運營公路隧道大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)CJTIMS建設(shè)I期可行性方案模版

1、XXXXX集團科研項目可行性方案項目名稱：基于數(shù)據(jù)挖掘的xx基礎(chǔ)設(shè)備智能化管理輔助決策系統(tǒng)（CJ-TIMS）xx（I期）承擔單位： XXXXX XXXXX 起止年月： xx年5月2015年1xx月 項目負責人： 通信辦公地址： XXXXX xx號碼： xx25 聯(lián)系電話： 電子郵箱： 2018年 5 月 23 日訂目 錄 TOC o 1-1 h z u HYPERLINK l _Toc388613080 一、趨勢判斷和需求分析 PAGEREF _Toc388613080 h 1 HYPERLINK l _Toc388613081 二、研究內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵 PAGEREF _Toc38861308

2、1 h 16 HYPERLINK l _Toc388613082 三、執(zhí)行年限和計劃進度 PAGEREF _Toc388613082 h 27 HYPERLINK l _Toc388613083 四、工作條件和環(huán)境保障 PAGEREF _Toc388613083 h 28 HYPERLINK l _Toc388613084 六、預期效果和風險分析 PAGEREF _Toc388613084 h 31 HYPERLINK l _Toc388613085 七、主要研究人員情況 PAGEREF _Toc388613085 h 33 HYPERLINK l _Toc388613086 八、資金來源和投

3、資預算 PAGEREF _Toc388613086 h 34 HYPERLINK l _Toc388613087 九、合作形式和合作單位建議或意見 PAGEREF _Toc388613087 h 35 HYPERLINK l _Toc388613088 十、承擔單位建議或意見 PAGEREF _Toc388613088 h 36PAGE PAGE 39一、趨勢判斷和需求分析 “智慧城市”理念概述“智慧城市”是指依照科學的城市發(fā)展理念，利用新一代信息技術(shù)，在泛在信息全面感知和互聯(lián)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)人、物、城市功能系統(tǒng)之間無縫連接與協(xié)同聯(lián)動的智能自感知、自適應、自優(yōu)化，從而對民生、環(huán)保、公共安全、城市

4、服務(wù)、商務(wù)活動等多種城市需求做出智能的響應，形成具備可延續(xù)內(nèi)生動力的安全、便捷、高效率、綠色的城市形態(tài)。智慧城市帶來的改變不僅限于理念范疇，它將使城市的生產(chǎn)方式、生活方式、交換方式、公共服務(wù)、政府決策、市政管理、社會民生等方面造成或產(chǎn)生巨大和深遠的變革。城市中現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)備及各種功能系統(tǒng)，無法滿足智慧城市的發(fā)展要求。通過在傳統(tǒng)的工程性基礎(chǔ)設(shè)備和社會性基礎(chǔ)設(shè)備上，增加感知、交互、智能判斷、協(xié)同運作等能力，使得原有城市xx基礎(chǔ)設(shè)備具備信息化能力，是實現(xiàn)智慧城市的必要條件?！爸腔鄢鞘小眡x的戰(zhàn)略目標是構(gòu)建一個現(xiàn)代化的城市服務(wù)及管理體系，以技術(shù)創(chuàng)新帶動制度創(chuàng)新，以機構(gòu)重組和業(yè)務(wù)再造為中心，形成信息化時代

5、的業(yè)務(wù)平臺和管理平臺，進而奠定未來城市核心競爭力的基礎(chǔ)。智慧城市以阻礙城市發(fā)展的主要問題入手，需要做好統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計、圍繞城市發(fā)展重點開展智慧城市xx、發(fā)揮信息資源的價值潛能、應用先進適用的信息技術(shù)開展智慧城市xx以及確保信息安全。我國將啟動智能xx、智能電網(wǎng)、智能水務(wù)、智能環(huán)保、智慧醫(yī)療、智能養(yǎng)老、智慧社區(qū)、智能家居、智慧教育、智慧國土等10個領(lǐng)域智慧工程xx，深化重點領(lǐng)域的智慧化應用，為公眾提供更加便捷、高效率、低成本的社會服務(wù)。國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域現(xiàn)狀2.1xx基礎(chǔ)設(shè)備行業(yè)總體現(xiàn)狀上世紀九十年代以來，圍繞加快xx“四個中心”、實現(xiàn)“四個率先”的戰(zhàn)略目標，CZ始終堅持將城市xx基礎(chǔ)設(shè)備xx放在先導

6、性、基礎(chǔ)性的戰(zhàn)略地位，開展了高起點、大規(guī)模、快節(jié)奏的城市xx。截至xx年底，全市城市道路4963條，城市橋梁2145座，道路總面積9910萬平方米，總長度4636km，CZ市公路合計里程約12084km，其中高速公路通車里程達806公里（含外環(huán)線），確立了“申”字形快速路骨架和浦江兩岸一體化的xx格局，市域范圍形成“兩環(huán)、九射、一縱、一橫、兩聯(lián)”高速公路網(wǎng)格局。然而，隨著CZ城市xx基礎(chǔ)設(shè)備xx的快速發(fā)展，xx基礎(chǔ)設(shè)備逐漸由xx轉(zhuǎn)向養(yǎng)護修理修繕管理，統(tǒng)計顯示，xx年，CZ市管養(yǎng)公路養(yǎng)護修理修繕面積達685萬平方米，預計需投入維養(yǎng)經(jīng)費19.2億元，且不包括城市道路養(yǎng)護，及城市道路與公路的大中修項

7、目，如G1501高速公路大修項目，計劃投資36億元，城市道路xx年計劃預養(yǎng)護327萬平方米，修理修繕41萬平方米，預計xxxx年間年均城市道路預養(yǎng)護面積在240萬平方米以上。根據(jù)上述數(shù)據(jù)估算，CZ市在城市xx基礎(chǔ)設(shè)備領(lǐng)域，每年投入的養(yǎng)護修理修繕費用規(guī)模超過60億元。但是，現(xiàn)狀城市交建運行管理水平難以適應如此大規(guī)模的xx基礎(chǔ)設(shè)備養(yǎng)護修理修繕管理需求。城市xx基礎(chǔ)設(shè)備運營管理信息化程度總體不高，與“智慧城市”的xx目標存在一定差距。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)有道路xx相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)備（包括城市道路、公路以及影響其結(jié)構(gòu)安全的橋梁）的技術(shù)狀況檢測監(jiān)測的周期各不相同，一般可分為日常檢查、定時檢查檢測、特殊檢查檢測三種，以自

8、動化檢測手段為主，配合實地調(diào)查。然而，在特大型橋梁和隧道的檢測監(jiān)測方面，自動化和信息化程度較差，以橋梁工程師和隧道工程師人工檢查檢測為主，數(shù)據(jù)的采集不具備連續(xù)性，未能對橋梁和隧道的運營的健康狀況進行實時動態(tài)監(jiān)測，對結(jié)構(gòu)安全的突發(fā)狀況和潛在風險未能快速傳遞到管理部門，致使應急預案的響應滯后，已經(jīng)難以滿足公眾對于大型基礎(chǔ)設(shè)備運營安全的期望。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，“智慧城市”的xx理念不斷創(chuàng)新，智能監(jiān)控手段的不斷提升，針對城市xx基礎(chǔ)設(shè)備的運營維護提出更高的要求，如何有效地收集、整合CZ地區(qū)影響重大的基礎(chǔ)設(shè)備的監(jiān)測、檢測和養(yǎng)護信息，建立一體化的信息管理平臺，輔以智能決策系統(tǒng)，及時為突發(fā)事件的應急響應、

9、基礎(chǔ)設(shè)備的預防性養(yǎng)護和大中修提供決策建議，確實有效地為城市運營安全提供技術(shù)保障，已在政府和行業(yè)間形成了高度一致的認識。2.2道路管理系統(tǒng)及其決策與管養(yǎng)技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀2.2.1道路管理系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀道路管理系統(tǒng)，其核心主體是指以保證路面使用功能，滿足行車安全與舒適性的路面管理系統(tǒng)。xx年美國路面管理指南中定義路面管理系統(tǒng)是指一系列的工具或方法，用以幫助決策者在進行路面養(yǎng)護時能夠找到最優(yōu)策略，從而使路面在一定時期內(nèi)保持良好的使用狀態(tài)。70年代，隨著基礎(chǔ)設(shè)備的管養(yǎng)越來越被政府重視，國際上的研究開始轉(zhuǎn)向里程最長，xx流量最多的城市道路設(shè)備的監(jiān)控。最早出現(xiàn)的是路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)。路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)起源于美國和加

10、拿大，1971年第一次出現(xiàn)了路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)的術(shù)語。70年代后期，美國和加拿大的許多州和省相繼建立和實施網(wǎng)級路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)。到80年代中期，美國約有35個州和省己建成或基本建成路面管理系統(tǒng)。20世紀80年代，我國公路管理部門就相繼采用各類關(guān)系數(shù)據(jù)庫建立了一些公路路況數(shù)據(jù)庫，研制了旨在提高公路規(guī)劃和管理水平的管理系統(tǒng)，包括路面管理系統(tǒng)(CPMS)、橋梁管理系統(tǒng)(CBMS)等。1988年，CZ市政工程管理處聯(lián)協(xié)議濟大學開發(fā)“CZ市路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)(SHMPS)”，并提出了城市道路路面使用性能數(shù)據(jù)的采集方法、評價模型、路面養(yǎng)護對策的確定方法、養(yǎng)護項目的排序方法以及資金投入分配的方案等。90年代以來

11、，以美國德克薩斯大學的哈德森教授為代表的研究人員，開展了將地理信息系統(tǒng)(GIS)應用于城市xx基礎(chǔ)設(shè)備管理的研究工作。xx年，xx省xx廳與中國科學院遙感應用研究所聯(lián)合開發(fā)了地級市公路數(shù)據(jù)庫TransGIS，建成了基于GIS的公路信息系統(tǒng)。美國ARORA咨詢工程協(xié)會xx年開始研究xx基礎(chǔ)設(shè)備的全壽命周期管理，通過系列工程計劃從研究推廣到應用，xx年xx月提出了數(shù)字化道路工程的全壽命周期管理“Integrated Information Roadway Project & Life Cycle Management”，作為其設(shè)計、xx、運營的數(shù)據(jù)支撐。xx年CZ建立了以Arcview為平臺的xx

12、基礎(chǔ)設(shè)備管理系統(tǒng)，xx年在全市市政設(shè)備普查的基礎(chǔ)上將系統(tǒng)升級到基于Visual Basic開發(fā)的MapObjects平臺，加強了對路面狀況指數(shù)和其他動態(tài)數(shù)據(jù)的采集，并通過道路輔助決策系統(tǒng)對道路的運行狀況進行評估，以及制定相應的養(yǎng)護計劃。目前，路面管理系統(tǒng)不論在理論上還是在方法上日趨完善，許多國家和地區(qū)已經(jīng)進行了富有成效的開發(fā)與應用，帶來了一定的經(jīng)濟和社會效益。但縱觀國內(nèi)現(xiàn)存的路面管理系統(tǒng)，仍存在一系列的問題，表現(xiàn)在以下幾個方面：數(shù)據(jù)采集手段和方法落后；數(shù)據(jù)準確性、可靠性和連續(xù)性嚴重不足；數(shù)據(jù)開放性和可共享性不足；在評價與預測方面，評價指標體系間存在巨大差異；現(xiàn)存的路面管理系統(tǒng)多為網(wǎng)級，而不是項

13、目級。可見在該領(lǐng)域國內(nèi)外已有較多探索和成功案例，但尚無涵蓋城市xx基礎(chǔ)設(shè)備管養(yǎng)的成套的技術(shù)系統(tǒng)，也沒有公開的技術(shù)標準。但是，城市xx基礎(chǔ)設(shè)備管養(yǎng)的信息化、智能化管控既是智慧城市xx的重要主題，也是城鎮(zhèn)化發(fā)展過程中的必然要求，作為“十二五”的重點發(fā)展方向，本項目的技術(shù)研究具有很強的必要性和廣闊的應用前景。2.2.2 養(yǎng)護修理修繕與決策技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀養(yǎng)護修理修繕與決策技術(shù)方面，目前國內(nèi)外主要進行了包括瀝青路面使用性能評價，瀝青路面使用性能衰變模型，瀝青路面養(yǎng)護措施，瀝青路面預防性養(yǎng)護決策，水泥路面性能評價及預測及水泥路面的預防性養(yǎng)護等研究?？傮w來看，我國在這方面的研究工作起步較晚，決策模型、養(yǎng)護措施

14、類型也相對單一，另外對養(yǎng)護措施的評價及使用范圍缺乏規(guī)范指導，造成許多新型養(yǎng)護未能得到大規(guī)模的推廣應用。因此，未來在搭建xx基礎(chǔ)設(shè)備全壽命周期管理輔助決策支持平臺時，在養(yǎng)護修理修繕和決策層面還有待進行更為詳實的系統(tǒng)研究。2.2.3國內(nèi)外路面快速檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 = 1 * GB3 澳大利亞ARRBxx研究所路面信息檢測車Hawkeyexx系列圖1.1 Hawkeyexx 外形 圖1.2 Hawkeyexx六大組建系統(tǒng)澳大利亞ARRBxx研究所開發(fā)的路面信息檢測車Hawkeyexx外形及主要組建部分分別見圖1.1、圖1.2。該檢測車由由以下子系統(tǒng)組建：數(shù)字斷面系統(tǒng)，圖像系統(tǒng)，GPS&DGPS系統(tǒng)，

15、GIPSI幾何系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。加拿大Fugro-Roadware多功能道路檢測車ARAN（Automatic Road Analyzer）9000型號圖1.3 ARAN（Automatic Road Analyzer）9000組建系統(tǒng)加拿大Fugro-Roadware多功能道路檢測車ARAN9000型號，如圖1.3所示，該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計理念，利用網(wǎng)絡(luò)把各個子系統(tǒng)整合在一起，同步采集精確可靠的道路路面數(shù)據(jù)和以地理信息為基準的圖像數(shù)據(jù)，為路網(wǎng)現(xiàn)代化管理提供科學依據(jù)。ARAN9000包含汽車底盤、電源系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、各個子系統(tǒng)（平整度、紋理、車轍、坡度、路面病害、路況攝像等）、采集軟件和管理軟件

16、，并進行計算機即時和室內(nèi)后處理。xx運輸部公路科學研究所“多功能路況快速檢測系統(tǒng)（CiCS）多功能路況快速檢測系統(tǒng)（CiCS）是我國首個具有完全自主知識所有權(quán)的路寬快速檢測裝備。CiCS能以車流速度進行不干擾正常xx條件下的路面病害、平整度、車轍、紋理深度等10余項指標的同步快速檢測，檢測路面裂縫分辨率達到1mm。該設(shè)備采用13個垂直激光位移傳感器和4個大功率長量程斜射激光傳感器，檢測寬度3.6m。圖1.4 CiCS系統(tǒng)組建圖1.5 CiCS模塊組建截止xx年xx月，多功能路況快速檢測系統(tǒng)（CiCS），如圖1.4所示，已銷售至18個省，共計24臺，在全國累計實施國省干線公路檢測近44萬公里，履

17、行了xx年全國干線公路養(yǎng)護管理檢查的外業(yè)檢測任務(wù)。但是這些檢測僅適于網(wǎng)級檢測，檢測范圍較粗，無法指導養(yǎng)護修理修繕的設(shè)計施工工作。2.2.4 路面快速檢測技術(shù)現(xiàn)狀與問題車轍檢測技術(shù)車轍檢測技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)人工量測、超聲波技術(shù)、激光點技術(shù)、以及正在發(fā)展的激光面技術(shù)等多個階段，是一個由一維檢測發(fā)展至二維檢測，最后逐漸進入三維檢測階段的過程。國內(nèi)路面檢測系統(tǒng)中的車轍檢測技術(shù)目前多為激光點技術(shù)。激光位移傳感器不受光照、天氣等的影響，并且具有很高的測量精度和速度，是目前國內(nèi)外應用最為廣泛的自動化車轍檢測設(shè)備。路面裂縫檢測技術(shù)目前發(fā)展的是全自動裂縫的識別與評價系統(tǒng)，實現(xiàn)自動識別裂縫類型、計算裂縫特征參數(shù)、判斷裂

18、縫嚴重程度并統(tǒng)計裂縫數(shù)量。系統(tǒng)一般包含三部分：圖像獲取、圖像處理與圖像說明。系統(tǒng)精度主要受限于圖像采集技術(shù)與裂縫檢測算法。2.3 橋梁數(shù)字化管理系統(tǒng)研發(fā)現(xiàn)狀2.3.1 橋梁結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀與工程需求公路網(wǎng)系統(tǒng)是保障國家經(jīng)濟xx和民生的重要社會基礎(chǔ)設(shè)備，橋梁是這一生命線工程的重要組建部分。橋梁結(jié)構(gòu)在服役過程中，由于受到如設(shè)計標準、施工質(zhì)量、材料退化、極端荷載和偶然事故等各種內(nèi)外因素的作用和影響，其結(jié)構(gòu)安全性可能未能得到完全保障。另一方面，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)所負荷的xx流也急劇增加，甚至可能超出了當初的設(shè)計標準。這些因素將直接或間接地危及橋梁結(jié)構(gòu)安全，從而影響人民生命財產(chǎn)安全和國家經(jīng)濟xx。因此，世

19、界各國特別是發(fā)達國家對橋梁結(jié)構(gòu)安全保障技術(shù)的研究歷來高度重視。上世紀90年代以來，我國公路網(wǎng)xx得到了迅猛發(fā)展，橋梁數(shù)量大幅度增加。至xx年底我國公路橋梁總數(shù)達到了65萬座，已經(jīng)超過美國成為最大的公路橋梁國家。其中40m跨徑以下中小跨徑橋梁占到橋梁總數(shù)的90%以上，這些橋梁又以傳統(tǒng)常見的板、梁、拱結(jié)構(gòu)為主。一般認為，橋梁使用超過25年就進入加速退化期，稱之為老齡橋梁。歐美日等發(fā)達國家的情況也表明，其在經(jīng)濟高速發(fā)展期的20-30年內(nèi)建成橋梁數(shù)量達到了其橋梁總數(shù)的70%以上，而大規(guī)模橋梁xx履行約20-30年后均面臨著巨大的橋梁管養(yǎng)工作。據(jù)統(tǒng)計，我國在役橋梁中的40%屬于老齡橋梁。隨著xx高峰期的

20、過去，老齡橋梁的比例還將增加。xx年全國橋梁普查資料文件資料顯示，全國普查出危橋13303座，達468888延米。美國每年約有5000座橋梁退化為缺損橋梁，法國、德國和挪威，缺損橋梁比例分別達到39%、37%和26%。據(jù)統(tǒng)計，美國每年橋梁修理修繕資金約為30億美元，由英國、法國、德國、挪威、南斯拉夫和西班牙的國家公路研究所共同承擔的“歐洲橋梁管理”（BRIME）項目統(tǒng)計表明，目前歐洲各國每年用于橋梁維護的費用占所有橋梁重建（假設(shè)）費用的0.5%1%左右，而在擁有大量高齡橋梁的美國紐約，這個比例高達8.5%。老化結(jié)構(gòu)的修理修繕、加固費用大大超出了人們的想象，尤其是近幾十年橋梁退化問題日益突出，資

21、金投入的增長往往跟不上對資金需求的增長。據(jù)統(tǒng)計，自上世紀初到現(xiàn)在全世界約有400多座橋梁發(fā)生了垮塌事故，80%以上的事故是人為失誤因素造成的，這些人為失誤主要反映在結(jié)構(gòu)的安全、質(zhì)量和管理環(huán)節(jié)。長期以來，橋梁工程學科研究的重點工作主要集中在結(jié)構(gòu)的設(shè)計、施工階段，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的重視不夠，重xx，輕管養(yǎng)，而對橋梁結(jié)構(gòu)的老化問題和xx流增加帶來的結(jié)構(gòu)負荷增加問題一直沒有給予足夠的重視，使得老化結(jié)構(gòu)由于缺少有效的維護和加固常發(fā)生重大的安全事故。我國近年來橋梁重大安全事故時有發(fā)生，凸顯了我國橋梁運營階段安全保障技術(shù)的嚴重不足和管理滯后。2.3.2 橋梁安全保障傳統(tǒng)技術(shù)研究現(xiàn)狀目前，橋梁檢測、評估及信息管理是

22、保證橋梁安全的主要手段，其主要目的是發(fā)現(xiàn)橋梁早期的退化過程，并調(diào)查退化起因，以便在合適時機采取合理的加固修理修繕措施。在橋梁管理系統(tǒng)方面，為了能夠有效地把握橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀況，世界各國均建立了橋梁管理系統(tǒng)，如美國的聯(lián)邦公路管理局開發(fā)的Pontis系統(tǒng)和聯(lián)邦公路研究合作組開發(fā)的BRIDGIT系統(tǒng)、丹麥的DANBRO系統(tǒng)、日本的JBMS等。我國關(guān)于橋梁管理系統(tǒng)的研究雖然起步較晚，但也有xx部開發(fā)的“公路橋梁管理系統(tǒng)(CBMS)”、鐵道部大橋局設(shè)計院研制的橋梁數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、同濟大學開發(fā)的城市橋梁管理系統(tǒng)等。這些橋梁管理系統(tǒng)能夠?qū)^(qū)域內(nèi)多座橋梁信息進行管理，但未能提供橋梁安全狀態(tài)的實時信息，系統(tǒng)的及時性

23、和針對性不足。2.3.3 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在20世紀90年代后期，世界范圍內(nèi)興起了一股對橋梁健康監(jiān)測的研究熱潮。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)結(jié)合了傳感技術(shù)、信息技術(shù)和結(jié)構(gòu)分析技術(shù)等，力圖通過對結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境影響、xx荷載、結(jié)構(gòu)響應等信息的監(jiān)測，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性的綜合評價，從而提高結(jié)構(gòu)的運營管理效能，同時也為了解結(jié)構(gòu)的受力性能、驗證設(shè)計假定、優(yōu)化設(shè)計規(guī)范、科學養(yǎng)護管理等提供合理的依據(jù)。此外，物聯(lián)網(wǎng)是近年來發(fā)展起來的新一代信息技術(shù)的重要組建部分，是指通過各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、射頻識別（RFID）技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術(shù)，實時

24、采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識別、管理和監(jiān)控。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體體現(xiàn)，全過程均體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)概念。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也促進了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的進步。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，為提升和完善傳統(tǒng)橋梁安全保障技術(shù)提供了新的手段。2.3.4 結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)識別方法研究現(xiàn)狀基于健康監(jiān)測數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)損傷識別并基于損傷識別的結(jié)果進行結(jié)構(gòu)的安全性評估是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的主要目標之一。完整的結(jié)構(gòu)損傷識別過程應包括有損傷判別、損傷位置識別

25、、損傷程度估計以及剩余壽命估計4個層次。結(jié)構(gòu)損傷診斷方法可以分為基于靜力的結(jié)構(gòu)損傷識別方法和基于振動的結(jié)構(gòu)損傷識別方法，其中基于振動的結(jié)構(gòu)損傷識別方法由于具有快速、方便以及不需要中斷運營等優(yōu)點而成為近年來的研究熱點。2.3.5 橋梁xx荷載監(jiān)測研究現(xiàn)狀橋梁xx荷載是橋梁正常使用情況下的主要荷載源，其運行狀況是影響橋梁安全狀況的重要因素，尤其是超限超載車輛是造成橋梁破壞的重要原因之一。 xx運行狀態(tài)監(jiān)測主要是對道路上的xx流以及xx荷載進行監(jiān)測，常用的方法主要有靜態(tài)稱重、動態(tài)稱重以及視頻監(jiān)測。靜態(tài)稱重對行車速度要求較嚴格，影響正常的xx，動態(tài)稱重系統(tǒng)的造價較高，而視頻監(jiān)控目前僅停留在顯示xx圖像

26、的階段，未能對監(jiān)控圖像進行深入的分析和處理。綜上可知，進行中小橋梁安全監(jiān)測和xx運行狀態(tài)監(jiān)測的研究對提升我國的中小橋梁安全技術(shù)水平，保障xx路網(wǎng)的通暢和國民經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。2.4 隧道數(shù)字化管養(yǎng)現(xiàn)狀上世紀90年代以來，我國城市xx城市快速xx網(wǎng)絡(luò)得到迅速發(fā)展，僅以CZ地區(qū)為例，目前CZ已建成的越江隧道有十三條，地下快速通道三條，車道數(shù)量超過四十條。其中大部分隧道迄今為止已運營超過十年。而面對日益增加的城市xx壓力與和諧社會的xx要求，隧道結(jié)構(gòu)安全、設(shè)備運營、能耗管理、環(huán)境健康等逐漸成為隧道運營管理的重點。新的形勢下，隧道運營管理信息量大、安全風險增加、實施過程復雜等問題逐步凸顯，信

27、息化、集成化管理已成為隧道管理的必然趨勢。目前，國外的大學和研究機構(gòu)在xx工程項目數(shù)據(jù)管理平臺研究中針對信息化、集成化方面取得了一些成果，形成了相對完善的理論體系，但由于國外大型工程xx項目較少，在實際工程應用上經(jīng)驗很少。悉尼大學土木工程系提出了基于全壽命期目標的一般項目管理模型。這個模型將整個項目的xx過程集成起來，從傳統(tǒng)的費用、時間和質(zhì)量目標轉(zhuǎn)變?yōu)槿珘勖诘哪繕耍c過去的項目管理模型進行對照，描述了一般全壽命期項目管理的基本原理和框架。英國Salfold大學自動化和集成化建筑研究所提出了集成化的建筑環(huán)保的概念，分析它對建筑全壽命期維護的影響。英國劍橋大學智慧基礎(chǔ)設(shè)備與施工技術(shù)中心提出在工程

28、設(shè)計、施工、項目管理、運行管理集成的模型。它適用于高速公路建造，能對項目進行進度評估、過程監(jiān)控和成本時間權(quán)衡分析。日本的項目管理信息化進行的比較系統(tǒng)，其行業(yè)標準規(guī)定也比較統(tǒng)一。日本近年來主要是大力推進xx項目全生命周期信息化，即CALSEC(Continuous Acquisition and Life cycle SupportElectronic Commerce)。日本政府xx年開始在國家重點工程xx項目中全面實行xxCALSEC。與公路、橋梁等xx項目的信息化管理相比，數(shù)字化技術(shù)系統(tǒng)應用于隧道工程項目全生命周期管理的尚無先例。但國內(nèi)尤其是CZ地區(qū)，隨著一部分大型盾構(gòu)法越江隧道運營超過1

29、0年，涉及到結(jié)構(gòu)安全、環(huán)保節(jié)能等方面的問題開始暴露，學術(shù)界和工程界對隧道運營管理研究的重要性和必要性逐步達成了共識，并開展了較廣泛的研究工作，取得了一定的成果，但還存在諸多不足：（1）目前關(guān)于隧道運營安全的研究大多集中在隧道防火、通風監(jiān)控、人員逃生等方面，所提出的的處理方法也都停留在這些方面，而針對安全管理預防性策略的研究相對較少。（2）針對隧道預防性養(yǎng)護管理決策研究較少，也無法準確制定針對性的公路隧道預防性養(yǎng)護、管理對策。（3）缺乏信息化的評價、決策和管理手段，尚無針對隧道運營綜合性的軟件平臺，并且管理過程中，缺乏信息化、網(wǎng)絡(luò)化的支持。（4）國內(nèi)絕大部分隧道的投資、設(shè)計、xx和運營仍然處在分

30、割階段，不同階段的數(shù)據(jù)沒有實現(xiàn)真正意義上的融合與共享；在運營管理的方法上尚缺乏一套完善的行業(yè)標準和一套科學合理的處理突發(fā)事件的應急預案，也沒有一套完整的，經(jīng)過實踐檢驗的公路隧道運營安全管理手冊。上述問題使得管理成本較高，而管理效率低下。智能化xx基礎(chǔ)設(shè)備管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢從國家層面來看，xx年住房和城鄉(xiāng)xx部公布了xx年度國家智慧城市試點名單，確定103個城市（區(qū)、縣、鎮(zhèn)）為xx年度國家智慧城市試點，比xx年試點范圍擴大9個。住房城鄉(xiāng)xx部要求，各地要針對本地區(qū)新型城鎮(zhèn)化推進中的實際問題，制訂出智慧城市創(chuàng)建目標，做好頂層設(shè)計；制訂創(chuàng)建任務(wù)和重點項目的時間節(jié)點；創(chuàng)新體制機制，明確責任和考核制度，落

31、實相關(guān)保障措施。試點城市將經(jīng)過3至5年的創(chuàng)建期，由關(guān)于部門組織評估，對評估通過的試點進行評定，評定等級由低到高分為一星、二星和三星。國內(nèi)大部分“智慧城市”的xx內(nèi)容都可歸納為： 智慧基礎(chǔ)設(shè)備、智慧應用、智慧產(chǎn)業(yè)三大部分?；赜^CZ，上世紀90年代以來，CZ把信息化作為覆蓋現(xiàn)代化xx全局的戰(zhàn)略舉措，經(jīng)過三個五年規(guī)劃的延續(xù)推進，當前整體水平保持國內(nèi)領(lǐng)先，部分指標達到發(fā)達國家先進水平，一批新興技術(shù)創(chuàng)新成果在CZ世博會上得到充分展示和示范應用，這些都奠定了xx智慧城市的基礎(chǔ)。推進智慧城市xx，是CZ加快實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動、轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要手段，也是CZ信息化新一輪加速發(fā)展的必然要求。在CZ市智慧城市xx三年行動

32、計劃中，城市xx管理作為重點專項要求如下：圍繞城市xx管理中的重點和薄弱環(huán)節(jié)，利用先進、可靠、適用的信息技術(shù)和創(chuàng)新的管理理念，在城市設(shè)備維護、xx工程管理等方面，通過強化跨部門數(shù)據(jù)整合和業(yè)務(wù)協(xié)同,進一步提高城市xx管理的精細化、智能化水平。xx并完善專業(yè)網(wǎng)格化管理系統(tǒng)。xx水務(wù)管理專業(yè)網(wǎng)格系統(tǒng)，實現(xiàn)對防汛堤岸、排水設(shè)備等重點部位(件)及江河水污染防治、違法侵占堤岸等重點事件的網(wǎng)格化管理；完善市容綠化專業(yè)網(wǎng)格系統(tǒng)，實現(xiàn)對生活垃圾、市容清潔、戶外廣告、景觀燈光等領(lǐng)域的管理拓展；完善市政專業(yè)網(wǎng)格化系統(tǒng)，逐步將越江設(shè)備、掘路管理等納入網(wǎng)格化管理范圍。xx地下空間管理信息平臺。xx地下空間信息基礎(chǔ)平臺，

33、以中心城區(qū)為主要實施范圍，履行包括地下綜合管線和高架道路、地鐵及部分其他地下構(gòu)筑物的數(shù)據(jù)xx，開展地下綜合管理、地下空間xx風險監(jiān)控等示范應用；xx地下空間專業(yè)網(wǎng)格系統(tǒng)，重點開展對防空和民防設(shè)備的防火、防水、治安和非法經(jīng)營等的網(wǎng)格化管理。可見，市管設(shè)備養(yǎng)護及城市xx基礎(chǔ)設(shè)備管養(yǎng)的信息化和智能化管理平臺建立是CZ市智慧城市xx的重要主題。此外，CZ市“十二五”規(guī)劃以及滬府xx84號資料文件“關(guān)于進一步深化本市城市養(yǎng)護作業(yè)領(lǐng)域市場化改革工件的指導建議或意見”的關(guān)于精神，已對養(yǎng)護市場的改革明確了方向，它推行政府購買服務(wù)機制，培育區(qū)域運行、強化市場競爭，這就對管理和技術(shù)上的創(chuàng)新提出了新要求。 未來路面

34、管理系統(tǒng)的發(fā)展將緊密結(jié)合具有強大空間數(shù)據(jù)處理功能的GIS技術(shù)，“智慧城市”核心技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)，以及以數(shù)字圖像識別技術(shù)、激光面技術(shù)、激光多普勒測速技術(shù)為主的路面快速檢測技術(shù)，并融入資產(chǎn)效益分析管理理念，實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)實時傳輸、分析、評價與決策，為城市xx基礎(chǔ)設(shè)備的“智慧化”發(fā)展奠定基礎(chǔ)。根據(jù)xx智慧城市的需求，本課題將依靠科技創(chuàng)新，實現(xiàn)預防性養(yǎng)護、綠色養(yǎng)護、全壽命周期養(yǎng)護，從而使我市基礎(chǔ)設(shè)備管養(yǎng)體系實現(xiàn)“質(zhì)”的提升，通過構(gòu)建城市xx基礎(chǔ)設(shè)備“大養(yǎng)護”管理信息平臺，可以為養(yǎng)護、預養(yǎng)護決策，以及管理單位和政府部門的年度養(yǎng)護計劃和資金全面預算提供基礎(chǔ)依據(jù)，引領(lǐng)城市管理全面進入更高一級的現(xiàn)代化、信息化

35、、智能化的“智慧城市”時代。項目對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要意義和作用4.1 提升道路養(yǎng)護修理修繕管理水平，為道路資產(chǎn)管理提供可靠依據(jù)項目將圍繞建立以項目級城市道路與公路路面養(yǎng)護修理修繕管理系統(tǒng)為主體的xx基礎(chǔ)設(shè)備養(yǎng)護系統(tǒng)體系為核心目標。重點在路面使用性能評價、道路養(yǎng)護修理修繕輔助決策、路面綜合性能快速檢測技術(shù)集成應用等方面開展攻關(guān)研究，研發(fā)基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)，快速檢測技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云技術(shù)，具有實時呈現(xiàn)、動態(tài)決策功能的新一代城市道路和公路路面管理系統(tǒng)。建立適應于不同道路結(jié)構(gòu)損毀與功能修復要求的一系列道路養(yǎng)護修理修繕方案及材料、施工與質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)標準體系，履行現(xiàn)有經(jīng)濟技術(shù)水平條件下，各種養(yǎng)護修理修繕方

36、案及其施工子項的經(jīng)濟成本測算，研發(fā)一系列高性能瀝青，開發(fā)瀝青注漿專用設(shè)備及材料。形成相關(guān)標準、專利、軟件和系統(tǒng)，培養(yǎng)高水平的技術(shù)團隊，技術(shù)成果將在CZG1501高速公路大修工程中進行示范應用。項目實現(xiàn)將形成開放共享的項目級道路基礎(chǔ)信息及性能狀況數(shù)據(jù)庫，形成實時的檢測-評價-決策-設(shè)計-施工一體化管理系統(tǒng)，同時為道路基礎(chǔ)設(shè)備資產(chǎn)管理提供可靠依據(jù)，將大幅提升CZ市道路基礎(chǔ)設(shè)備的養(yǎng)護修理修繕管理水平。4.2 提升橋梁管養(yǎng)水平，保障結(jié)構(gòu)安全頻繁發(fā)生的現(xiàn)役橋梁嚴峻的安全隱患和橋梁事故，以及亟待提高的管養(yǎng)水平，都使人們強烈的感受到了工程質(zhì)量的重要性的同時，也更加認識到了對橋梁進行運營階段的以提高管養(yǎng)水平和

37、保障安全為主要目標的健康監(jiān)測的重要性。因此，我們在注重xx的同時，也更應該對其營運期間的安全性、可靠性、耐久性和正常使用功能給予更大的關(guān)注和重視。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)正是在這種條件下應運而生，它是綜合現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、振動理論、測試理論、系統(tǒng)辨識理論、信號分析與處理技術(shù)、計算機技術(shù)、隨機過程和可靠度等專門學科于一體的綜合體系，其結(jié)合智能監(jiān)控技術(shù)應用到橋梁中，可連續(xù)、實時、在線的對結(jié)構(gòu)的“健康狀態(tài)”進行監(jiān)測和評估，確保橋梁運營的安全和提高橋梁的管理水平。這項課題日益成為國內(nèi)外橋梁學術(shù)界和工程領(lǐng)域的研究熱點。大型橋梁健康監(jiān)測不只是傳統(tǒng)的橋梁檢測加結(jié)構(gòu)評估新技術(shù)，而是被賦予了提高結(jié)構(gòu)管養(yǎng)水平、

38、保證結(jié)構(gòu)安全性、設(shè)計驗證三個方面更為重要的意義：公路網(wǎng)橋梁健康監(jiān)測的意義公路網(wǎng)橋梁健康監(jiān)測的意義提高管養(yǎng)水平保障結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計驗證與科學研究正常運營監(jiān)控結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)識別與評估結(jié)構(gòu)安全預警結(jié)構(gòu)使用性極限狀態(tài)預警可靠性與剩余壽命評估設(shè)計方案質(zhì)量的驗證結(jié)構(gòu)新知識發(fā)現(xiàn)圖1.11建立區(qū)域路網(wǎng)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的工程意義4.3 提高隧道管養(yǎng)效率，對于保障城市隧道的結(jié)構(gòu)安全運營項目將圍繞城市盾構(gòu)法隧道管養(yǎng)的核心技術(shù)，在城市隧道數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)采集、服役性能智慧感知、智慧管養(yǎng)數(shù)據(jù)挖掘、安全預警和系統(tǒng)集成等方面開展攻關(guān)，形成相關(guān)標準、專利和軟件，培養(yǎng)高水平的技術(shù)團隊，技術(shù)成果將在CZ的城市盾構(gòu)法隧道工程中進行示

39、范應用，并推廣應用到國內(nèi)其它城市隧道的xx中，引領(lǐng)我國在該領(lǐng)域及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。項目形成的一系列核心技術(shù)，包括管養(yǎng)護數(shù)據(jù)標準、智慧感知、安全評價與預警體系、可為類似工程直接使用，提高管養(yǎng)效率，對于保障城市隧道的結(jié)構(gòu)安全運營將起到直接的作用，具有十分重要的現(xiàn)實意義。4.4溝通協(xié)調(diào)推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成產(chǎn)業(yè)鏈，城市復制促進公共服務(wù)以形成和完善xx基礎(chǔ)設(shè)備智慧管養(yǎng)產(chǎn)業(yè)鏈為目標，引入多元化的競爭機制，溝通協(xié)調(diào)發(fā)展緊密相關(guān)的制造業(yè)、通信業(yè)與應用服務(wù)業(yè)。重點突破感知制造業(yè)發(fā)展瓶頸，推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快培育應用服務(wù)業(yè)，形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)動、溝通協(xié)調(diào)可延續(xù)的發(fā)展格局。引導企業(yè)間通過聯(lián)合并購、品牌經(jīng)營、虛擬經(jīng)營等方式

40、形成大型的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)或企業(yè)聯(lián)合體，提高產(chǎn)業(yè)集中度。在傳感器、核心芯片、傳感節(jié)點、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件、中間件、應用軟件、嵌入式軟件、系統(tǒng)集成、傳感器網(wǎng)關(guān)及信息通信網(wǎng)、信息服務(wù)、智能監(jiān)控等各領(lǐng)域打造一批品牌企業(yè)。積累經(jīng)驗，以點帶面，輻射帶動智慧xx基礎(chǔ)設(shè)備管養(yǎng)產(chǎn)業(yè)在全國范圍內(nèi)的發(fā)展。積極利用現(xiàn)有存量資源，采取多種措施鼓勵社會資源投入，支持市政公共服務(wù)平臺xx和運營，提升技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應用公共服務(wù)能力，形成資源共享、優(yōu)勢互補的xx基礎(chǔ)設(shè)備管養(yǎng)支撐服務(wù)體系。積極探索該領(lǐng)域公共服務(wù)與運營機制，確保形成良性、高效率的發(fā)展機制。通過xxICT基礎(chǔ)設(shè)備、認證、安全等平臺和示范工程，加快產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建城

41、市發(fā)展的智慧環(huán)境，形成基于海量信息和智能過濾處理的新的生活、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、社會管理等模式，面向未來構(gòu)建全新的城市形態(tài)。項目預期的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和市場前景據(jù)關(guān)于資料文件資料統(tǒng)計，CZ市現(xiàn)有城市道路規(guī)模已接近18000km，高速公路規(guī)模達到800km，每年僅城市道路養(yǎng)護需投入約30億元，加上城市道路修理修繕和公路養(yǎng)護修理修繕，整個道路的養(yǎng)護修理修繕市場將超過60億元。就全國范圍而言，道路養(yǎng)護修理修繕的市場規(guī)模在千億級。而道路的修理修繕養(yǎng)護仍處在經(jīng)驗決策階段，所采用的修理修繕方案、養(yǎng)護方案、養(yǎng)護時機均存在隨意性和盲目性，致使路面養(yǎng)護修理修繕效力低下，造成能源和資源浪費。項目成果將大力提升道路養(yǎng)護修理修繕的技術(shù)

42、水平，帶來巨大的社會、經(jīng)濟效益。改革開放以來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，對重大xx基礎(chǔ)設(shè)備的xx不斷提出新的需求。xx 年底，國務(wù)院批準了我國“國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃（7918）”，今后30 年將新建高速公路4 萬公里，總長將達到8.4 萬公里。另據(jù)國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，到xx 年我國鐵路總長將從目前的7.4 萬公里增加至10 萬公里。隨著國家xx基礎(chǔ)設(shè)備xx步伐的加快，我國大跨度橋梁的xx也將高速延續(xù)發(fā)展。特別是西部地區(qū)，多高山峽谷大江大河，對高速公路和高速鐵路等xx網(wǎng)絡(luò)的xx和完善提出了更大的需求。這些橋梁工程不僅對橋梁的xx技術(shù)提出巨大的需求，而且對橋梁建成后的維護管理提出了巨大的需求。省域公路橋梁

43、健康監(jiān)測預警與管理技術(shù)成為基礎(chǔ)設(shè)備建成后延續(xù)發(fā)揮社會經(jīng)濟功能的重要保證。目前我國城市隧道xx正處于高峰時期，據(jù)關(guān)于資料文件資料統(tǒng)計，未來十年我國僅超大斷面盾構(gòu)法隧道里程逾1500km。“十二五”期間，CZ、xx、xx、xx、xx等大城市均加大了城市地下快速通道的xx力度，其中僅CZ正在規(guī)劃即將實施的北橫通道、南橫通道、南北通道等大型地下快速通道工程投資規(guī)模超過150億。隨著大量的城市隧道建成并投入運營，必然對隧道的管養(yǎng)提出更高的要求。本項目依托國內(nèi)的市場需求研制具有自主知識所有權(quán)、達到國際領(lǐng)先進水平的城市隧道“智慧”管養(yǎng)系列核心技術(shù)，是推動城市隧道養(yǎng)護和管理產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)升級、企業(yè)自主創(chuàng)新

44、的必經(jīng)之路，市場前景十分廣闊。項目預期形成一套基于大數(shù)據(jù)的城市xx基礎(chǔ)設(shè)備全壽命周期管理與決策支持平臺，具有存儲道路、橋梁隧道等靜態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并以一定顆粒度匯聚動態(tài)采集信息，并且在數(shù)字化的道路、橋梁、隧道分類、養(yǎng)護標準、半自動化判別養(yǎng)護需求、優(yōu)化養(yǎng)護方案等輔助決策支持功能。預期形成的產(chǎn)業(yè)規(guī)模為每三年帶動承接xx基礎(chǔ)設(shè)備養(yǎng)護修理修繕工程達100億。本項目研發(fā)的智慧城市xx基礎(chǔ)設(shè)備全壽命周期管理與決策支持平臺的機制和模式，可推廣至全國各個省市，為xx智慧城市提供支撐。二、研究內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵1. 主要研究內(nèi)容項目立足為“基于數(shù)據(jù)挖掘的xx基礎(chǔ)設(shè)備智能化管理輔助決策系統(tǒng)（CJ-TIMS）xx的I期”項

45、目，劃分為三個課題進行研究，主要研究內(nèi)容如下：課題一：交通基礎(chǔ)設(shè)備維養(yǎng)板塊產(chǎn)業(yè)發(fā)展與商業(yè)模式的研究研究內(nèi)容1：1）CZ市xx基礎(chǔ)設(shè)備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀調(diào)查及發(fā)展趨勢分析主要考察調(diào)查分析CZ市全市范圍內(nèi)，道橋隧的xx、建成規(guī)模，未來一定時期內(nèi)道橋隧xx規(guī)模的發(fā)展趨勢；調(diào)查CZ市道橋隧養(yǎng)護、修理修繕以及大中修的現(xiàn)狀規(guī)模，預計未來一定時期內(nèi)道橋隧養(yǎng)護、修理修繕及大中修的規(guī)模及組建；調(diào)查CZ市xx基礎(chǔ)設(shè)備運營管理相關(guān)企業(yè)規(guī)模、市場準入機制、市場競爭環(huán)境；2）CZ市城市xx基礎(chǔ)設(shè)備養(yǎng)護管理模式與政策導向分析從政府職能部門管理模式、機構(gòu)組織模式、養(yǎng)護資金來源、養(yǎng)護手段方法、主要養(yǎng)護技術(shù)、養(yǎng)護原則、檢測和修補手段、養(yǎng)

46、護效果評估等方面調(diào)查分析CZ市城市xx基礎(chǔ)設(shè)備管理模式，分析現(xiàn)有的規(guī)劃政策導向?qū)ι鲜龈鞣矫娴挠绊懀?）CZ市xx基礎(chǔ)設(shè)備養(yǎng)護企業(yè)管理運營模式與需求調(diào)查調(diào)查CZ市范圍內(nèi)主要的道橋隧養(yǎng)護企業(yè)，分析其主要的運營管理模式、經(jīng)營特征、市場競爭力，分析企業(yè)發(fā)展需求，分析提高企業(yè)效益的主要方法和手段，重點調(diào)查企業(yè)對道橋隧運管系統(tǒng)的技術(shù)、管理和運營需求，為系統(tǒng)設(shè)計的需求分析奠定基礎(chǔ)；4）系統(tǒng)平臺的市場推廣和商業(yè)模式探討在全國范圍內(nèi)調(diào)查對xx基礎(chǔ)設(shè)備運管系統(tǒng)具有潛在需求或正在研發(fā)相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)的企業(yè)和政府部門，探討系統(tǒng)平臺在異地推廣的可行性，存在的問題和困難以及對系統(tǒng)的需求，調(diào)查分析現(xiàn)存類似系統(tǒng)平臺的推廣方式和商

47、業(yè)模式。課題二：基于數(shù)據(jù)挖掘的xx基礎(chǔ)設(shè)備智能化管理輔助決策系統(tǒng)平臺框架總體設(shè)計及部分關(guān)鍵技術(shù)研究研究內(nèi)容1：基于GIS與BIM技術(shù)的xx基礎(chǔ)設(shè)備3D管理平臺關(guān)鍵技術(shù)研究1）三維城市信息平臺與BIM模型的無縫銜接關(guān)鍵技術(shù)研究研究BIM模型與三維城市平臺的數(shù)據(jù)類型與接口，將BIM模型建立在現(xiàn)有三維城市信息平臺之上，形成多精度要求的三維城市xx基礎(chǔ)設(shè)備的可視化平臺，充分利用BIM的信息集成與管理優(yōu)勢，實現(xiàn)xx基礎(chǔ)設(shè)備管理過程中對模型對象的不同精度管理需求；2）基于BIM的道路、橋梁、隧道管養(yǎng)信息可視化技術(shù)研究分析現(xiàn)有道橋隧檢測、監(jiān)測與巡檢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)反饋形式，研究檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)與道橋隧BI

48、M模型的接口類型與形式，實現(xiàn)多維度檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)與道橋隧BIM模型的無縫連接，實現(xiàn)檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)在3D管理平臺上的實時信息呈現(xiàn)；3）評價信息的可視化顯示關(guān)鍵技術(shù)研究根據(jù)道橋隧管理系統(tǒng)評價結(jié)果的數(shù)據(jù)形式及數(shù)據(jù)接口特征以及道橋隧養(yǎng)護管理需求，選擇與之相適應的結(jié)構(gòu)、性能、安全（預警）評價信息顯示模式，實現(xiàn)xx基礎(chǔ)設(shè)備評價信息的多層次顯示。4）基于多維度信息數(shù)據(jù)庫的養(yǎng)護與安全評估模擬與分析研究結(jié)合以BIM模型為基礎(chǔ)的多維度信息數(shù)據(jù)庫，包括設(shè)計階段設(shè)計參數(shù)、施工階段施工參數(shù)、以及后期管養(yǎng)監(jiān)測、巡檢數(shù)據(jù)，研究有效合理的智能分析手段實現(xiàn)道路養(yǎng)護和橋隧安全性能模擬，對可能存在的風險進行分析、評估、預警，實現(xiàn)主

49、動實時安全管控。5）基于GIS的xx基礎(chǔ)設(shè)備信息化管理平臺研究結(jié)合城市xx基礎(chǔ)設(shè)備管養(yǎng)措施及決策評價指標，基于GIS平臺實現(xiàn)對道路、橋隧多維度信息數(shù)據(jù)的調(diào)用、整合與分析，形成城市xx基礎(chǔ)設(shè)備的信息化管理模式，為管理決策提供技術(shù)支持。研究內(nèi)容2：智慧城市道橋隧運管系統(tǒng)功能設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)研究1）智慧城市道橋隧運管系統(tǒng)功能設(shè)計包含道橋隧運營狀況檢測、監(jiān)測管理功能，道橋隧檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)處理功能，道橋隧基礎(chǔ)信息管理功能，道橋隧使用狀況、結(jié)構(gòu)性能及安全評價功能，道橋隧養(yǎng)護修理修繕后評價功能，道橋隧使用狀況、結(jié)構(gòu)性能預測功能，養(yǎng)護修理修繕決策支持及決策管理功能，養(yǎng)護生產(chǎn)管理功能，養(yǎng)護修理修繕及大中修計劃（工

50、作、資金）功能，養(yǎng)護修理修繕巡檢管理功能，養(yǎng)護修理修繕及大中修計量管理功能，造價與定額管理功能等功能設(shè)計；2）道路服務(wù)水平與結(jié)構(gòu)性能綜合評價指標體系研究瀝青路面損毀特征及其定量分析；水泥路面損毀特征及其定量分析；瀝青路面損毀檢測方法與評價指標適用性分析；水泥路面損毀檢測方法與評價指標適用性分析。半剛性基層瀝青路面路基損毀特征及其定量分析；水泥路面路基損毀檢測方法與評價指標適用性分析；道路xx設(shè)備損毀特征及其定量分析；道路xx設(shè)備損毀檢測方法與評價指標適用性分析；路面結(jié)構(gòu)損毀特征及其定量分析；路面結(jié)構(gòu)損毀檢測方法與評價指標適用性分析；基于項目級路面管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)維度需求分析；現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源的數(shù)據(jù)整

51、合方法研究。3）路面使用性能評估體系研究基于綜合性能的瀝青路面使用性能評價模型分析與確立；基于綜合性能的水泥路面使用性能評價模型分析與確立；瀝青路面使用性能衰變模型選擇、分析與確立；水泥路面使用性能衰變模型選擇、分析與確立；路面損毀病害演化模型分析與確立；基于回歸分析-概率法的路面使用性能衰變預測體系；基于模糊聚類分析與養(yǎng)護效果的預防性養(yǎng)護區(qū)間劃分；預養(yǎng)護條件下路面性能衰變規(guī)律分析；普通養(yǎng)護與修理修繕條件下路面性能衰變規(guī)律分析；基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的路面使用性能預測模型參數(shù)自適應調(diào)整技術(shù)；基于損毀閾值的路面剩余壽命預測。4）智慧城市橋梁基礎(chǔ)設(shè)備的病害診治和管養(yǎng)體系xx的需求分析政策層面的網(wǎng)絡(luò)級橋梁管養(yǎng)

52、體系；單體橋梁管養(yǎng)對策分析；橋梁管養(yǎng)決策活動對監(jiān)/檢測、評估診斷、修理修繕加固等方面的支持需求；橋梁結(jié)構(gòu)的受力性能、安全指標及其閾限值均與結(jié)構(gòu)類別、構(gòu)件組建及功能、施工工藝、所處環(huán)境等及相關(guān)。需要針對結(jié)構(gòu)安全的評估分析方法及數(shù)據(jù)采集項目、檢測安排、監(jiān)測布點等進行調(diào)查，進行橋梁分類體系研究，針對各類橋梁，明確檢測和監(jiān)測各自對應適用條件、結(jié)構(gòu)部位和性能指標。橋梁結(jié)構(gòu)損傷（病害）及性能演變分析；橋梁全壽命管養(yǎng)理論；病害敏感性指標的設(shè)計與優(yōu)化；結(jié)構(gòu)總體性能指標的設(shè)計與優(yōu)化；合理化指標閥值體系的建立；檢測、監(jiān)測最優(yōu)組合策略和相應內(nèi)容的制訂研究內(nèi)容3：橋隧安全預警系統(tǒng)框架設(shè)計1）橋梁病害診治和安全評估的關(guān)

53、鍵技術(shù)研究建立橋梁數(shù)值模型，進行各種荷載條件和環(huán)境條件下的數(shù)值分析；確立計算整個市政基礎(chǔ)設(shè)備的結(jié)構(gòu)強度和橋梁病害的數(shù)據(jù)分析方法；確立估算xx流量和經(jīng)過車輛的速度、重量和分類的數(shù)據(jù)分析方法；編寫能夠反映市政基礎(chǔ)設(shè)備的健康狀態(tài)和計算xx流各種信息的綜合性分析管理程序。分布式橋梁結(jié)構(gòu)特征抽取算法研究；基于監(jiān)測信息的在役橋梁的安全狀態(tài)指標和病害敏感指標（廣義效應S）；基于監(jiān)測信息的在役橋梁的廣義抗力（R，包括與指標相關(guān)的指標閥值）研究；在役橋梁安全狀態(tài)指標統(tǒng)計（不確定性）規(guī)律研究；基于模式識別技術(shù)的在役橋梁安全狀態(tài)快速診斷及預警技術(shù)；基于廣義可靠分析的在役橋梁的安全性評估方法；基于安全狀態(tài)指標的在役橋

54、梁的安全狀態(tài)趨勢（病歷）跟蹤技術(shù)；2）隧道結(jié)構(gòu)安全評估模型與技術(shù)研究采集隧道工程施工參數(shù)和環(huán)境監(jiān)測信息，并將施工參數(shù)和監(jiān)測信息與隧道BIM模型進行集成整合，同時研究合理有效的智能分析技術(shù)，結(jié)合周邊環(huán)境及隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)對未來施工情況進行輔助分析評估，并對可能存在的風險進行分析、評估、預警。采集施工過程中施工參數(shù)、隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)及環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合BIM模型對隧道結(jié)構(gòu)進行主動的有限元評估分析。結(jié)合施工、運營環(huán)境進行相應結(jié)構(gòu)安全性能模擬，提前發(fā)現(xiàn)安全事故隱患。研究內(nèi)容4：基于大數(shù)據(jù)的xx基礎(chǔ)設(shè)備時空數(shù)據(jù)信息采集與集成技術(shù)研究1）調(diào)查與梳理現(xiàn)有市政設(shè)備管養(yǎng)體系內(nèi)的信息化系統(tǒng)與平臺調(diào)查CZ市政設(shè)備管

55、理現(xiàn)狀，包含公路和城市道路、橋梁、隧道管理范圍、管理手段、業(yè)務(wù)流程；管養(yǎng)信息化系統(tǒng)平臺的實用性與可操作性調(diào)查，數(shù)據(jù)存儲類型及方式等；2）基于道橋隧全壽命周期管理需求的信息采集方法研究研究適合于道橋隧全壽命檢測、監(jiān)測方法，集成現(xiàn)有路、橋、隧等各部門系統(tǒng)的動靜態(tài)信息，并結(jié)合實施監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)動靜態(tài)數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集，實現(xiàn)與現(xiàn)有系統(tǒng)數(shù)據(jù)的無縫融合。3）xx基礎(chǔ)設(shè)備全壽命周期管理數(shù)據(jù)的匯聚與共享方法研究基于GIS和BIM的國際通用標準，研究制訂城市xx基礎(chǔ)設(shè)備全壽命管養(yǎng)一體化數(shù)據(jù)標準，包括勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)測、檢測、維護和養(yǎng)護數(shù)據(jù)等全壽命數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與現(xiàn)有的GIS、BIM軟件的無縫數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)交

56、換，為系統(tǒng)設(shè)計與實施及運營時提供數(shù)據(jù)信息采集、匯聚的技術(shù)規(guī)范，制定各系統(tǒng)之間的通信協(xié)議、應用數(shù)據(jù)交換協(xié)議、交換數(shù)據(jù)表示及數(shù)據(jù)號碼定義、監(jiān)測信息采集規(guī)范和通用轉(zhuǎn)換接口等，以確保依照統(tǒng)一的規(guī)范進行互聯(lián)互通、信息共享和交換； 研究內(nèi)容5：研究基于分析主題的數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)集市構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)1）海量數(shù)據(jù)的存儲、預處理、壓縮與快速查詢技術(shù)針對xx設(shè)備全生命周期過程數(shù)據(jù)具有海量、高維、缺失嚴重、噪音大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各異等特點，研究多源異構(gòu)的海量數(shù)據(jù)在平臺中的存儲與壓縮技術(shù)。研究海量數(shù)據(jù)快速實時查詢技術(shù)和數(shù)據(jù)預處理技術(shù)，將存儲于云平臺中數(shù)據(jù)其轉(zhuǎn)化為能夠進行健康狀態(tài)實時監(jiān)控與決策的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集，提供高效率的數(shù)據(jù)訪問功

57、能。2）數(shù)據(jù)倉庫構(gòu)建技術(shù)通過對全生命期數(shù)據(jù)的類型及特征進行分析,研究全壽命周期數(shù)據(jù)倉庫的構(gòu)建方法及關(guān)鍵模型,提出數(shù)據(jù)倉庫的體系結(jié)構(gòu)；構(gòu)建多源異構(gòu)數(shù)據(jù)訪問與集成接口；針對全生命周期數(shù)據(jù)倉庫的特點，構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫增量更新的機制；研究時空數(shù)據(jù)立方體的構(gòu)建方法，實現(xiàn)構(gòu)建規(guī)則的具有時間和空間維的數(shù)據(jù)立方體。3）異常、突發(fā)無規(guī)則風險征兆捕捉技術(shù)通過時間序列特征提取，分析出數(shù)據(jù)中重復發(fā)生概率較高的特征模式。由監(jiān)控系統(tǒng)獲取的時序數(shù)據(jù)，依據(jù)所處時間序列的不同，在連續(xù)時間流中截取一個時間窗口，窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)作為一個數(shù)據(jù)單元，讓這個時間窗口在時間流上滑動，以獲取和分析不同時序下的數(shù)據(jù)流，便于快速發(fā)現(xiàn)風險征兆和異常模式。

58、研究內(nèi)容6：基于大數(shù)據(jù)的xx基礎(chǔ)設(shè)備全壽命管理信息融合和挖掘關(guān)鍵技術(shù)1）多源異構(gòu)信息集成與融合方法研究集成現(xiàn)有路、橋、隧等系統(tǒng)的動靜態(tài)信息，實現(xiàn)與道路xx流數(shù)據(jù)的結(jié)合，并采用時空分布模型實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的融合分析。 2）基于大數(shù)據(jù)分析的安全預警、狀態(tài)評估模型與技術(shù)研究應用決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機等數(shù)據(jù)挖掘算法實現(xiàn)大數(shù)據(jù)深層次的挖掘。采集工程施工參數(shù)和環(huán)境監(jiān)測信息，將施工參數(shù)和監(jiān)測信息與BIM模型進行集成整合，同時研究合理有效的智能分析技術(shù)，結(jié)合周邊環(huán)境及結(jié)構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)對未來施工情況進行輔助分析評估，并對可能存在的風險進行分析、評估、預警。采集施工過程中施工參數(shù)、隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)及環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)

59、合BIM模型對道橋隧結(jié)構(gòu)進行主動的有限元評估分析。結(jié)合施工、運營環(huán)境進行相應結(jié)構(gòu)安全性能模擬，提前發(fā)現(xiàn)安全事故隱患；3）整合數(shù)據(jù)挖掘引擎的大數(shù)據(jù)模型庫的建立整合已有系統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘引擎和數(shù)據(jù)分析工具，并結(jié)合本項目中道路橋梁隧道的需求建立數(shù)據(jù)挖掘模型庫，實現(xiàn)針對于xx基礎(chǔ)設(shè)備建管養(yǎng)運一體化的決策支持；研究內(nèi)容7：智慧型xx基礎(chǔ)設(shè)備管理與決策支持平臺構(gòu)建1）研究融合云技術(shù)與柔性理念的xx基礎(chǔ)設(shè)備信息化系統(tǒng) “1總X子”體系和總體架構(gòu)采用云技術(shù)理念融合現(xiàn)有路、橋、隧市政設(shè)備管養(yǎng)體系內(nèi)的子系統(tǒng)，研究基于柔性理念的系統(tǒng)架構(gòu)，包括信息平臺內(nèi)所有應用功能模塊的劃分和邏輯結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)中心總體功能規(guī)劃及軟、硬件環(huán)境設(shè)

60、計,并充分考慮系統(tǒng)的可拓展型與兼容性。2）基于云存儲的數(shù)據(jù)平臺xx以地理信息系統(tǒng)、BIM為基礎(chǔ)，以云技術(shù)理論為支撐，建立智慧、開放的市政基礎(chǔ)設(shè)備管養(yǎng)數(shù)據(jù)中心， 包括信息中心通信鏈路、軟硬件運行環(huán)境。3）整合數(shù)據(jù)挖掘引擎和智能分析工具的xx基礎(chǔ)設(shè)備系統(tǒng)決策系統(tǒng)xx整合數(shù)據(jù)挖掘引擎和智能分析系統(tǒng)的設(shè)備運營輔助決策系統(tǒng)安全預警平臺xx，構(gòu)建xx基礎(chǔ)設(shè)備“建、管、養(yǎng)、運”全壽命周期管理系統(tǒng)平臺，履行信息平臺的開發(fā)、設(shè)計、測試、部署和實施，并以地理信息系統(tǒng)和BIM為基礎(chǔ)實現(xiàn)可視化展示。圖2.1 基于GIS+BIM的xx基礎(chǔ)設(shè)備管養(yǎng)系統(tǒng)可視化平臺構(gòu)架課題三：運營公路隧道大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)研究與示范應用研究