圖4所示。

在系統(tǒng)中，由橋梁養(yǎng)護(hù)工程師根據(jù)橋梁巡檢周期，制定巡檢計(jì)劃，并將任務(wù)分配到具體的巡檢人員。巡檢人員領(lǐng)取巡檢任務(wù)后，到達(dá)橋梁現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡檢，通過(guò)巡檢終端（手機(jī)、平板電腦）可方便地記錄橋梁病害，完成現(xiàn)場(chǎng)巡檢任務(wù)并上傳數(shù)據(jù)。巡檢人員到達(dá)橋梁現(xiàn)場(chǎng)，需要通過(guò)巡檢終端的定位功能完成現(xiàn)場(chǎng)簽到，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢工作的監(jiān)管，養(yǎng)護(hù)工程師負(fù)責(zé)對(duì)巡檢任務(wù)完成情況的考核，包括巡檢的頻率是否滿足、巡檢內(nèi)容是否滿足、巡檢是否及時(shí)等。橋梁工程師根據(jù)巡檢數(shù)據(jù)生成巡檢報(bào)表病存檔;統(tǒng)計(jì)需要維修保養(yǎng)的病害數(shù)量，安排保養(yǎng)計(jì)劃;根據(jù)歷次巡檢數(shù)據(jù)，對(duì)比典型病害發(fā)展情況。

3.3 主要功能模塊

橋梁巡檢系統(tǒng)功能模塊組成如圖5所示，主要由公路管理、橋梁管理、巡檢管理、病害管理、文檔管理、系統(tǒng)管理和巡檢客戶端等7個(gè)模塊組成。

公路管理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)公路信息的管理，包括路線基本信息、里程樁號(hào)及路線軌跡數(shù)據(jù)管理。橋梁管理模塊是管理橋梁基礎(chǔ)信息，包括橋梁基本信息、地理位置信息、位置信息及圖片信息等。巡檢管理是系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)模塊，主要實(shí)現(xiàn)巡檢計(jì)劃的制定及流程管理，模塊分監(jiān)管單位和養(yǎng)護(hù)單位角色，監(jiān)管單位負(fù)責(zé)計(jì)劃的制定與考核，養(yǎng)護(hù)單位負(fù)責(zé)巡檢任務(wù)執(zhí)行和數(shù)據(jù)采集。病害管理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁病害的統(tǒng)計(jì)分析、巡檢報(bào)表生成、病害發(fā)展對(duì)比等。文檔管理模塊實(shí)現(xiàn)“一橋一檔”功能，按橋梁實(shí)現(xiàn)電子文檔的管理;巡檢客戶端為數(shù)據(jù)終端程序，主要功能包括橋梁巡檢數(shù)據(jù)采集及養(yǎng)護(hù)工作精細(xì)化管理。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁養(yǎng)護(hù)工作的好壞不僅影響公路功能的有效發(fā)揮，更影響廣大人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和公共安全，做好公路橋梁的檢查和養(yǎng)護(hù)工作意義重大，是公路可持續(xù)發(fā)展的客觀要求。針對(duì)目前橋梁經(jīng)常檢查工作中存在的監(jiān)督管理難、現(xiàn)場(chǎng)檢查技術(shù)不規(guī)范、巡檢效率低等問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一套基于云平臺(tái)的橋梁巡檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)的使用可規(guī)避現(xiàn)有橋梁經(jīng)常檢查中存在的一系列問(wèn)題，在提高效率的同時(shí)，規(guī)范了橋梁現(xiàn)場(chǎng)檢查工作，實(shí)現(xiàn)橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)工作的精細(xì)化管理。

參考文獻(xiàn)：

[1]交通運(yùn)輸部.公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：JTG/T H21-2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]交通部.公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范：JTG H11—2004[S].北京：人民交通出版社，2004.

[3]吳圣賢.《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》應(yīng)用研究及系統(tǒng)研發(fā)[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2016.

[4]陳卓，黃光清，潘飛.山區(qū)公路橋梁掌上檢查系統(tǒng)簡(jiǎn)介[J].公路交通技術(shù)，2011（6）：80-82.

[5]袁澤瑤.基于Android平臺(tái)的人工橋梁檢測(cè)系統(tǒng)研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2013.

[6]殷金穩(wěn)，宋剛.基于云平臺(tái)的手持式智能橋梁巡檢系統(tǒng)研究[J].公路交通技術(shù)，2016（6）：77-79.

[7]蘇毅.遼寧省國(guó)省干線公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理體系構(gòu)建[J].北方交通，2016（1）：76-78.