運(yùn)營(yíng)公路隧道大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)CJ-TIMS建設(shè)I期-可行性方案模版

XXXXX集團(tuán)科研項(xiàng)目可行性方案項(xiàng)目名稱：基于數(shù)據(jù)挖掘的交通基礎(chǔ)設(shè)施智能化管理輔助決策系統(tǒng)（CJ-TIMS）建設(shè)（I期）承擔(dān)單位：XXXXXXXXXX起止年月：2018年5月—2015年12月項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：通信地址：XXXXX郵政編碼：200125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一、趨勢(shì)判斷和需求分析 1二、研究?jī)?nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵 16三、執(zhí)行年限和計(jì)劃進(jìn)度 27四、工作條件和環(huán)境保障 28六、預(yù)期效果和風(fēng)險(xiǎn)分析 31七、主要研究人員情況 33八、資金來(lái)源和投資預(yù)算 34九、合作形式和合作單位意見 35十、承擔(dān)單位意見 36PAGEPAGE1一、趨勢(shì)判斷和需求分析“智慧城市”理念概述“智慧城市”是指按照科學(xué)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(shí)現(xiàn)人、物、城市功能系統(tǒng)之間無(wú)縫連接與協(xié)同聯(lián)動(dòng)的智能自感知、自適應(yīng)、自優(yōu)化，從而對(duì)民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、商務(wù)活動(dòng)等多種城市需求做出智能的響應(yīng)，形成具備可持續(xù)內(nèi)生動(dòng)力的安全、便捷、高效、綠色的城市形態(tài)。智慧城市帶來(lái)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(huì)民生等方面產(chǎn)生巨大和深遠(yuǎn)的變革。城市中現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施及各種功能系統(tǒng)，無(wú)法滿足智慧城市的發(fā)展要求。通過(guò)在傳統(tǒng)的工程性基礎(chǔ)設(shè)施和社會(huì)性基礎(chǔ)設(shè)施上，增加感知、交互、智能判斷、協(xié)同運(yùn)作等能力，使得原有城市交通基礎(chǔ)設(shè)施具備信息化能力，是實(shí)現(xiàn)智慧城市的必要條件。“智慧城市”建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)現(xiàn)代化的城市服務(wù)及管理體系，以技術(shù)創(chuàng)新帶動(dòng)制度創(chuàng)新，以機(jī)構(gòu)重組和業(yè)務(wù)再造為中心，形成信息化時(shí)代的業(yè)務(wù)平臺(tái)和管理平臺(tái)，進(jìn)而奠定未來(lái)城市核心競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)。智慧城市以阻礙城市發(fā)展的主要問(wèn)題入手，需要做好統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計(jì)、圍繞城市發(fā)展重點(diǎn)開展智慧城市建設(shè)、發(fā)揮信息資源的價(jià)值潛能、應(yīng)用先進(jìn)適用的信息技術(shù)開展智慧城市建設(shè)以及確保信息安全。我國(guó)將啟動(dòng)智能交通、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(guó)土等10個(gè)領(lǐng)域智慧工程建設(shè)，深化重點(diǎn)領(lǐng)域的智慧化應(yīng)用，為公眾提供更加便捷、高效、低成本的社會(huì)服務(wù)。國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域現(xiàn)狀2.1交通基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)總體現(xiàn)狀上世紀(jì)九十年代以來(lái)，圍繞加快建設(shè)“四個(gè)中心”、實(shí)現(xiàn)“四個(gè)率先”的戰(zhàn)略目標(biāo)，CZ始終堅(jiān)持將城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)放在先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性的戰(zhàn)略地位，開展了高起點(diǎn)、大規(guī)模、快節(jié)奏的城市建設(shè)。截至2012年底，全市城市道路4963條，城市橋梁2145座，道路總面積9910萬(wàn)平方米，總長(zhǎng)度4636km，CZ市公路合計(jì)里程約12084km，其中高速公路通車?yán)锍踢_(dá)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交通格局，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城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施逐漸由建設(shè)轉(zhuǎn)向養(yǎng)護(hù)維修管理，統(tǒng)計(jì)顯示，2012年，CZ市管養(yǎng)公路養(yǎng)護(hù)維修面積達(dá)685萬(wàn)平方米，預(yù)計(jì)需投入維養(yǎng)經(jīng)費(fèi)19.2億元，且不包括城市道路養(yǎng)護(hù)，及城市道路與公路的大中修項(xiàng)目，如G1501高速公路大修項(xiàng)目，計(jì)劃投資36億元，城市道路2013年計(jì)劃預(yù)養(yǎng)護(hù)327萬(wàn)平方米，維修41萬(wàn)平方米，預(yù)計(jì)2018~2018年間年均城市道路預(yù)養(yǎng)護(hù)面積在240萬(wàn)平方米以上。根據(jù)上述數(shù)據(jù)估算，CZ市在城市交通基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，每年投入的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用規(guī)模超過(guò)60億元。但是，現(xiàn)狀城市交建運(yùn)行管理水平難以適應(yīng)如此大規(guī)模的交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)維修管理需求。城市交通基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理信息化程度總體不高，與“智慧城市”的建設(shè)目標(biāo)存在一定差距。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)有道路交通相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施（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(cè)監(jiān)測(cè)的周期各不相同，一般可分為日常檢查、定期檢查檢測(cè)、特殊檢查檢測(cè)三種，以自動(dòng)化檢測(cè)手段為主，配合實(shí)地調(diào)查。然而，在特大型橋梁和隧道的檢測(cè)監(jiān)測(cè)方面，自動(dòng)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(cè)為主，數(shù)據(jù)的采集不具備連續(xù)性，不能對(duì)橋梁和隧道的運(yùn)營(yíng)的健康狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)結(jié)構(gòu)安全的突發(fā)狀況和潛在風(fēng)險(xiǎn)不能快速傳遞到管理部門，導(dǎo)致應(yīng)急預(yù)案的響應(yīng)滯后，已經(jīng)難以滿足公眾對(duì)于大型基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)安全的期望。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，“智慧城市”的建設(shè)理念不斷創(chuàng)新，智能監(jiān)控手段的不斷提升，針對(duì)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)維護(hù)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)施的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)信息，建立一體化的信息管理平臺(tái)，輔以智能決策系統(tǒng)，及時(shí)為突發(fā)事件的應(yīng)急響應(yīng)、基礎(chǔ)設(shè)施的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和大中修提供決策建議，確實(shí)有效地為城市運(yùn)營(yíng)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(rèn)識(shí)。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)。2001年美國(guó)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(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)時(shí)能夠找到最優(yōu)策略，從而使路面在一定時(shí)期內(nèi)保持良好的使用狀態(tài)。70年代，隨著基礎(chǔ)設(shè)施的管養(yǎng)越來(lái)越被政府重視，國(guó)際上的研究開始轉(zhuǎn)向里程最長(zhǎng)，交通流量最多的城市道路設(shè)施的監(jiān)控。最早出現(xiàn)的是路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)。路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)起源于美國(guó)和加拿大，1971年首次出現(xiàn)了路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的術(shù)語(yǔ)。70年代后期，美國(guó)和加拿大的許多州和省相繼建立和實(shí)施網(wǎng)級(jí)路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)。到80年代中期，美國(guó)約有35個(gè)州和省己建成或基本建成路面管理系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代，我國(guó)公路管理部門就相繼采用各類關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)建立了一些公路路況數(shù)據(jù)庫(kù)，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)合同濟(jì)大學(xué)開發(fā)“CZ市路面養(yǎng)護(hù)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(píng)價(jià)模型、路面養(yǎng)護(hù)對(duì)策的確定方法、養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目的排序方法以及資金投入分配的方案等。90年代以來(lái)，以美國(guó)德克薩斯大學(xué)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(yīng)用于城市交通基礎(chǔ)設(shè)施管理的研究工作。1991年，陜西省交通廳與中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所聯(lián)合開發(fā)了地級(jí)市公路數(shù)據(jù)庫(kù)Trans．GIS，建成了基于GIS的公路信息系統(tǒng)。美國(guó)ARORA咨詢工程協(xié)會(huì)1999年開始研究交通基礎(chǔ)設(shè)施的全壽命周期管理，通過(guò)系列工程計(jì)劃從研究推廣到應(yīng)用，2010年4月提出了數(shù)字化道路工程的全壽命周期管理“IntegratedInformationRoadwayProject&LifeCycleManagement”，作為其設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)支撐。1999年CZ建立了以Arcview為平臺(tái)的交通基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)，2000年在全市市政設(shè)施普查的基礎(chǔ)上將系統(tǒng)升級(jí)到基于VisualBasic開發(fā)的MapObjects平臺(tái)，加強(qiáng)了對(duì)路面狀況指數(shù)和其他動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的采集，并通過(guò)道路輔助決策系統(tǒng)對(duì)道路的運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估，以及制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)計(jì)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(guó)家和地區(qū)已經(jīng)進(jìn)行了富有成效的開發(fā)與應(yīng)用，帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但縱觀國(guó)內(nèi)現(xiàn)存的路面管理系統(tǒng)，仍存在一系列的問(wèn)題，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①數(shù)據(jù)采集手段和方法落后；②數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、可靠性和連續(xù)性嚴(yán)重不足；③數(shù)據(jù)開放性和可共享性不足；④在評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)方面，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系間存在巨大差異；⑤現(xiàn)存的路面管理系統(tǒng)多為網(wǎng)級(jí)，而不是項(xiàng)目級(jí)?？梢娫谠擃I(lǐng)域國(guó)內(nèi)外已有較多探索和成功案例，但尚無(wú)涵蓋城市交通基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)的成套的技術(shù)系統(tǒng)，也沒(méi)有公開的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但是，城市交通基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)的信息化、智能化管控既是智慧城市建設(shè)的重要主題，也是城鎮(zhèn)化發(fā)展過(guò)程中的必然要求，作為“十二五”的重點(diǎn)發(fā)展方向，本項(xiàng)目的技術(shù)研究具有很強(qiáng)的必要性和廣闊的應(yīng)用前景。2.2.2養(yǎng)護(hù)維修與決策技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀養(yǎng)護(hù)維修與決策技術(shù)方面，目前國(guó)內(nèi)外主要進(jìn)行了包括瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)，瀝青路面使用性能衰變模型，瀝青路面養(yǎng)護(hù)措施，瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策，水泥路面性能評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)及水泥路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)等研究?？傮w來(lái)看，我國(guó)在這方面的研究工作起步較晚，決策模型、養(yǎng)護(hù)措施類型也相對(duì)單一，另外對(duì)養(yǎng)護(hù)措施的評(píng)價(jià)及使用范圍缺乏規(guī)范指導(dǎo)，造成許多新型養(yǎng)護(hù)未能得到大規(guī)模的推廣應(yīng)用。因此，未來(lái)在搭建交通基礎(chǔ)設(shè)施全壽命周期管理輔助決策支持平臺(tái)時(shí)，在養(yǎng)護(hù)維修和決策層面還有待進(jìn)行更為詳實(shí)的系統(tǒng)研究。2.2.3國(guó)內(nèi)外路面快速檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀=1\*GB3①澳大利亞ARRB交通研究所路面信息檢測(cè)車Hawkeye2000系列圖1.1Hawkeye2000外形圖1.2Hawkeye2000六大組成系統(tǒng)澳大利亞ARRB交通研究所開發(fā)的路面信息檢測(cè)車Hawkeye2000外形及主要組成部分分別見圖1.1、圖1.2。該檢測(cè)車由由以下子系統(tǒng)組成：數(shù)字?jǐn)嗝嫦到y(tǒng)，圖像系統(tǒng)，GPS&DGPS系統(tǒng)，GIPSI幾何系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。②加拿大Fugro-Roadware多功能道路檢測(cè)車ARAN（AutomaticRoadAnalyzer）9000型號(hào)圖1.3ARAN（AutomaticRoadAnalyzer）9000組成系統(tǒng)加拿大Fugro-Roadware多功能道路檢測(cè)車ARAN9000型號(hào)，如圖1.3所示，該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)理念，利用網(wǎng)絡(luò)把各個(gè)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(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)，為路網(wǎng)現(xiàn)代化管理提供科學(xué)依據(jù)。ARAN9000包含汽車底盤、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、各個(gè)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，并進(jìn)行計(jì)算機(jī)即時(shí)和室內(nèi)后處理。③交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所“多功能路況快速檢測(cè)系統(tǒng)（CiCS）多功能路況快速檢測(cè)系統(tǒng)（CiCS）是我國(guó)首個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的路寬快速檢測(cè)裝備。CiCS能以車流速度進(jìn)行不干擾正常交通條件下的路面病害、平整度、車轍、紋理深度等10余項(xiàng)指標(biāo)的同步快速檢測(cè)，檢測(cè)路面裂縫分辨率達(dá)到1mm。該設(shè)備采用13個(gè)垂直激光位移傳感器和4個(gè)大功率長(zhǎng)量程斜射激光傳感器，檢測(cè)寬度3.6m。圖1.4CiCS系統(tǒng)組成圖1.5CiCS模塊組成截止2012年3月，多功能路況快速檢測(cè)系統(tǒng)（CiCS），如圖1.4所示，已銷售至18個(gè)省，共計(jì)24臺(tái)，在全國(guó)累計(jì)實(shí)施國(guó)省干線公路檢測(cè)近44萬(wàn)公里，完成了2011年全國(guó)干線公路養(yǎng)護(hù)管理檢查的外業(yè)檢測(cè)任務(wù)。但是這些檢測(cè)僅適于網(wǎng)級(jí)檢測(cè)，檢測(cè)范圍較粗，無(wú)法指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)維修的設(shè)計(jì)施工工作。2.2.4路面快速檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀與問(wèn)題①車轍檢測(cè)技術(shù)車轍檢測(cè)技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)人工量測(cè)、超聲波技術(shù)、激光點(diǎn)技術(shù)、以及正在發(fā)展的激光面技術(shù)等多個(gè)階段，是一個(gè)由一維檢測(cè)發(fā)展至二維檢測(cè)，最后逐漸進(jìn)入三維檢測(cè)階段的過(guò)程。國(guó)內(nèi)路面檢測(cè)系統(tǒng)中的車轍檢測(cè)技術(shù)目前多為激光點(diǎn)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(cè)量精度和速度，是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的自動(dòng)化車轍檢測(cè)設(shè)備。②路面裂縫檢測(cè)技術(shù)目前發(fā)展的是全自動(dòng)裂縫的識(shí)別與評(píng)價(jià)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別裂縫類型、計(jì)算裂縫特征參數(shù)、判斷裂縫嚴(yán)重程度并統(tǒng)計(jì)裂縫數(shù)量。系統(tǒng)一般包含三部分：圖像獲取、圖像處理與圖像解釋。系統(tǒng)精度主要受限于圖像采集技術(shù)與裂縫檢測(cè)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(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和民生的重要社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施，橋梁是這一生命線工程的重要組成部分。橋梁結(jié)構(gòu)在服役過(guò)程中，由于受到如設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、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)安全性可能不能得到完全保障。另一方面，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)所負(fù)荷的交通流也急劇增加，甚至可能超出了當(dāng)初的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。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(cái)產(chǎn)安全和國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)。因此，世界各國(guó)特別是發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全保障技術(shù)的研究歷來(lái)高度重視。上世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)公路網(wǎng)建設(shè)得到了迅猛發(fā)展，橋梁數(shù)量大幅度增加。至2010年底我國(guó)公路橋梁總數(shù)達(dá)到了65萬(wàn)座，已經(jīng)超過(guò)美國(guó)成為最大的公路橋梁國(guó)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(rèn)為，橋梁使用超過(guò)25年就進(jìn)入加速退化期，稱之為老齡橋梁。歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家的情況也表明，其在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展期的20-30年內(nèi)建成橋梁數(shù)量達(dá)到了其橋梁總數(shù)的70%以上，而大規(guī)模橋梁建設(shè)完成約20-30年后均面臨著巨大的橋梁管養(yǎng)工作。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在役橋梁中的40%屬于老齡橋梁。隨著建設(shè)高峰期的過(guò)去，老齡橋梁的比例還將增加。2004年全國(guó)橋梁普查資料顯示，全國(guó)普查出危橋13303座，達(dá)468888延米。美國(guó)每年約有5000座橋梁退化為缺損橋梁，法國(guó)、德國(guó)和挪威，缺損橋梁比例分別達(dá)到39%、37%和26%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)每年橋梁維修資金約為30億美元，由英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、挪威、南斯拉夫和西班牙的國(guó)家公路研究所共同承擔(dān)的“歐洲橋梁管理”（BRIME）項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)表明，目前歐洲各國(guó)每年用于橋梁維護(hù)的費(fèi)用占所有橋梁重建（假設(shè)）費(fèi)用的0.5%~1%左右，而在擁有大量高齡橋梁的美國(guó)紐約，這個(gè)比例高達(dá)8.5%。老化結(jié)構(gòu)的維修、加固費(fèi)用大大超出了人們的想象，尤其是近幾十年橋梁退化問(wèn)題日益突出，資金投入的增長(zhǎng)往往跟不上對(duì)資金需求的增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自上世紀(jì)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(zhǎng)期以來(lái)，橋梁工程學(xué)科研究的重點(diǎn)工作主要集中在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工階段，對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的重視不夠，重建設(shè)，輕管養(yǎng)，而對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的老化問(wèn)題和交通流增加帶來(lái)的結(jié)構(gòu)負(fù)荷增加問(wèn)題一直沒(méi)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(hù)和加固常發(fā)生重大的安全事故。我國(guó)近年來(lái)橋梁重大安全事故時(shí)有發(fā)生，凸顯了我國(guó)橋梁運(yùn)營(yíng)階段安全保障技術(shù)的嚴(yán)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(cè)、評(píng)估及信息管理是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(guò)程，并調(diào)查退化起因，以便在合適時(shí)機(jī)采取合理的加固維修措施。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(guó)均建立了橋梁管理系統(tǒng)，如美國(guó)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(guó)關(guān)于橋梁管理系統(tǒng)的研究雖然起步較晚，但也有交通部開發(fā)的“公路橋梁管理系統(tǒng)(CBMS)”、鐵道部大橋局設(shè)計(jì)院研制的橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、同濟(jì)大學(xué)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(jìn)行管理，但不能提供橋梁安全狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息，系統(tǒng)的及時(shí)性和針對(duì)性不足。2.3.3橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在20世紀(jì)90年代后期，世界范圍內(nèi)興起了一股對(duì)橋梁健康監(jiān)測(cè)的研究熱潮。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)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(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境影響、交通荷載、結(jié)構(gòu)響應(yīng)等信息的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性的綜合評(píng)價(jià)，從而提高結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)管理效能，同時(shí)也為了解結(jié)構(gòu)的受力性能、驗(yàn)證設(shè)計(jì)假定、優(yōu)化設(shè)計(jì)規(guī)范、科學(xué)養(yǎng)護(hù)管理等提供合理的依據(jù)。此外，物聯(lián)網(wǎng)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新一代信息技術(shù)的重要組成部分，是指通過(guò)各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、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(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體體現(xiàn)，全過(guò)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(jìn)了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步。橋梁健康監(jiān)測(cè)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(shí)別方法研究現(xiàn)狀基于健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別并基于損傷識(shí)別的結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)估是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的主要目標(biāo)之一。完整的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別過(guò)程應(yīng)包括有損傷判別、損傷位置識(shí)別、損傷程度估計(jì)以及剩余壽命估計(jì)4個(gè)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(shí)別方法和基于振動(dòng)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，其中基于振動(dòng)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法由于具有快速、方便以及不需要中斷運(yùn)營(yíng)等優(yōu)點(diǎn)而成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。2.3.5橋梁交通荷載監(jiān)測(cè)研究現(xiàn)狀橋梁交通荷載是橋梁正常使用情況下的主要荷載源，其運(yùn)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。交通運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要是對(duì)道路上的交通流以及交通荷載進(jìn)行監(jiān)測(cè)，常用的方法主要有靜態(tài)稱重、動(dòng)態(tài)稱重以及視頻監(jiān)測(cè)。靜態(tài)稱重對(duì)行車速度要求較嚴(yán)格，影響正常的交通，動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的造價(jià)較高，而視頻監(jiān)控目前僅停留在顯示交通圖像的階段，未能對(duì)監(jiān)控圖像進(jìn)行深入的分析和處理。綜上可知，進(jìn)行中小橋梁安全監(jiān)測(cè)和交通運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的研究對(duì)提升我國(guó)的中小橋梁安全技術(shù)水平，保障交通路網(wǎng)的通暢和國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)城市交通城市快速交通網(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(guò)四十條。其中大部分隧道迄今為止已運(yùn)營(yíng)超過(guò)十年。而面對(duì)日益增加的城市交通壓力與和諧社會(huì)的建設(shè)要求，隧道結(jié)構(gòu)安全、設(shè)備運(yùn)營(yíng)、能耗管理、環(huán)境健康等逐漸成為隧道運(yùn)營(yíng)管理的重點(diǎn)。新的形勢(shì)下，隧道運(yùn)營(yíng)管理信息量大、安全風(fēng)險(xiǎn)增加、實(shí)施過(guò)程復(fù)雜等問(wèn)題逐步凸顯，信息化、集成化管理已成為隧道管理的必然趨勢(shì)。目前，國(guó)外的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)在建設(shè)工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理平臺(tái)研究中針對(duì)信息化、集成化方面取得了一些成果，形成了相對(duì)完善的理論體系，但由于國(guó)外大型工程建設(shè)項(xiàng)目較少，在實(shí)際工程應(yīng)用上經(jīng)驗(yàn)很少。悉尼大學(xué)土木工程系提出了基于全壽命期目標(biāo)的一般項(xiàng)目管理模型。這個(gè)模型將整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程集成起來(lái)，從傳統(tǒng)的費(fèi)用、時(shí)間和質(zhì)量目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)槿珘勖诘哪繕?biāo)，與過(guò)去的項(xiàng)目管理模型進(jìn)行對(duì)照，描述了一般全壽命期項(xiàng)目管理的基本原理和框架。英國(guó)Salfold大學(xué)自動(dòng)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(duì)建筑全壽命期維護(hù)的影響。英國(guó)劍橋大學(xué)智慧基礎(chǔ)設(shè)施與施工技術(shù)中心提出在工程設(shè)計(jì)、施工、項(xiàng)目管理、運(yùn)行管理集成的模型。它適用于高速公路建造，能對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行進(jìn)度評(píng)估、過(guò)程監(jiān)控和成本時(shí)間權(quán)衡分析。日本的項(xiàng)目管理信息化進(jìn)行的比較系統(tǒng)，其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定也比較統(tǒng)一。日本近年來(lái)主要是大力推進(jìn)建設(shè)項(xiàng)目全生命周期信息化，即CALS／EC(ContinuousAcquisitionandLifecycleSupport／ElectronicCommerce)。日本政府2004年開始在國(guó)家重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目中全面實(shí)行建設(shè)CALS／EC。與公路、橋梁等建設(shè)項(xiàng)目的信息化管理相比，數(shù)字化技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用于隧道工程項(xiàng)目全生命周期管理的尚無(wú)先例。但國(guó)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(yùn)營(yíng)超過(guò)10年，涉及到結(jié)構(gòu)安全、環(huán)保節(jié)能等方面的問(wèn)題開始暴露，學(xué)術(shù)界和工程界對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)管理研究的重要性和必要性逐步達(dá)成了共識(shí)，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(yùn)營(yíng)安全的研究大多集中在隧道防火、通風(fēng)控制、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(duì)安全管理預(yù)防性策略的研究相對(duì)較少。（2）針對(duì)隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理決策研究較少，也無(wú)法準(zhǔn)確制定針對(duì)性的公路隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、管理對(duì)策。（3）缺乏信息化的評(píng)價(jià)、決策和管理手段，尚無(wú)針對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)綜合性的軟件平臺(tái)，并且管理過(guò)程中，缺乏信息化、網(wǎng)絡(luò)化的支持。（4）國(guó)內(nèi)絕大部分隧道的投資、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)仍然處在分割階段，不同階段的數(shù)據(jù)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正意義上的融合與共享；在運(yùn)營(yíng)管理的方法上尚缺乏一套完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和一套科學(xué)合理的處理突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案，也沒(méi)有一套完整的，經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的公路隧道運(yùn)營(yíng)安全管理手冊(cè)。上述問(wèn)題使得管理成本較高，而管理效率低下。智能化交通基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)從國(guó)家層面來(lái)看，2013年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公布了2013年度國(guó)家智慧城市試點(diǎn)名單，確定103個(gè)城市（區(qū)、縣、鎮(zhèn)）為2013年度國(guó)家智慧城市試點(diǎn)，比2012年試點(diǎn)范圍擴(kuò)大9個(gè)。住房城鄉(xiāng)建設(shè)部要求，各地要針對(duì)本地區(qū)新型城鎮(zhèn)化推進(jìn)中的實(shí)際問(wèn)題，制訂出智慧城市創(chuàng)建目標(biāo)，做好頂層設(shè)計(jì)；制訂創(chuàng)建任務(wù)和重點(diǎn)項(xiàng)目的時(shí)間節(jié)點(diǎn)；創(chuàng)新體制機(jī)制，明確責(zé)任和考核制度，落實(shí)相關(guān)保障措施。試點(diǎn)城市將經(jīng)過(guò)3至5年的創(chuàng)建期，由有關(guān)部門組織評(píng)估，對(duì)評(píng)估通過(guò)的試點(diǎn)進(jìn)行評(píng)定，評(píng)定等級(jí)由低到高分為一星、二星和三星。國(guó)內(nèi)大部分“智慧城市”的建設(shè)內(nèi)容都可歸納為：智慧基礎(chǔ)設(shè)施、智慧應(yīng)用、智慧產(chǎn)業(yè)三大部分?；赜^CZ，上世紀(jì)90年代以來(lái)，CZ把信息化作為覆蓋現(xiàn)代化建設(shè)全局的戰(zhàn)略舉措，經(jīng)過(guò)三個(gè)五年規(guī)劃的持續(xù)推進(jìn)，當(dāng)前整體水平保持國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，部分指標(biāo)達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)水平，一批新興技術(shù)創(chuàng)新成果在CZ世博會(huì)上得到充分展示和示范應(yīng)用，這些都奠定了建設(shè)智慧城市的基礎(chǔ)。推進(jìn)智慧城市建設(shè)，是CZ加快實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、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市智慧城市建設(shè)三年行動(dòng)計(jì)劃中，城市建設(shè)管理作為重點(diǎn)專項(xiàng)要求如下：圍繞城市建設(shè)管理中的重點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，利用先進(jìn)、可靠、適用的信息技術(shù)和創(chuàng)新的管理理念，在城市設(shè)施維護(hù)、建設(shè)工程管理等方面，通過(guò)強(qiáng)化跨部門數(shù)據(jù)整合和業(yè)務(wù)協(xié)同,進(jìn)一步提高城市建設(shè)管理的精細(xì)化、智能化水平。建設(shè)并完善專業(yè)網(wǎng)格化管理系統(tǒng)。建設(shè)水務(wù)管理專業(yè)網(wǎng)格系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)防汛堤岸、排水設(shè)施等重點(diǎn)部位(件)及江河水污染防治、違法侵占堤岸等重點(diǎn)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(shí)現(xiàn)對(duì)生活垃圾、市容保潔、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)施、掘路管理等納入網(wǎng)格化管理范圍。建設(shè)地下空間管理信息平臺(tái)。建設(shè)地下空間信息基礎(chǔ)平臺(tái)，以中心城區(qū)為主要實(shí)施范圍，完成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)建設(shè)，開展地下綜合管理、地下空間建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)控制等示范應(yīng)用；建設(shè)地下空間專業(yè)網(wǎng)格系統(tǒng)，重點(diǎn)開展對(duì)防空和民防設(shè)施的防火、防水、治安和非法經(jīng)營(yíng)等的網(wǎng)格化管理?？梢?，市管設(shè)施養(yǎng)護(hù)及城市交通基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)的信息化和智能化管理平臺(tái)建立是CZ市智慧城市建設(shè)的重要主題。此外，CZ市“十二五”規(guī)劃以及滬府［2013］84號(hào)文件“關(guān)于進(jìn)一步深化本市城市養(yǎng)護(hù)作業(yè)領(lǐng)域市場(chǎng)化改革工件的指導(dǎo)意見”的有關(guān)精神，已對(duì)養(yǎng)護(hù)市場(chǎng)的改革明確了方向，它推行政府購(gòu)買服務(wù)機(jī)制，培育區(qū)域運(yùn)行、強(qiáng)化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，這就對(duì)管理和技術(shù)上的創(chuàng)新提出了新要求。未來(lái)路面管理系統(tǒng)的發(fā)展將緊密結(jié)合具有強(qiáng)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(shí)別技術(shù)、激光面技術(shù)、激光多普勒測(cè)速技術(shù)為主的路面快速檢測(cè)技術(shù)，并融入資產(chǎn)效益分析管理理念，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、分析、評(píng)價(jià)與決策，為城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的“智慧化”發(fā)展奠定基礎(chǔ)。根據(jù)建設(shè)智慧城市的需求，本課題將依靠科技創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、綠色養(yǎng)護(hù)、全壽命周期養(yǎng)護(hù)，從而使我市基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)體系實(shí)現(xiàn)“質(zhì)”的提升，通過(guò)構(gòu)建城市交通基礎(chǔ)設(shè)施“大養(yǎng)護(hù)”管理信息平臺(tái)，可以為養(yǎng)護(hù)、預(yù)養(yǎng)護(hù)決策，以及管理單位和政府部門的年度養(yǎng)護(hù)計(jì)劃和資金全面預(yù)算提供基礎(chǔ)依據(jù)，引領(lǐng)城市管理全面進(jìn)入更高一級(jí)的現(xiàn)代化、信息化、智能化的“智慧城市”時(shí)代。項(xiàng)目對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要意義和作用4.1提升道路養(yǎng)護(hù)維修管理水平，為道路資產(chǎn)管理提供可靠依據(jù)項(xiàng)目將圍繞建立以項(xiàng)目級(jí)城市道路與公路路面養(yǎng)護(hù)維修管理系統(tǒng)為主體的交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)體系為核心目標(biāo)。重點(diǎn)在路面使用性能評(píng)價(jià)、道路養(yǎng)護(hù)維修輔助決策、路面綜合性能快速檢測(cè)技術(shù)集成應(yīng)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(cè)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云技術(shù)，具有實(shí)時(shí)呈現(xiàn)、動(dòng)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(yīng)于不同道路結(jié)構(gòu)損壞與功能修復(fù)要求的一系列道路養(yǎng)護(hù)維修方案及材料、施工與質(zhì)量控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，完成現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平條件下，各種養(yǎng)護(hù)維修方案及其施工子項(xiàng)的經(jīng)濟(jì)成本測(cè)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(biāo)準(zhǔn)、專利、軟件和系統(tǒng)，培養(yǎng)高水平的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，技術(shù)成果將在CZG1501高速公路大修工程中進(jìn)行示范應(yīng)用。項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)將形成開放共享的項(xiàng)目級(jí)道路基礎(chǔ)信息及性能狀況數(shù)據(jù)庫(kù)，形成實(shí)時(shí)的檢測(cè)-評(píng)價(jià)-決策-設(shè)計(jì)-施工一體化管理系統(tǒng)，同時(shí)為道路基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理提供可靠依據(jù)，將大幅提升CZ市道路基礎(chǔ)設(shè)施的養(yǎng)護(hù)維修管理水平。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(yán)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(qiáng)烈的感受到了工程質(zhì)量的重要性的同時(shí)，也更加認(rèn)識(shí)到了對(duì)橋梁進(jìn)行運(yùn)營(yíng)階段的以提高管養(yǎng)水平和保障安全為主要目標(biāo)的健康監(jiān)測(cè)的重要性。因此，我們?cè)谧⒅亟ㄔO(shè)的同時(shí)，也更應(yīng)該對(duì)其營(yíng)運(yùn)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(cè)系統(tǒng)正是在這種條件下應(yīng)運(yùn)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(dòng)理論、測(cè)試?yán)碚?、系統(tǒng)辨識(shí)理論、信號(hào)分析與處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、隨機(jī)過(guò)程和可靠度等專門學(xué)科于一體的綜合體系，其結(jié)合智能控制技術(shù)應(yīng)用到橋梁中，可連續(xù)、實(shí)時(shí)、在線的對(duì)結(jié)構(gòu)的“健康狀態(tài)”進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估，確保橋梁運(yùn)營(yíng)的安全和提高橋梁的管理水平。這項(xiàng)課題日益成為國(guó)內(nèi)外橋梁學(xué)術(shù)界和工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。大型橋梁健康監(jiān)測(cè)不只是傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)加結(jié)構(gòu)評(píng)估新技術(shù)，而是被賦予了提高結(jié)構(gòu)管養(yǎng)水平、保證結(jié)構(gòu)安全性、設(shè)計(jì)驗(yàn)證三個(gè)方面更為重要的意義：公路網(wǎng)橋梁健康監(jiān)測(cè)的意義公路網(wǎng)橋梁健康監(jiān)測(cè)的意義提高管養(yǎng)水平保障結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)驗(yàn)證與科學(xué)研究正常運(yùn)營(yíng)監(jiān)控結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)識(shí)別與評(píng)估結(jié)構(gòu)安全預(yù)警結(jié)構(gòu)使用性極限狀態(tài)預(yù)警可靠性與剩余壽命評(píng)估設(shè)計(jì)方案質(zhì)量的驗(yàn)證結(jié)構(gòu)新知識(shí)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(cè)系統(tǒng)的工程意義4.3提高隧道管養(yǎng)效率，對(duì)于保障城市隧道的結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營(yíng)項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)、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(yù)警和系統(tǒng)集成等方面開展攻關(guān)，形成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、專利和軟件，培養(yǎng)高水平的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，技術(shù)成果將在CZ的城市盾構(gòu)法隧道工程中進(jìn)行示范應(yīng)用，并推廣應(yīng)用到國(guó)內(nèi)其它城市隧道的建設(shè)中，引領(lǐng)我國(guó)在該領(lǐng)域及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。項(xiàng)目形成的一系列核心技術(shù)，包括管養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、智慧感知、安全評(píng)價(jià)與預(yù)警體系、可為類似工程直接使用，提高管養(yǎng)效率，對(duì)于保障城市隧道的結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營(yíng)將起到直接的作用，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。4.4協(xié)調(diào)推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成產(chǎn)業(yè)鏈，城市復(fù)制促進(jìn)公共服務(wù)以形成和完善交通基礎(chǔ)設(shè)施智慧管養(yǎng)產(chǎn)業(yè)鏈為目標(biāo)，引入多元化的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，協(xié)調(diào)發(fā)展緊密相關(guān)的制造業(yè)、通信業(yè)與應(yīng)用服務(wù)業(yè)。重點(diǎn)突破感知制造業(yè)發(fā)展瓶頸，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快培育應(yīng)用服務(wù)業(yè)，形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)動(dòng)、協(xié)調(diào)可持續(xù)的發(fā)展格局。引導(dǎo)企業(yè)間通過(guò)聯(lián)合并購(gòu)、品牌經(jīng)營(yíng)、虛擬經(jīng)營(yíng)等方式形成大型的物聯(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(diǎn)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、中間件、應(yīng)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)、智能控制等各領(lǐng)域打造一批品牌企業(yè)。積累經(jīng)驗(yàn)，以點(diǎn)帶面，輻射帶動(dòng)智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)產(chǎn)業(yè)在全國(guó)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(lì)社會(huì)資源投入，支持市政公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，提升技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用公共服務(wù)能力，形成資源共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的交通基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)支撐服務(wù)體系。積極探索該領(lǐng)域公共服務(wù)與運(yùn)營(yíng)機(jī)制，確保形成良性、高效的發(fā)展機(jī)制。通過(guò)建設(shè)ICT基礎(chǔ)設(shè)施、認(rèn)證、安全等平臺(tái)和示范工程，加快產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建城市發(fā)展的智慧環(huán)境，形成基于海量信息和智能過(guò)濾處理的新的生活、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、社會(huì)管理等模式，面向未來(lái)構(gòu)建全新的城市形態(tài)。項(xiàng)目預(yù)期的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和市場(chǎng)前景據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，CZ市現(xiàn)有城市道路規(guī)模已接近18000km，高速公路規(guī)模達(dá)到800km，每年僅城市道路養(yǎng)護(hù)需投入約30億元，加上城市道路維修和公路養(yǎng)護(hù)維修，整個(gè)道路的養(yǎng)護(hù)維修市場(chǎng)將超過(guò)60億元。就全國(guó)范圍而言，道路養(yǎng)護(hù)維修的市場(chǎng)規(guī)模在千億級(jí)。而道路的維修養(yǎng)護(hù)仍處在經(jīng)驗(yàn)決策階段，所采用的維修方案、養(yǎng)護(hù)方案、養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)均存在隨意性和盲目性，導(dǎo)致路面養(yǎng)護(hù)維修效力低下，造成能源和資源浪費(fèi)。項(xiàng)目成果將大力提升道路養(yǎng)護(hù)維修的技術(shù)水平，帶來(lái)巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。改革開放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對(duì)重大交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)不斷提出新的需求。2005年底，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了我國(guó)“國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃（7918）”，今后30年將新建高速公路4萬(wàn)公里，總長(zhǎng)將達(dá)到8.4萬(wàn)公里。另?yè)?jù)國(guó)家中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，到2020年我國(guó)鐵路總長(zhǎng)將從目前的7.4萬(wàn)公里增加至10萬(wàn)公里。隨著國(guó)家交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快，我國(guó)大跨度橋梁的建設(shè)也將高速持續(xù)發(fā)展。特別是西部地區(qū)，多高山峽谷大江大河，對(duì)高速公路和高速鐵路等交通網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和完善提出了更大的需求。這些橋梁工程不僅對(duì)橋梁的建設(shè)技術(shù)提出巨大的需求，而且對(duì)橋梁建成后的維護(hù)管理提出了巨大的需求。省域公路橋梁健康監(jiān)測(cè)預(yù)警與管理技術(shù)成為基礎(chǔ)設(shè)施建成后持續(xù)發(fā)揮社會(huì)經(jīng)濟(jì)功能的重要保證。目前我國(guó)城市隧道建設(shè)正處于高峰時(shí)期，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，未來(lái)十年我國(guó)僅超大斷面盾構(gòu)法隧道里程逾1500km?！笆濉逼陂g，CZ、北京、天津、昆明、鄭州等大城市均加大了城市地下快速通道的建設(shè)力度，其中僅CZ正在規(guī)劃即將實(shí)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(guò)150億。隨著大量的城市隧道建成并投入運(yùn)營(yíng)，必然對(duì)隧道的管養(yǎng)提出更高的要求。本項(xiàng)目依托國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)需求研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先進(jìn)水平的城市隧道“智慧”管養(yǎng)系列核心技術(shù)，是推動(dòng)城市隧道養(yǎng)護(hù)和管理產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、企業(yè)自主創(chuàng)新的必經(jīng)之路，市場(chǎng)前景十分廣闊。項(xiàng)目預(yù)期形成一套基于大數(shù)據(jù)的城市交通基礎(chǔ)設(shè)施全壽命周期管理與決策支持平臺(tái)，具有存儲(chǔ)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(dòng)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(hù)標(biāo)準(zhǔn)、半自動(dòng)化判別養(yǎng)護(hù)需求、優(yōu)化養(yǎng)護(hù)方案等輔助決策支持功能。預(yù)期形成的產(chǎn)業(yè)規(guī)模為每三年帶動(dòng)承接交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)維修工程達(dá)100億。本項(xiàng)目研發(fā)的智慧城市交通基礎(chǔ)設(shè)施全壽命周期管理與決策支持平臺(tái)的機(jī)制和模式，可推廣至全國(guó)各個(gè)省市，為建設(shè)智慧城市提供支撐。

二、研究?jī)?nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵1.主要研究?jī)?nèi)容項(xiàng)目立足為“基于數(shù)據(jù)挖掘的交通基礎(chǔ)設(shè)施智能化管理輔助決策系統(tǒng)（CJ-TIMS）建設(shè)的I期”項(xiàng)目，劃分為三個(gè)課題進(jìn)行研究，主要研究?jī)?nèi)容如下：課題一：交通基礎(chǔ)設(shè)施維養(yǎng)板塊產(chǎn)業(yè)發(fā)展與商業(yè)模式的研究研究?jī)?nèi)容1：1）CZ市交通基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展趨勢(shì)分析主要考察調(diào)研分析CZ市全市范圍內(nèi)，道橋隧的建設(shè)、建成規(guī)模，未來(lái)一定時(shí)期內(nèi)道橋隧建設(shè)規(guī)模的發(fā)展趨勢(shì)；調(diào)研CZ市道橋隧養(yǎng)護(hù)、維修以及大中修的現(xiàn)狀規(guī)模，預(yù)計(jì)未來(lái)一定時(shí)期內(nèi)道橋隧養(yǎng)護(hù)、維修及大中修的規(guī)模及組成；調(diào)研CZ市交通基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理相關(guān)企業(yè)規(guī)模、市場(chǎng)準(zhǔn)入機(jī)制、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境；2）CZ市城市交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)管理模式與政策導(dǎo)向分析從政府職能部門管理模式、機(jī)構(gòu)組織模式、養(yǎng)護(hù)資金來(lái)源、養(yǎng)護(hù)手段方法、主要養(yǎng)護(hù)技術(shù)、養(yǎng)護(hù)原則、檢測(cè)和修補(bǔ)手段、養(yǎng)護(hù)效果評(píng)估等方面調(diào)研分析CZ市城市交通基礎(chǔ)設(shè)施管理模式，分析現(xiàn)有的規(guī)劃政策導(dǎo)向?qū)ι鲜龈鞣矫娴挠绊懀?）CZ市交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)企業(yè)管理運(yùn)營(yíng)模式與需求調(diào)研調(diào)研CZ市范圍內(nèi)主要的道橋隧養(yǎng)護(hù)企業(yè)，分析其主要的運(yùn)營(yíng)管理模式、經(jīng)營(yíng)特征、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(diǎn)調(diào)研企業(yè)對(duì)道橋隧運(yùn)管系統(tǒng)的技術(shù)、管理和運(yùn)營(yíng)需求，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求分析奠定基礎(chǔ)；4）系統(tǒng)平臺(tái)的市場(chǎng)推廣和商業(yè)模式探討在全國(guó)范圍內(nèi)調(diào)研對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)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(tái)在異地推廣的可行性，存在的問(wèn)題和困難以及對(duì)系統(tǒng)的需求，調(diào)研分析現(xiàn)存類似系統(tǒng)平臺(tái)的推廣方式和商業(yè)模式。課題二：基于數(shù)據(jù)挖掘的交通基礎(chǔ)設(shè)施智能化管理輔助決策系統(tǒng)平臺(tái)框架總體設(shè)計(jì)及部分關(guān)鍵技術(shù)研究研究?jī)?nèi)容1：基于GIS與BIM技術(shù)的交通基礎(chǔ)設(shè)施3D管理平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究1）三維城市信息平臺(tái)與BIM模型的無(wú)縫銜接關(guān)鍵技術(shù)研究研究BIM模型與三維城市平臺(tái)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(tái)之上，形成多精度要求的三維城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的可視化平臺(tái)，充分利用BIM的信息集成與管理優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施管理過(guò)程中對(duì)模型對(duì)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(cè)、監(jiān)測(cè)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(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與道橋隧BIM模型的接口類型與形式，實(shí)現(xiàn)多維度檢測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與道橋隧BIM模型的無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在3D管理平臺(tái)上的實(shí)時(shí)信息呈現(xiàn)；3）評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(hù)管理需求，選擇與之相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)、性能、安全（預(yù)警）評(píng)價(jià)信息顯示模式，實(shí)現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施評(píng)價(jià)信息的多層次顯示。4）基于多維度信息數(shù)據(jù)庫(kù)的養(yǎng)護(hù)與安全評(píng)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(kù)，包括設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)參數(shù)、施工階段施工參數(shù)、以及后期管養(yǎng)監(jiān)測(cè)、巡檢數(shù)據(jù)，研究有效合理的智能分析手段實(shí)現(xiàn)道路養(yǎng)護(hù)和橋隧安全性能模擬，對(duì)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析、評(píng)估、預(yù)警，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)實(shí)時(shí)安全管控。5）基于GIS的交通基礎(chǔ)設(shè)施信息化管理平臺(tái)研究結(jié)合城市交通基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)措施及決策評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于GIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)道路、橋隧多維度信息數(shù)據(jù)的調(diào)用、整合與分析，形成城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的信息化管理模式，為管理決策提供技術(shù)支持。研究?jī)?nèi)容2：智慧城市道橋隧運(yùn)管系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究1）智慧城市道橋隧運(yùn)管系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)包含道橋隧運(yùn)營(yíng)狀況檢測(cè)、監(jiān)測(cè)管理功能，道橋隧檢測(cè)、監(jiān)測(cè)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(píng)價(jià)功能，道橋隧養(yǎng)護(hù)維修后評(píng)價(jià)功能，道橋隧使用狀況、結(jié)構(gòu)性能預(yù)測(cè)功能，養(yǎng)護(hù)維修決策支持及決策管理功能，養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)管理功能，養(yǎng)護(hù)維修及大中修計(jì)劃（工作、資金）功能，養(yǎng)護(hù)維修巡檢管理功能，養(yǎng)護(hù)維修及大中修計(jì)量管理功能，造價(jià)與定額管理功能等功能設(shè)計(jì)；2）道路服務(wù)水平與結(jié)構(gòu)性能綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究瀝青路面損壞特征及其定量分析；水泥路面損壞特征及其定量分析；瀝青路面損壞檢測(cè)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)適用性分析；水泥路面損壞檢測(cè)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)適用性分析。半剛性基層瀝青路面路基損壞特征及其定量分析；水泥路面路基損壞檢測(cè)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)適用性分析；道路交通設(shè)施損壞特征及其定量分析；道路交通設(shè)施損壞檢測(cè)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)適用性分析；路面結(jié)構(gòu)損壞特征及其定量分析；路面結(jié)構(gòu)損壞檢測(cè)方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)適用性分析；基于項(xiàng)目級(jí)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)整合方法研究。3）路面使用性能評(píng)估體系研究基于綜合性能的瀝青路面使用性能評(píng)價(jià)模型分析與確立；基于綜合性能的水泥路面使用性能評(píng)價(jià)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；路面損壞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(yù)測(cè)體系；基于模糊聚類分析與養(yǎng)護(hù)效果的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)區(qū)間劃分；預(yù)養(yǎng)護(hù)條件下路面性能衰變規(guī)律分析；普通養(yǎng)護(hù)與維修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(yù)測(cè)模型參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)；基于損壞閾值的路面剩余壽命預(yù)測(cè)。4）智慧城市橋梁基礎(chǔ)設(shè)施的病害診治和管養(yǎng)體系建設(shè)的需求分析政策層面的網(wǎng)絡(luò)級(jí)橋梁管養(yǎng)體系；單體橋梁管養(yǎng)對(duì)策分析；橋梁管養(yǎng)決策活動(dòng)對(duì)監(jiān)/檢測(cè)、評(píng)估診斷、維修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(biāo)及其閾限值均與結(jié)構(gòu)類別、構(gòu)件組成及功能、施工工藝、所處環(huán)境等及相關(guān)。需要針對(duì)結(jié)構(gòu)安全的評(píng)估分析方法及數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目、檢測(cè)安排、監(jiān)測(cè)布點(diǎn)等進(jìn)行調(diào)研，進(jìn)行橋梁分類體系研究，針對(duì)各類橋梁，明確檢測(cè)和監(jiān)測(cè)各自對(duì)應(yīng)適用條件、結(jié)構(gòu)部位和性能指標(biāo)。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(biāo)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化；結(jié)構(gòu)總體性能指標(biāo)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化；合理化指標(biāo)閥值體系的建立；檢測(cè)、監(jiān)測(cè)最優(yōu)組合策略和相應(yīng)內(nèi)容的制訂研究?jī)?nèi)容3：橋隧安全預(yù)警系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)1）橋梁病害診治和安全評(píng)估的關(guān)鍵技術(shù)研究建立橋梁數(shù)值模型，進(jìn)行各種荷載條件和環(huán)境條件下的數(shù)值分析；確立計(jì)算整個(gè)市政基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和橋梁病害的數(shù)據(jù)分析方法；確立估算交通流量和經(jīng)過(guò)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)施的健康狀態(tài)和計(jì)算交通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(cè)信息的在役橋梁的安全狀態(tài)指標(biāo)和病害敏感指標(biāo)（廣義效應(yīng)S）；基于監(jiān)測(cè)信息的在役橋梁的廣義抗力（R，包括與指標(biāo)相關(guān)的指標(biāo)閥值）研究；在役橋梁安全狀態(tài)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)（不確定性）規(guī)律研究；基于模式識(shí)別技術(shù)的在役橋梁安全狀態(tài)快速診斷及預(yù)警技術(shù)；基于廣義可靠分析的在役橋梁的安全性評(píng)估方法；基于安全狀態(tài)指標(biāo)的在役橋梁的安全狀態(tài)趨勢(shì)（病歷）跟蹤技術(shù)；2）隧道結(jié)構(gòu)安全評(píng)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(cè)信息，并將施工參數(shù)和監(jiān)測(cè)信息與隧道BIM模型進(jìn)行集成整合，同時(shí)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(cè)數(shù)據(jù)對(duì)未來(lái)施工情況進(jìn)行輔助分析評(píng)估，并對(duì)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析、評(píng)估、預(yù)警。采集施工過(guò)程中施工參數(shù)、隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合BIM模型對(duì)隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行主動(dòng)的有限元評(píng)估分析。結(jié)合施工、運(yùn)營(yíng)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)結(jié)構(gòu)安全性能模擬，提前發(fā)現(xiàn)安全事故隱患。研究?jī)?nèi)容4：基于大數(shù)據(jù)的交通基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)空數(shù)據(jù)信息采集與集成技術(shù)研究1）調(diào)研與梳理現(xiàn)有市政設(shè)施管養(yǎng)體系內(nèi)的信息化系統(tǒng)與平臺(tái)調(diào)研CZ市政設(shè)施管理現(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(tái)的實(shí)用性與可操作性調(diào)查，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(cè)、監(jiān)測(cè)方法，集成現(xiàn)有路、橋、隧等各部門系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)信息，并結(jié)合實(shí)施監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有系統(tǒng)數(shù)據(jù)的無(wú)縫融合。3）交通基礎(chǔ)設(shè)施全壽命周期管理數(shù)據(jù)的匯聚與共享方法研究基于GIS和BIM的國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，研究制訂城市交通基礎(chǔ)設(shè)施全壽命管養(yǎng)一體化數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，包括勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、維護(hù)和養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)等全壽命數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有的GIS、BIM軟件的無(wú)縫數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)交換，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施及運(yùn)營(yíng)時(shí)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(yīng)用數(shù)據(jù)交換協(xié)議、交換數(shù)據(jù)表示及數(shù)據(jù)編碼定義、監(jiān)測(cè)信息采集規(guī)范和通用轉(zhuǎn)換接口等，以確保按照統(tǒng)一的規(guī)范進(jìn)行互聯(lián)互通、信息共享和交換；研究?jī)?nèi)容5：研究基于分析主題的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)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(chǔ)、預(yù)處理、壓縮與快速查詢技術(shù)針對(duì)交通設(shè)施全生命周期過(guò)程數(shù)據(jù)具有海量、高維、缺失嚴(yán)重、噪音大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各異等特點(diǎn)，研究多源異構(gòu)的海量數(shù)據(jù)在平臺(tái)中的存儲(chǔ)與壓縮技術(shù)。研究海量數(shù)據(jù)快速實(shí)時(shí)查詢技術(shù)和數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)，將存儲(chǔ)于云平臺(tái)中數(shù)據(jù)其轉(zhuǎn)化為能夠進(jìn)行健康狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控與決策的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集，提供高效的數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能。2）數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)通過(guò)對(duì)全生命期數(shù)據(jù)的類型及特征進(jìn)行分析,研究全壽命周期數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)建方法及關(guān)鍵模型,提出數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)；構(gòu)建多源異構(gòu)數(shù)據(jù)訪問(wèn)與集成接口；針對(duì)全生命周期數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的特點(diǎn)，構(gòu)建數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)增量更新的機(jī)制；研究時(shí)空數(shù)據(jù)立方體的構(gòu)建方法，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建規(guī)則的具有時(shí)間和空間維的數(shù)據(jù)立方體。3）異常、突發(fā)無(wú)規(guī)則風(fēng)險(xiǎn)征兆捕捉技術(shù)通過(guò)時(shí)間序列特征提取，分析出數(shù)據(jù)中重復(fù)發(fā)生概率較高的特征模式。由監(jiān)控系統(tǒng)獲取的時(shí)序數(shù)據(jù)，依據(jù)所處時(shí)間序列的不同，在連續(xù)時(shí)間流中截取一個(gè)時(shí)間窗口，窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)作為一個(gè)數(shù)據(jù)單元，讓這個(gè)時(shí)間窗口在時(shí)間流上滑動(dòng)，以獲取和分析不同時(shí)序下的數(shù)據(jù)流，便于快速發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)征兆和異常模式。研究?jī)?nèi)容6：基于大數(shù)據(jù)的交通基礎(chǔ)設(shè)施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(dòng)靜態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)與道路交通流數(shù)據(jù)的結(jié)合，并采用時(shí)空分布模型實(shí)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(yù)警、狀態(tài)評(píng)估模型與技術(shù)研究應(yīng)用決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等數(shù)據(jù)挖掘算法實(shí)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(cè)信息，將施工參數(shù)和監(jiān)測(cè)信息與BIM模型進(jìn)行集成整合，同時(shí)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(cè)數(shù)據(jù)對(duì)未來(lái)施工情況進(jìn)行輔助分析評(píng)估，并對(duì)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析、評(píng)估、預(yù)警。采集施工過(guò)程中施工參數(shù)、隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合BIM模型對(duì)道橋隧結(jié)構(gòu)進(jìn)行主動(dòng)的有限元評(píng)估分析。結(jié)合施工、運(yùn)營(yíng)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)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(kù)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(xiàng)目中道路橋梁隧道的需求建立數(shù)據(jù)挖掘模型庫(kù)，實(shí)現(xiàn)針對(duì)于交通基礎(chǔ)設(shè)施建管養(yǎng)運(yùn)一體化的決策支持；研究?jī)?nèi)容7：智慧型交通基礎(chǔ)設(shè)施管理與決策支持平臺(tái)構(gòu)建1）研究融合云技術(shù)與柔性理念的交通基礎(chǔ)設(shè)施信息化系統(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)施管養(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(tái)內(nèi)各項(xiàng)應(yīng)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)計(jì),并充分考慮系統(tǒng)的可拓展型與兼容性。2）基于云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)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)施管養(yǎng)數(shù)據(jù)中心，包括信息中心通信鏈路、軟硬件運(yùn)行環(huán)境。3）整合數(shù)據(jù)挖掘引擎和智能分析工具的交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)決策系統(tǒng)建設(shè)整合數(shù)據(jù)挖掘引擎和智能分析系統(tǒng)的設(shè)施運(yùn)營(yíng)輔助決策系統(tǒng)安全預(yù)警平臺(tái)建設(shè)，構(gòu)建交通基礎(chǔ)設(shè)施“建、管、養(yǎng)、運(yùn)”全壽命周期管理系統(tǒng)平臺(tái)，完成信息平臺(tái)的開發(fā)、設(shè)計(jì)、測(cè)試、部署和實(shí)施，并以地理信息系統(tǒng)和BIM為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)可視化展示。圖2.1基于GIS+BIM的交通基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)系統(tǒng)可視化平臺(tái)構(gòu)架課題三：運(yùn)營(yíng)公路隧道大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)研究與示范應(yīng)用研究?jī)?nèi)容1：隧道全生命周期數(shù)據(jù)整理和組織隧道工程全生命周期數(shù)據(jù)涉及設(shè)計(jì)階段、施工階段和運(yùn)營(yíng)階段三個(gè)階段。由于沒(méi)有同一的平臺(tái)管理，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出海量、異構(gòu)、缺失等各種情況，因此對(duì)原有和現(xiàn)有信息的整理和組織是建立大數(shù)據(jù)平臺(tái)的基礎(chǔ)。主要包括以下四個(gè)方面：1）設(shè)計(jì)與施工階段歷史信息分析和整理設(shè)計(jì)階段信息主要包括：隧道設(shè)計(jì)軸線信息、隧道周邊土質(zhì)信息、隧道管片信息、內(nèi)部設(shè)施和設(shè)備信息。施工階段信息主要包括：隧道施工過(guò)程信息、成型隧道軸線信息、管片病害記錄和周邊環(huán)境重大事件信息等。2）隧道前期運(yùn)營(yíng)階段歷史信息分析和整理主要包括：隧道結(jié)構(gòu)檢測(cè)報(bào)告、結(jié)構(gòu)維修記錄、運(yùn)營(yíng)記錄、設(shè)備故障、維修記錄以及保護(hù)區(qū)重要事件信息等。3）隧道全生命周期數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)以安全、質(zhì)量、成本、節(jié)能為目標(biāo)，分主體結(jié)構(gòu)、運(yùn)營(yíng)設(shè)備、隧道環(huán)境三個(gè)部分進(jìn)行數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)，并且在此基礎(chǔ)上完成數(shù)據(jù)抽取、清洗、轉(zhuǎn)換、裝載各個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容，為后期數(shù)據(jù)分析打下基礎(chǔ)。4）數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與現(xiàn)有信息系統(tǒng)接口開發(fā)針對(duì)目前正在運(yùn)行的設(shè)備管理和運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，開發(fā)專用接口，完成動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)間轉(zhuǎn)換功能。研究?jī)?nèi)容2：運(yùn)營(yíng)期隧道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)為了解決目前運(yùn)營(yíng)隧道數(shù)據(jù)采集頻率低、規(guī)范性差的問(wèn)題，因此，需要針對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)期的設(shè)備、結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。研究分以下三個(gè)方面：1）運(yùn)營(yíng)隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究主要包括：相關(guān)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)儀器設(shè)備比選及方法研究，運(yùn)營(yíng)隧道標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)及檢測(cè)方案研究，以及監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)采集及傳輸技術(shù)研究。2）運(yùn)營(yíng)隧道設(shè)備和環(huán)境健康檢測(cè)系統(tǒng)研究主要包括：相關(guān)檢測(cè)儀器設(shè)備比選及方法研究，運(yùn)營(yíng)隧道設(shè)備和環(huán)境健康檢測(cè)方案研究，以及檢測(cè)數(shù)據(jù)采集及傳輸技術(shù)研究。3）運(yùn)營(yíng)隧道日常檢測(cè)方法和設(shè)備研究包括巡檢內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、移動(dòng)巡檢設(shè)備的選擇和配套軟件開發(fā)。研究?jī)?nèi)容3：隧道BIM模型的創(chuàng)建和展示1）隧道建模針對(duì)應(yīng)用示范項(xiàng)目建立精細(xì)化BIM模型，包括：圓隧道結(jié)構(gòu)、矩形段、聯(lián)絡(luò)通道、變電所、排風(fēng)房和雨水泵房等重要部位。2）周邊環(huán)境建模包括保護(hù)區(qū)重要建筑物、地下構(gòu)筑物和管線的建模。3）建模標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施導(dǎo)則研究結(jié)合大數(shù)據(jù)平臺(tái)，設(shè)計(jì)配套的運(yùn)營(yíng)隧道BIM建模標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施導(dǎo)則。4）隧道模型的可視化展示研究可視化展示包括:隧道漫游和設(shè)備設(shè)施信息查詢等功能。研究?jī)?nèi)容3：基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的隧道安全評(píng)估預(yù)警體系研究圍繞運(yùn)營(yíng)管理中的核心管理問(wèn)題，利用隧道全生命周期信息開展以下四個(gè)方面的研究：1）隧道結(jié)構(gòu)健康性能評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)研究結(jié)合隧道服役期健康監(jiān)測(cè)規(guī)范，研究影響隧道結(jié)構(gòu)健康性能的主要因素，并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和專家知識(shí)構(gòu)建運(yùn)營(yíng)隧道結(jié)構(gòu)健康性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，研究基于隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)。2）隧道火災(zāi)安全報(bào)警方法研究研究針對(duì)實(shí)時(shí)溫度信息，進(jìn)行隧道內(nèi)突發(fā)火災(zāi)的報(bào)警方法。3）運(yùn)營(yíng)設(shè)備故障隱患發(fā)現(xiàn)方法研究研究基于設(shè)備高頻監(jiān)測(cè)信息的異常模式的捕捉和隱患發(fā)現(xiàn)方法。4）隧道環(huán)境指標(biāo)的分類控制方法基于成本、節(jié)能和舒適性，建立隧道排風(fēng)設(shè)備和照明系統(tǒng)控制信息與隧道運(yùn)營(yíng)關(guān)鍵指標(biāo)的關(guān)系模型，實(shí)現(xiàn)分類控制目的。研究?jī)?nèi)容4：隧道養(yǎng)護(hù)管理決策支持平臺(tái)研究從延長(zhǎng)隧道服役期壽命和降低維護(hù)成本的角度，結(jié)合前四部分的研究成果，面向隧道養(yǎng)護(hù)的日常需求，開展隧道養(yǎng)護(hù)決策平臺(tái)研究，主要包括以下三個(gè)部分內(nèi)容：1）隧道時(shí)空數(shù)據(jù)在線可視化通過(guò)可視化平臺(tái)形象地了解當(dāng)前存在危險(xiǎn)的區(qū)域或設(shè)備，并可以追溯危險(xiǎn)區(qū)或設(shè)備的相關(guān)歷史信息、結(jié)構(gòu)信息和應(yīng)急預(yù)案，輔助管理者進(jìn)行快速?zèng)Q策。2）運(yùn)營(yíng)設(shè)備管理輔助決策系統(tǒng)基于氣象、隧道內(nèi)部的溫度、COVI、光照和突發(fā)狀況等進(jìn)行隧道內(nèi)部照明設(shè)備和排風(fēng)設(shè)備狀態(tài)調(diào)節(jié)，提高隧道環(huán)境舒適度、減少能源消耗。3）隧道養(yǎng)護(hù)決策方案設(shè)計(jì)研究根據(jù)隧道現(xiàn)有結(jié)構(gòu)、設(shè)備狀態(tài)和年度預(yù)算情況，進(jìn)行隧道日常養(yǎng)護(hù)方案和年度大修養(yǎng)護(hù)方案的交互式?jīng)Q策優(yōu)化。2、本項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵根據(jù)以上研究?jī)?nèi)容，本項(xiàng)目涉及的技術(shù)關(guān)鍵包括以下幾個(gè)方面：1）三維城市地理信息平臺(tái)與BIM模型的無(wú)縫銜接技術(shù)；由于三維地圖相比傳統(tǒng)的二維地圖，擁有顯示更加直觀，信息更加豐富的特點(diǎn)，三維城市地圖已成為地理信息顯示技術(shù)發(fā)展的主要方向，但三維城市地圖由于具有多種多樣的構(gòu)建技術(shù)，包括2D-GIS，3D-GIS等，且為提高地圖的成圖效率，而采用多種混合成圖技術(shù)，成圖效果視成圖要求而定，往往難以達(dá)到交通基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)管的精度要求，因此需要通過(guò)BIM技術(shù)將道路、橋梁和隧道更加細(xì)致直觀的融合于三維城市地圖之中，因此，如何將BIM技術(shù)和三維城市地理信息平臺(tái)無(wú)縫銜接，是系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)可視化要求的關(guān)鍵技術(shù)之一。2）基于BIM的道路、橋梁、隧道管養(yǎng)信息可視化技術(shù)；道路、橋梁和隧道由于在檢測(cè)、監(jiān)測(cè)過(guò)程中采用的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)方式方法、手段以及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的不同，其數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)類型存在較大差異，如何高效、實(shí)時(shí)將檢測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和分析評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)一呈現(xiàn)于系統(tǒng)平臺(tái)之上，將涉及到多源數(shù)據(jù)融合、多數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)接口的設(shè)計(jì)，各類檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以及各設(shè)施管理要求對(duì)各數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的不同層級(jí)需求。因此，道路、橋梁、隧道管養(yǎng)信息可視化技術(shù)是保證系統(tǒng)呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效利用的主要關(guān)鍵技術(shù)之一。3）智慧城市道橋隧運(yùn)管系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計(jì)；道橋隧運(yùn)管系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計(jì)是以運(yùn)管系統(tǒng)需求分析為基礎(chǔ)的功能架構(gòu)設(shè)計(jì)，需求分析是系統(tǒng)功能設(shè)置的前提，系統(tǒng)功能構(gòu)架是需求分析的響應(yīng)，功能構(gòu)架設(shè)計(jì)的合理與否，將關(guān)系到系統(tǒng)實(shí)用性，對(duì)系統(tǒng)的推廣和商業(yè)化有著重大影響，因此，道橋隧運(yùn)管系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)實(shí)施的關(guān)鍵內(nèi)容之一。4）全生命周期時(shí)空數(shù)據(jù)表達(dá)、存儲(chǔ)與預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù)隧道全生命周期數(shù)據(jù)大多數(shù)是以半結(jié)構(gòu)化形式存在的異構(gòu)數(shù)據(jù)為主，為后期隧道健康監(jiān)測(cè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)決策分析帶來(lái)了極大的困難。因此合理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)與融合，這是首先需要突破的關(guān)鍵技術(shù)。在時(shí)空數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方面，本項(xiàng)目擬以對(duì)象為中心，允許以不同方式表達(dá)不同類型特性的對(duì)象,通過(guò)統(tǒng)一空間參考系和地理定位實(shí)現(xiàn)合并;利用時(shí)間點(diǎn)和時(shí)間區(qū)間表達(dá)對(duì)象時(shí)間特征，通過(guò)時(shí)間柵格進(jìn)行轉(zhuǎn)換。定義對(duì)象之間的關(guān)系和規(guī)則，通過(guò)拓展數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)事件和案例等非實(shí)體類對(duì)象描述。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，本項(xiàng)目擬綜合基于內(nèi)存的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)和基于Nosql技術(shù)的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)，采用一體化的數(shù)據(jù)的統(tǒng)一放置技術(shù)，提高數(shù)據(jù)導(dǎo)入的效率和查詢處理的效率；采用基于周期性的壓縮技術(shù)將使得只需存儲(chǔ)少量的變化信息，降低存儲(chǔ)空間和傳輸帶寬。在數(shù)據(jù)預(yù)處理方面，本項(xiàng)目從以下三步實(shí)施數(shù)據(jù)預(yù)處理。首先采用填補(bǔ)缺失值、光滑噪聲數(shù)據(jù)、識(shí)別或刪除離群數(shù)據(jù)方法，實(shí)現(xiàn)隧道數(shù)據(jù)一致性預(yù)處理操作；其次采用平滑聚集和數(shù)據(jù)概化的處理技術(shù)，將隧道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適用于隧道安全預(yù)警模型挖掘的完全結(jié)構(gòu)化格式；最后采用數(shù)據(jù)歸約技術(shù)，進(jìn)一步約簡(jiǎn)隧道數(shù)據(jù)，同時(shí)保證隧道原數(shù)據(jù)的完整性。5）隧道全生命周期信息融合關(guān)鍵技術(shù)根據(jù)隧道全生命周期時(shí)空信息特點(diǎn)，擬采用三級(jí)數(shù)據(jù)融合的方式進(jìn)行信息融合。第一級(jí)為數(shù)據(jù)級(jí)融合，采用時(shí)間和空間柵格結(jié)構(gòu)對(duì)原始信息進(jìn)行組合，以柵格為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析或模式提取，實(shí)現(xiàn)高比例的信息壓縮,方便信息實(shí)時(shí)處理。第二級(jí)為特征級(jí)融合，根據(jù)領(lǐng)域本體知識(shí)和特征挖掘技術(shù)，分析不同屬性項(xiàng)的特征，進(jìn)行特征篩選和組合，高維信息降解。第三級(jí)為決策級(jí)融合，將原始數(shù)據(jù)、語(yǔ)義層和用戶偏好等特征相結(jié)合，采用立方體、小波變換和事件歸納等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)原始信息提取，并利用知識(shí)本體進(jìn)行推理，實(shí)現(xiàn)決策級(jí)的信息融合。6）隧道風(fēng)險(xiǎn)演變規(guī)律挖掘技術(shù)隧道風(fēng)險(xiǎn)的早期預(yù)警和控制必須依賴反映隧道影響因素和變化趨勢(shì)的模型作為依據(jù)，因此基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的隧道安全規(guī)律尋找，是本項(xiàng)項(xiàng)目擬解決的一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題。由于隧道數(shù)據(jù)具有高維特征，項(xiàng)目擬采用基于核函數(shù)的主成分分析和獨(dú)立成分分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的降維處理。結(jié)合隧道安全特征庫(kù)，項(xiàng)目擬在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘分類算法基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種支持向量機(jī)分類算法和集中式?jīng)Q策樹相結(jié)合的高效分類算法。在支持向量機(jī)的學(xué)習(xí)算法中，采用分布模式動(dòng)態(tài)地統(tǒng)計(jì)和學(xué)習(xí)隧道安全數(shù)據(jù)，訓(xùn)練形成采用分布式實(shí)時(shí)監(jiān)控的高精準(zhǔn)分類器。同時(shí)，在實(shí)施集中式的分類算法過(guò)程中，項(xiàng)目根據(jù)信息論計(jì)算隧道數(shù)據(jù)中屬性的信息熵，優(yōu)化選擇構(gòu)建決策樹節(jié)點(diǎn)，從而自頂向下遞歸地生成用于隧道安全評(píng)估和診斷的分類器。由于影響隧道安全的因素復(fù)雜且存在一定的耦合關(guān)系，項(xiàng)目在數(shù)字立方體分析基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種適合云存儲(chǔ)環(huán)境的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘方法，實(shí)現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)演變規(guī)律的發(fā)現(xiàn)。項(xiàng)目擬研究面向多隧道工程的數(shù)據(jù)立方體的定義和構(gòu)造方法，以支持對(duì)上百甚至上千條隧道的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同層次、不同方面的多維數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)立方體將作為應(yīng)用層多維分析的處理引擎，用松耦合的可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)屬性動(dòng)態(tài)添加；采用頻繁序列挖掘的方式，提取序列挖掘頻繁模式，實(shí)現(xiàn)屬性值的設(shè)定。在建立立方體查詢統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，匯總隧道數(shù)據(jù)集中頻繁項(xiàng)集，挖掘滿足全局最小支持度和最大可信度的全局頻繁項(xiàng)集，生成隧道安全與施工控制、運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)方案間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，為隧道安全主動(dòng)控制提供有效的智能決策與分析依據(jù)。7）隧道全生命周期安全主動(dòng)控制決策模型通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘提取的知識(shí)必須與被量化后主觀知識(shí)，如:經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、情境知識(shí)和用戶偏好相結(jié)合，才能為管理決策服務(wù)。隧道風(fēng)險(xiǎn)的主動(dòng)控制決策模型必須將隧道安全領(lǐng)域原有的知識(shí)與數(shù)據(jù)挖掘所獲得了關(guān)聯(lián)規(guī)則、結(jié)構(gòu)變化規(guī)律等知識(shí)結(jié)合起來(lái)，因此，建立連接數(shù)據(jù)異構(gòu)性和決策異構(gòu)性間的控制決策模型是本項(xiàng)項(xiàng)目需要解決的一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題。隧道全生命周期安全主動(dòng)控制決策體系采用知識(shí)推理的方式實(shí)現(xiàn)。整個(gè)決策體系包括概念庫(kù)、知識(shí)庫(kù)、案例庫(kù)和推理機(jī)。根據(jù)領(lǐng)域?qū)＜液皖I(lǐng)域知識(shí)，采用本體理論建立本體概念庫(kù)，確定數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象和基本關(guān)系；利用數(shù)據(jù)挖掘方法進(jìn)行特征提取和規(guī)則發(fā)現(xiàn)，并將其加入知識(shí)庫(kù)；通過(guò)案例組織的方法建立案例庫(kù)，并進(jìn)行聚類分析。

三、執(zhí)行年限和計(jì)劃進(jìn)度項(xiàng)目實(shí)施階段研究?jī)?nèi)容2018.06～2018.09調(diào)研及總結(jié)討論，完成智慧型交通基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)機(jī)制、模式、技術(shù)、管理現(xiàn)狀的調(diào)研；撰寫調(diào)研報(bào)告，定位及突破，明確本項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)、技術(shù)路線，掌握可以采用的基礎(chǔ)理論、模型、成熟技術(shù)，找出需要突破的關(guān)鍵點(diǎn)。大連路隧道設(shè)計(jì)與施工階段歷史信息分析和整理，隧道前期運(yùn)營(yíng)階段歷史信息分析和整理，大連路隧道全生命周期數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與現(xiàn)有信息系統(tǒng)接口開發(fā)，運(yùn)營(yíng)隧道結(jié)構(gòu)健康性能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究。相關(guān)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)儀器設(shè)備比選及方法研究，運(yùn)營(yíng)隧道標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)及檢測(cè)方案研究，監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)采集及傳輸技術(shù)研究，隧道建模，基于溫度場(chǎng)的隧道突發(fā)事故安全預(yù)警方法研究。撰寫論文1篇。2018.10～2018.12各課題關(guān)鍵理論、技術(shù)研究。大連路隧道時(shí)空數(shù)據(jù)可視化展示平臺(tái)研究，隧道運(yùn)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流及模型組數(shù)字化開發(fā)，智慧型市政養(yǎng)護(hù)平臺(tái)硬件搭建，軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。2015.01～2015.06大連路隧道時(shí)空數(shù)據(jù)可視化展示平臺(tái)研究，基于設(shè)備在線大數(shù)據(jù)的故障隱患發(fā)現(xiàn)方法研究，基于大數(shù)據(jù)的隧道結(jié)構(gòu)健康風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)研究，基于隧道全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)健康診斷體系研究。基于設(shè)備在線大數(shù)據(jù)的故障隱患發(fā)現(xiàn)方法研究，基于大數(shù)據(jù)的隧道結(jié)構(gòu)健康風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)研究，基于隧道全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)健康診斷體系研究。示范工程外場(chǎng)設(shè)備布置、采集測(cè)試；建立數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建交通基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)系統(tǒng)平臺(tái)，完成信息平臺(tái)的開發(fā)、設(shè)計(jì)、測(cè)試、部署和實(shí)施?；诔杀?、節(jié)能和舒適的設(shè)備日常運(yùn)營(yíng)管理方案優(yōu)化模型，隧道日常運(yùn)營(yíng)管理輔助決策研究，公路隧道養(yǎng)護(hù)管理輔助決策系統(tǒng)補(bǔ)充和完善。撰寫論文2篇。2015.07～2015.12大連路隧道系統(tǒng)的應(yīng)用與完善，撰寫報(bào)告，成果查新。項(xiàng)目驗(yàn)收。

四、工作條件和環(huán)境保障1.項(xiàng)目承擔(dān)及合作單位情況及具有的核心競(jìng)爭(zhēng)力2.已完成的研究開發(fā)或中試情況、產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)等我院在國(guó)內(nèi)首次開發(fā)研究了高等級(jí)道路（含高速公路、高架道路）交通監(jiān)控系統(tǒng)（框架、結(jié)構(gòu)、組成、設(shè)備選型）（1985－1988）,依托工程為大陸第一條高速公路－滬嘉公路，首創(chuàng)了越江隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成、設(shè)備選型等）（1994－1996），國(guó)內(nèi)首次提出交通誘導(dǎo)概念，并發(fā)明了快速路網(wǎng)交通誘導(dǎo)板，承擔(dān)國(guó)家發(fā)改委ITS示范工程虹橋機(jī)場(chǎng)ETC實(shí)驗(yàn)，承擔(dān)了長(zhǎng)三角的ETC設(shè)計(jì)實(shí)施，開展了南北高架下盧浦大橋——新閘路路段36路車公交信號(hào)優(yōu)先示范，南北高架交通異常事件檢測(cè)，建立了世博交通緊急事件管理實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，搭建了虹橋綜合交通樞紐信息化管理系統(tǒng)仿真平臺(tái)。

五、成果形式和考核指標(biāo)1、成果形式：（1）《城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、管理與養(yǎng)護(hù)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀調(diào)研報(bào)告》1份；（2）《隧道股份集團(tuán)-交通基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)企業(yè)發(fā)展規(guī)劃報(bào)告》1份：（3）《城市交通基礎(chǔ)設(shè)施全壽命周期管理輔助決策支持平臺(tái)（CJ-TIMS）總體架構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》設(shè)計(jì)指導(dǎo)書1份；（4）《智慧城市道路運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》1份；（5）《智慧城市橋梁運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》1份；（6）《城市交通基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理可視化平臺(tái)研究報(bào)告》1份；（7）《運(yùn)營(yíng)公路隧道大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)研究與示范應(yīng)用》綜述報(bào)告1份；（8）《運(yùn)營(yíng)隧道機(jī)電設(shè)備信息化管理系統(tǒng)技術(shù)報(bào)告》1份；（9）《運(yùn)營(yíng)隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)體系研究報(bào)告》1份；（10）《運(yùn)營(yíng)隧道BIM實(shí)施與交付標(biāo)準(zhǔn)》1份；（11）《大連路隧道工程應(yīng)用報(bào)告》1份；（12）《運(yùn)營(yíng)公路隧道大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)》技術(shù)報(bào)告1份；（13）《運(yùn)營(yíng)公路隧道大數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)》實(shí)施導(dǎo)則1份；2、考核指標(biāo)（1）申報(bào)專利6項(xiàng)以上；（2）發(fā)表學(xué)術(shù)論文8篇；（3）申請(qǐng)軟件著作權(quán)5項(xiàng)；（4）培養(yǎng)博士研究生3名；（5）培養(yǎng)碩士研究生8名。3、示范工程完成示范項(xiàng)目1項(xiàng)：大連路隧道應(yīng)用示范。

六、預(yù)期效果和風(fēng)險(xiǎn)分析經(jīng)過(guò)綜合分析項(xiàng)目的主要風(fēng)險(xiǎn)包括：技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)和資金風(fēng)險(xiǎn)。其中技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)又是最主要的風(fēng)險(xiǎn)。1.技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施 本項(xiàng)目的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集、程序?qū)崿F(xiàn)、技術(shù)分析3方面。(1)數(shù)據(jù)采集方面在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，可能會(huì)遇到數(shù)據(jù)到位不及時(shí)和相應(yīng)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤和不完整。應(yīng)對(duì)措施：在相關(guān)政府部門的協(xié)調(diào)和安排下，由管理、養(yǎng)護(hù)等相關(guān)單位積極配合，及時(shí)準(zhǔn)確完整的提供檢測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。(2)程序?qū)崿F(xiàn)方面將會(huì)進(jìn)行大量的程序編寫和調(diào)試工作，可能會(huì)遇到程序調(diào)試不通、算法和程序代碼優(yōu)化等各種問(wèn)題，特別是多類型海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理是個(gè)難題。應(yīng)對(duì)措施：項(xiàng)目組將在有著豐富理論和工程經(jīng)驗(yàn)的專家教授和有著豐富編程經(jīng)驗(yàn)的老師指導(dǎo)下攻克難關(guān)；同時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)的核心技術(shù)部分“多源異構(gòu)數(shù)據(jù)匯聚及處理”課題組承擔(dān)單位已作了長(zhǎng)期的跟蹤，并且十分熟悉國(guó)外在該領(lǐng)域的新技術(shù)及新進(jìn)展，從全局上把握研發(fā)進(jìn)度、研發(fā)周期、研發(fā)深度，保證了技術(shù)上的可行性和可產(chǎn)業(yè)化，最大程度降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。(3)技術(shù)分析方面在項(xiàng)目的完成過(guò)程當(dāng)中，會(huì)遇到許多知識(shí)難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)。應(yīng)對(duì)措施：課題組會(huì)聘請(qǐng)?jiān)谙嚓P(guān)方面知名的專家教授，幫助問(wèn)題的解決和實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，將會(huì)通過(guò)撰寫高水平的論文，可以聽取國(guó)內(nèi)外同行的意見，以改進(jìn)項(xiàng)目的技術(shù)方案。此外，還可以通過(guò)參加國(guó)際學(xué)術(shù)交流，廣泛接受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的意見。因此，本課題的研發(fā)，在技術(shù)方面有較強(qiáng)抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力，使本課題的技術(shù)始終處于國(guó)際先進(jìn)，保證課題成果的成功推廣。2.市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施項(xiàng)目實(shí)施及推廣風(fēng)險(xiǎn)：①示范工程不能及時(shí)落實(shí)；②成形的平臺(tái)、產(chǎn)品或者新技術(shù)無(wú)法形成大規(guī)模的銷售或推廣應(yīng)用。本項(xiàng)目主要依托預(yù)定實(shí)施的城市交通基礎(chǔ)設(shè)施工程開展相關(guān)的技術(shù)研發(fā)，由于交通基礎(chǔ)設(shè)施工程項(xiàng)目一般屬于重大市政工程項(xiàng)目，投資額度大、建設(shè)周期長(zhǎng)、制約因素多。如示范應(yīng)用項(xiàng)目不能及時(shí)落實(shí)，將直接影響研發(fā)應(yīng)用示范與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度，成形平臺(tái)也可能因各地方管理體制和機(jī)制的差異，造成協(xié)調(diào)困難，影響平臺(tái)在市場(chǎng)中的應(yīng)用推廣效率。應(yīng)對(duì)措