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AI快检试水农村公路 引领养护新风向
来源单位: 浏览次数:131次 发布日期:2021年02月23日

 农村公路作为农业和农村发展的先导性、基础性设施,是服务脱贫攻坚、实施乡村振兴战略的重要支撑,是全面推进交通强国建设、推动交通运输高质量发展、满足人民群众对美好生活需要的坚实保障。进入新时代,党中央、国务院作出了一系列重大决策部署,其中,《国务院办公厅关于深化农村公路管理养护体制改革的意见》(国办发〔2019〕45号)提出,要全面建成体系完备、运转高效的农村公路管理养护体制机制,要求进一步提高农村公路治理能力。同时,资源要素紧缺、信息技术高速发展等外部环境变化,也要求加快推动农村公路生态绿色和可持续发展。

 

 

滨海县农村公路总览图

 

 截至2019年,全国公路总里程达501万公里(农村公路420万公里,占比83.8%),年增长16.6万公里,涨幅基本来自农村公路(年增长16.08万公里)。突破资源难题,管理好、养护好农村公路已成为各地公路部门的燃眉之急。江苏农村公路发展一直走在全国前列,在全面推进“四好农村路”建设中取得了各项优异成绩,在科技创新转型升级时代背景下,江苏省交通运输厅公路事业发展中心(简称“江苏公路事业发展中心”)通过思想转变、鼓励创新,指导研发了一批新技术、新模式,投入到农村公路养护治理中,有效助力缓解地方公路管养压力。

 江苏盐城市滨海县地处淮河流域下游、东濒黄海,滩涂资源丰富,农耕面积广袤,现代农业、新兴产业发展迅猛,由于其独特的地理条件和经济环境,辖区内2000余公里农村公路和4000公里硬质路面(路面宽度2.5米以上),农村公路管养难题在全省14.28万公里农村公路(平均每个县1500公里农村公路)中属压力较大地区,具有鲜明代表性,是创新转型的重要突破口。

 在引进新养护技术之前,滨海县农村公路管养工作存在诸多难题。相较于国省干线或城市道路,农村公路的发展建设较晚,在新农村建设时期体量大幅提升,有效带动了农村区域经济发展,但大规模集中建设在同等经济压力下也使得农路建设标准、质量相对不高,给后期养护留下了不同程度的隐患。十年路面百年桥,截至目前,已有大量农村公路在长期运行使用中产生病害破损,加上传统人工排查人力不足、效率低、易遗漏,不少农村公路甚至处于失养状态,对农村交通出行产生了较大的安全隐患。

 滨海县农村公路养护管理特征

 农村公路面广线长 区域差异明显

 滨海县农村公路路面可分为沥青与水泥两种,总长约6000公里,覆盖范围非常广,农村公路日常排查任务量十分艰巨。同时由于人力财力限制,排查工作不到位、不及时,导致问题“由小变大、由轻变重”,各地农村公路由于质量不一、服务强度不一,损坏程度参差不齐,难计划、难管理,部分道路已经严重损坏且尚未得到改善。

 管养水平相对不高 管养方法落后

 滨海县农村公路基础资料和信息更新管理仍然采用纸质文件文档。管养部门不能及时全面发现并有效处理农村公路上出现的路面破损与裂缝、路基沉降等问题,导致农村公路在使用过程中安全隐患颇多。

 农村公路规模较大 路面类型多

 滨海县农村公路的规模较大,且包含多种路面类型,通常采用开车上路和人工步查两种传统的检测方式。在实地调研中发现,开车上路巡查,时速一般保持在四五十公里,路面细微病害容易被错过,从而错失病害初期的最佳养护时机,相关养护单位难以制定预防性养护计划,导致养护成本增加。而采用步查的方式全部依靠巡查人员主观判断,看清了问题,但效率太低,同时“把问题都记在脑子里”,无法形成可视化的病害数据。采用传统的人工巡查方式,因巡查、检修面积小,无法满足检测路网路况的持续变化、根治公路病害的问题。

 AI快检系统成农村公路检测之光

 根据以上特征与问题,江苏公路事业发展中心与江苏南通市公路事业发展中心联合指导南京中设航空科技发展有限公司,通过采用人工智能、大数据、数字化管理平台等新兴技术,最终形成了“基于机器视觉的路面养护智能快检系统”(简称“AI快检系统”)。AI快检系统是由一套经济轻便的路面检测快速采集装置、一套精准智能的路面检测数据自动识别算法、一套路面快检数据可视化管理系统组成。AI快检产品一方面可以为各级公路管理部门日常养护管理工作提供直观、可视、科学、高效的检测技术手段及数据支撑,另一方面为省、市公路管理部门计划制定、资金统筹安排、定期性考核提供科学决策依据。

 

 产品构成图

 

 AI快检系统具备快速便捷、操作简单,经济适用,智能化、自动化程度高,可视化程度高、直观性强等优点。2019年开始,南通公路事业发展中心带领如东、通州、海门等分中心率先尝试使用AI快检系统,对辖区内普通国省干线公路开展日常巡查工作。

 通过积累试点应用的经验,2020年7月AI快检系统在滨海县正式投入应用。采用AI快检系统后,公路管理部门仅用一个月时间便完成了第一批检测,共计检测了2556公里农村公路路面,其中沥青路面860公里,占总里程的30%;水泥路面1696公里,占总里程的70%。检测后的数据上传至大数据云端服务器分析,便可生成准确率达90%以上的分析报告。

 目前,基于AI快检系统的第二批检测已按照“尽排尽查”的工作目标高效推进,改变了传统养护巡检低效、不及时的局面,可以彻底而专业地排查滨海县全域农村公路。公路养护部门越早发现路面问题,越有助于在问题轻微时及时处理,防止道路病害的扩大与加剧,AI快检系统的出现有针对性地解决了滨海县长期以来所面临的农村公路养护难题。

 AI快检系统的技术特点

 高效化、操作便捷。AI快检系统使用门槛低、快速便捷,通过视觉AI技术快速分析采集影像,自动识别路面病害,可应用于公路路面日常养护快速巡查。采集装置安装于普通巡查车辆上即可作业,无需封路,平均每公里数据采集不到2分钟,数据采集当天即可出检测结果。一线养护管理人员经过简短培训后即可自行操作,在成本大幅降低的同时,还减轻了公路巡查的负担,大大提高了养护排查的作业效率。

 

 单个病害定位展示

 

 自动化、精准分析。AI快检系统可自动识别沥青路面病害中,横向裂缝、纵向裂缝、块状裂缝、龟裂、坑槽、修补,以及水泥路面中破碎板、裂缝、板角断裂、边角剥落、接缝料损坏、坑洞、露骨、修补等主要病害。系统由“快速采集装置”“自动识别算法”“智能化管理、分析系统”等研发技术构成,适用于公路日常养护管理的一体化路面快速检测,可完成路面数据自动采集、自动分析识别、结果可视化展示、后端管理跟踪统计,为日常养护管理工作提供直观、可视、科学、高效的检测技术手段。

 经济化、物美价实。AI快检系统由一个快速采集终端、一组AI智能识别算法和一套管理系统组成。整套系统在一个县域区内使用一年的总费用约为50万元至60万元。

 智能化、可靠性高。AI快检系统检测全过程自动拍摄,无需人工干预。数据导入系统后,基于视觉AI算法自动分析计算,简单复核即可,摆脱了人工对数据的干预,可靠性更高。

 可视化、直观性强。AI快检系统宏观上对于全域范围路面技术状况一目了然,微观上可将路面病害具体位置的病害影像调出。检测路段路面损坏状况指数PCI准确率在90%以上,数据还可接入“一网一平台”,形成统一管理。

 AI快检系统未来可期

 滨海县取得的运用成果,来源于更早期的试点技术积累。自2019年以来,AI快检系统已先后在江苏省南通市、镇江市、盐城市各区县开展试点应用,累计检测里程近万公里,取得了良好的应用效果。

 通过中设航空专业的技术人员对一线养护巡查人员开展内外业培训、简单的硬件搭载和软件系统使用培训后,养护巡查人员便可顺利完成硬件采集设备的搭载、采集数据的导入。数据导入系统后可自动分析识别,并生成巡查报告,快速查看路况病害评价。整个过程自动化程度高,具有很强的可操作性,可明显提升日常养护巡检效率。

 AI快检系统是人工智能识别与大数据管理平台在公路养护实际应用中的成功案例,它通过采用多卷积神经网络模型深度学习训练,反复迭代,形成轻量化、高精度的路面病害目标检测算法模型。AI快检系统已累计采集沥青路面样本照片超20万张,标定病害数量超4.6万处,水泥路面样本照片达30万张,标定病害数量超5.7万处。随机测试显示,AI快检系统的沥青路面、水泥路面各类型路面病害问题识别准确率均达到90%。通过试点和项目应用,AI快检系统的图像识别算法已经涵盖日常路面养护中的全部病害。

 2020年,江苏省句容市公路管理处农村公路管理办公室、江苏省盐城市滨海县交通运输局等单位,通过采购技术服务形式,已采用AI快检系统全面摸查了管辖内的农村公路路况病害。AI快检系统首次成功应用于沥青路面、水泥路面交错的大规模复杂路面采集和检测,为基层养护管理部门掌握路损情况一手资料提供了科学智能的手段,为养护经费的规划预算提供了可靠依据。

 相对于纯人工检查,AI快检系统大大提升了工作效率,同时解决了人工检查中不可避免的数据遗漏、主观性强、结果不直观、具体问题难以定位等问题。各应用单位对应用效果均表示满意,并计划在下阶段继续采用AI快检系统定期开展农村公路日常巡查工作,及时掌握农村公路养护状况变化情况。

 AI快检系统做出的创新成果是农村公路养护体系升级的一大亮点。截至2019年底,全国农村公路超420万公里,随着各地对日常养护巡查要求的不断提高,低成本高效率的新养护解决方案将有更多的用武之地。目前,中设航空已与河南、海南、山东、四川、新疆等多个省区建立联系,将在各地陆续开展相应的试点与推广。

 源自江苏的AI快检系统,为传统养护向智能养护转变提供了一套完整的标准化外业内业操作规程,高度契合实际应用需求,且易于在全国各地快速复制推广。未来,不断迭代升级的AI快检系统,将普及到全国更多的省市,助力农村公路养护系统的升级转型。

 


来源:《中国公路》杂志2020年21期   作者:南京中设航空科技发展有限公司

 

 

 

 

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