公路桥梁群定期检查大数据分析技术应用研究
【成果名称】公路桥梁群定期检查大数据分析技术应用研究
【完成单位】浙江省交通集团检测科技有限公司
【鉴定/评价日期】2020-12-17
【被鉴定/评价的水平】国内领先
【成果内容简介】
本课题以公路桥梁群定期检查大数据分析技术应用为目的，围绕公路群网级桥梁定检数据分析应用需求，从大数据分析的基础要素、部构件编码、典型分析方法和系统开发等方面开展相关研究，并进行了依托工程应用。解决的关键技术问题如下：
（1）研究梳理了公路桥梁定期检查的数据特点，从数据分析应用的角度将检测结果数据进行了分类组成的划分，主要分为基础数据、评定数据和衍生数据，建立完善了服务于大数据分析技术的基础数据结构。（2）从大数据分析的基础标准和要素构件入手，提出了一种满足大数据分析要求的公路梁桥部构件编码划分方式，并对现有规范中缺失的桥梁病害类型进行综合、归纳、梳理，制定相关的评定指标和标度，提出应用方法，补充完善了评定体系。（3）在总结梳理国内外桥梁定期检查与评价评定标准和数据分析方法的基础上，结合行业需求，研究了有关大数据分析的聚类、关联、可视化、预测分析等在内的四大类分析方法，为定性定量分析掌握桥梁技术状况、辅助桥梁养护养护管理决策、指导桥梁养护方案设计等方面，补充了更全面细致的分析方法和指标体系。（4）创新决策方法，转换思维，摆脱以往以桥梁为单位的养护决策机制，转换成以构件为单位的桥梁养护决策方式。创新方法，研究出P.S.F.D桥梁构件群养护优先级排序法，通过示例计算得出此种方法具有较高的科学性，为桥梁精准养护、科学养护提供了理论依据。（5）应用互联网技术，设计将公路桥梁群定期检查大数据分析体系以网联化方式呈现，开发了桥联检系统，将可视化分析、数据挖掘算法、语义引擎、预测性分析、数据质量和数据管理等内容借助信息化系统工具实现，并开展了依托工程应用。
主要技术性能指标：
（1）从大数据分析的基础标准和要素构件入手，提出了一种满足大数据分析要求的公路梁桥部构件编码划分方式，并对现有规范中缺失的桥梁病害类型进行综合、归纳、梳理，制定相关的评定指标和标度，提出应用方法，补充完善了评定体系。（2）从大数据分析的典型方法研究入手，提出了预应力梁类结构性裂缝率、主要部件低标度病害率、稳定性评估、功能性评估、耐久性评估等数据分析指标，补充完善了桥梁技术状况评价评定方法，对《公路桥梁技术状况评定标准》等行业规范的指标体系进行了深化和细化。（3）提出了一种公路桥梁病害宏观分布图的可视化分析方法，并通过对数据采集、归类存储、病害识别等方面的标准化设计，结合BIM技术，开发桥梁病害识别和病害宏观分布自动建图系统。（4）综合考虑桥梁构件当前的技术状况评分PMCI（BMCI或DMCI），稳定性（Stability）病害，功能性（Functionality）病害和耐久性（Durability）病害因素影响，摆脱以往以单座桥梁为单位的养护决策机制，转换成以桥梁构件为单位的养护决策方式，用多属性决策群排序原理，研究出了P.S.F.D桥梁构件群养护排序法。P.S.F.D法可以作为桥梁构件级养护优先级排序的理论依据。（5）依据研究成果，编制了《公路混凝土梁式桥技术状况评定指标数据信息采集指南》、《公路混凝土梁式桥病害采集指南》、《公路混凝土梁式桥构件划分指南》和《公路混凝土梁式桥养护基础数据采集指南》系列指南，开发了桥联检系统，开展了大数据技术在公路桥梁养护管理中的探索，指导了公路桥梁定期检查项目组织和报告成果的编制等工作。
【成果前景介绍】
（1）为精细化养护和精准决策提供支撑。可丰富数据分析方法，促进桥梁定检数据在养护计划制订、方案设计、大中修工程验收评估、小修质量评价、预测评价等各项多层次养护活动中的应用，能充分挖掘数据在分类聚类、预测、关联评价、可视化展示等方面服务价值，可为科学养护、精准养护及养护工程提质增效方面提供量化依据。（2）促进公路桥梁定期检查服务水平的提升。公路桥梁群定期检查大数据分析技术体系的建立，可规范公路桥梁定检数据的采集、处理、分析和应用展示等方面工作，有助于统一行业内不同检测机构在公路桥梁定检业务中的服务标准，促进检测服务质量和业务能力水平的提升。本项目研究成果对于推动行业进步，优化服务品质具有明显效益。（3）促进网联化检测服务模式的推广应用。研究开发的桥联检系统不仅促进了采集的无纸化作业和数据质量的规范化、标准化，而且借助大数据分析技术，云端数据自动生成检测报告，网联化数据即检即享、历史调阅等功能，可全面提高桥梁定检服务效率和服务质量，对于推进养护决策支撑信息系统建设以及科学决策技术的应用普及具有重大意义。