信息化监控技术在公路桥梁养护的应用

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摘要:文章在了解公路桥梁养护技术发展现状的基础上，以信息化监控技术为依托，搭建了公路桥梁养护系统，利用系统模型分析该系统的主体功能和运行稳定性。结合工程实例，证实了该公路桥梁养护系统的稳定性以及系统设计思路的正确性。

关键词:信息化监控;公路桥梁;养护

在推动我国现代化经济建设不断发展的过程中，桥梁工程技术起着至关重要的作用。公路桥梁建设项目竣工投入运营后，直接影响桥梁使用寿命的因素主要有:桥梁的施工质量、后期的养护管理，其中，对于桥梁养护而言，始终贯穿于整个桥梁全寿命周期，可想而知，具有非常重要的作用。为此，不断探索、钻研、创新桥梁养护技术已经成为当前桥梁工程技术人员重点关注、研究的内容。本文将信息化监控技术应用于桥梁工程养护中，经过技术人员的不断钻研、探索，公路桥梁养护技术体系已经逐步趋于完善，而对于桥梁养护技术的探讨，也不再是单一的一门专业、学科，其中融合渗透了力学、机械、计算机等多个专业。基于此，文章展开了对桥梁养护技术的研究，并重点对信息化监控技术的应用做了阐述分析，其效果很明显。

1公路桥梁养护技术发展概况

1．1我国公路桥梁养护技术

伴随着我国公路交通建设水平的大力发展，公路桥梁养护技术也有了相应的提升，在一些领域内的养护技术已经实现了世界领先的水平，公路桥梁精准定位养护系统已经成熟完善，如:GIS精准定位技术的应用，不仅节约了养护时间、养护成本，工作效率也明显提高，缩短养护周期的同时大大延长了公路桥梁的使用寿命。此外，对于公路桥梁病害的前期诊断、预防方面的研究要多些，如，在桥梁养护体系中，利用灾害预警机制应对各种自然灾害取得了一定的成绩。在我国，对于公路桥梁养护系统的研发，现已通过验收投入使用到我国众多桥梁养护工程中，该系统又分为多级养护系统，综合养护效果极佳。此外，还有基于多模式识别下的公路桥梁养护系统等等，到目前为止，我国公路桥梁养护工程已经实现自动化、智能化。如图1所示，即为我国公路桥梁养护技术的概况。

1．2信息化监控技术的应用概况

我国公路桥梁建设进程中，广泛应用了信息化监控技术，融合程度相对较高。信息化技术根据工作流程的环节不同，主要包括有信息处理、监控、存储、加工等技术。其中，信息化监控技术使用计算机网络对数据库数据进行抽取、分析，综合应用多媒体技术集成功能，形成公路桥梁养护的系统性数据，从而进行科学化、精准化的养护决策，为养护方案提供决策支撑。信息化监控技术核心架构如图2所示。

2公路桥梁信息化监控养护系统设计

2．1明确主体功能

对公路桥梁实施养护的工作，既要监测公路桥梁的使用过程，也要提前制定养护方案，以及对养护工作的验收鉴定。因此，在设计基于信息化监控的公路桥梁养护系统时，一定要将系统的几个主体功能充分考虑在内:公路桥梁投入使用后的全程检测，要确保检测到的数据具有很高的精准度;由于天气或者其他因素所致，对公路桥梁可能会引发的病害做一般预测分析;对于后期养护工程，需要制定一份可操作性较强的养护方案;从养护实施与验收的角度分析，整个系统的流程设计要具备完整性和高效性。如表1所示，即为公路桥梁信息化监控养护系统的主要功能。从表1可以看出，在信息化监控技术的依托下，公路桥梁养护系统应用范围中，有两个重要的主体功能，一个是对公路桥梁养护使用情况的数据精准检测主体功能，一个是公路桥梁养护实施阶段的高效性主体功能，这两种主体功能分布占比都达到了30%，属于1级养护范畴。而公路桥梁养护验收的完整性及养护方案的可操作性分布占比都在15%左右，这两个主体功能重要程度为2级。常见危害的一般性主体功能分布占比为10%左右，重要程度为3级。

2．2构建系统模型

依据前述明确的系统主要功能，以信息化监控技术为架构核心，构建系统模型。该系统模型基础架构以网络、交换机为依托，将计算机、服务器、数据库和应用软件融合于该系统模型的基础架构中，利用视频监控的视频数据处理方法，对视频图像数据进行编码后得到的数据包，传输到服务器中，运用传感器采集数据，在两者综合对比分析下，对传送的数据包以及各指标进行处理判断，最后形成具有较高可行性的公路桥梁养护方案。如图3所示，即为公路桥梁信息化监控养护系统的模型框架。

2．3判别系统性能

基于信息化监控技术的公路桥梁养护系统的稳定性St判别公式:St=co(Ef∪Pr∪In∪Ge∪Op)(1)其中，St代表系统的稳定性，Co、Ef、Pr、In、Ge、Op分别代表综合指数、高效性、精准性、完整性、一般性、可操作性指标。Ef、Pr、In、Ge、Op的取值范围通常是［0，1］;St的取值范围为0．75－0．85，当最终数值介于这一范围时，表示该系统的性能最为稳定，取得了预期效果。因此，可导出St的边界判别条件如下:0＜St≤1，系统稳定运行St＞1，{系统失稳运行(2)

3工程应用案例

3．1工程概况

以华北某省会城市的沿河公路大桥为例，该公路大桥于2010年开始施工，2016年结束，2018年经过验收后通车。该公路大桥总长590m，东起所在省会城市的新建路，西至迎宾路。在2019年、2020年的养护规划中明确要求，无论是养护的精准性，还是时效性都要以节约养护成本为中心。如表2所示，即为该大桥的信息化监控养护工程设备信息。

3．2评估系统性能

将30台传感器分别设置安装于沿河公路大桥的各个关键位置，对具体的使用情况进行监测监控，随后将监控获得的数据传回到系统进行分析处理，根据分析结果制定具体的养护方案。采用公路桥梁养护的信息化监控系统，提取该公路桥梁中Ef、Pr、In、Ge、Op等数值，根据系统稳定性判据，评估沿河公路大桥信息化监控系统的运行性能，结果如表3所示。从上述表4中可以看出，沿河公路大桥信息化监控系统性能运行结果介于0．36－0．73之间，根据判别标准，可以判断该系统稳定运行，性能良好。

4结语

本文重点分析公路桥梁养护工程中应用信息化监控的效果。在介绍我国公路桥梁养护技术概况的基础上，基于信息化监控技术，设计了公路桥梁养护系统，结合某省会城市沿河大桥为例，搭建公路桥梁养护信息化监控系统，对系统主体功能进行了具体分析，根据系统模型得出可行的养护方案。通过对系统综合分析对比，完成对公路桥梁养护的评估，从而证实了该系统模型设计的可行可靠度。

作者：杨航 单位：河北高速集团有限公司石黄分公司