公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)初探

/馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)初探［摘要］隨著高速馬路橋梁經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，馬路橋梁系統(tǒng)化、信息化程度越來越高。馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)是最近十幾年來在橋梁工程界出現(xiàn)的一個(gè)新的領(lǐng)域。它涉及系統(tǒng)學(xué)、管理學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)等多種學(xué)科，是跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的系統(tǒng)工程。馬路橋梁管理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)馬路管理的發(fā)展起著重要的作用，特殊是在資源約束的現(xiàn)代社會(huì)，它已經(jīng)成為馬路管理不行或缺的環(huán)節(jié)。［關(guān)鍵詞］馬路橋梁養(yǎng)護(hù)；養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)［作者簡(jiǎn)介］王長(zhǎng)伍，合肥市馬路管理局肥西分局華潔馬路養(yǎng)護(hù)工程有限責(zé)任公司副總經(jīng)理，安徽合肥，231200［中圖分類號(hào)］U443.16［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］1007-7723（2009）04-0138-0002一、馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的概念及內(nèi)容（一）馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的概念馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)是一門新的綜合管理技術(shù)，它基于橋梁結(jié)構(gòu)工程、病害機(jī)理、編碼技術(shù)和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)，運(yùn)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理功能、評(píng)價(jià)決策方法，對(duì)現(xiàn)有橋梁進(jìn)行登記、評(píng)價(jià)分析和投資決策。建立馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)能夠較為全面地收集、儲(chǔ)存和處理各類橋梁數(shù)據(jù)資源，通過系統(tǒng)供應(yīng)的各個(gè)模型和功能的運(yùn)行，用戶可直觀地了解現(xiàn)有橋梁的過去、當(dāng)前和將來若干年內(nèi)的營(yíng)運(yùn)狀況，從而合理支配有限的養(yǎng)護(hù)資金，剛好、經(jīng)濟(jì)和有效地對(duì)橋梁實(shí)施養(yǎng)護(hù)和修理，達(dá)到延長(zhǎng)橋梁運(yùn)用壽命，充分發(fā)揮橋梁的營(yíng)運(yùn)效能，確保交通運(yùn)輸平安通暢的目的。橋梁養(yǎng)護(hù)管理作為馬路管理中特別重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是保障橋梁平安、快速、舒適、暢通的基礎(chǔ)。其中，成熟的橋梁管養(yǎng)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)馬路的發(fā)展起著特別重要的作用。（二）馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的基本框架如圖1所示，橋梁養(yǎng)管系統(tǒng)基本框架大致包括4大塊：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘、專家系統(tǒng)、處理模塊。1.數(shù)據(jù)采集馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)決策的基礎(chǔ)是大量、精確的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)信息含靜態(tài)數(shù)據(jù)信息和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息。其中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集的方式主要有三種：一是依靠高效、快速的檢測(cè)設(shè)備。如橋面快速檢測(cè)設(shè)備能檢測(cè)到橋面平整度、橋面強(qiáng)度、橋面抗滑性能等參數(shù)；橋面快速檢測(cè)設(shè)備能檢測(cè)到前方圖像、橋面破損（裂縫）、橋況數(shù)據(jù)（橋下承載力、橋面、橋涵構(gòu)造物、沿線設(shè)施、綠化）。二是依靠馬路橋梁機(jī)電系統(tǒng)（收費(fèi)、通信、監(jiān)控三大系統(tǒng)）自動(dòng)采集如交通流、收費(fèi)信息、車型分類、環(huán)境和氣象等數(shù)據(jù)。三是依靠人工手動(dòng)采集和養(yǎng)護(hù)管理相關(guān)的數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)主要是馬路橋梁的基本資料，它的采集主要是靠人工輸入，也可以靠系統(tǒng)工具從原有的相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫（假如有）中自動(dòng)導(dǎo)入。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)為各種數(shù)據(jù)檢測(cè)設(shè)備、機(jī)電系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)和收費(fèi)系統(tǒng)以及其他相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)供應(yīng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口。2.數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘是用特地算法從數(shù)據(jù)中抽取模式。數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)有四項(xiàng)：分類、預(yù)料、關(guān)聯(lián)分析、聚類。分類是從數(shù)據(jù)中選出已經(jīng)分好類的訓(xùn)練集，在該訓(xùn)練集上運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘分類的技術(shù)，建立分類模型，對(duì)于沒有分類的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。預(yù)料是對(duì)將來未知變量的估測(cè)，當(dāng)然，這種預(yù)料是須要時(shí)間來驗(yàn)證的，即必需經(jīng)過肯定時(shí)間后，才知道預(yù)料精確性是多少。數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是數(shù)據(jù)庫中存在的一類重要的可被發(fā)覺的學(xué)問。若兩個(gè)或多個(gè)變量的取值之間存在某種規(guī)律性，就稱為關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)可分為簡(jiǎn)潔關(guān)聯(lián)、時(shí)序關(guān)聯(lián)、因果關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)分析的目的是找出數(shù)據(jù)庫中隱藏的關(guān)聯(lián)網(wǎng)。有時(shí)并不知道數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)函數(shù)，即使知道也是不確定的，因此關(guān)聯(lián)分析生成的規(guī)則帶有可信度。關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘發(fā)覺大量數(shù)據(jù)中項(xiàng)集之間好玩的關(guān)聯(lián)或相關(guān)聯(lián)系。Agrawal等于1993年首先提出了挖掘顧客交易數(shù)據(jù)庫中項(xiàng)集間的關(guān)聯(lián)規(guī)則問題，以后諸多的探討人員對(duì)關(guān)聯(lián)規(guī)則的挖掘問題進(jìn)行了大量的探討。他們的工作包括對(duì)原有的算法進(jìn)行優(yōu)化，如引入隨機(jī)采樣、并行的思想等，以提高算法挖掘規(guī)則的效率；對(duì)關(guān)聯(lián)規(guī)則的應(yīng)用進(jìn)行推廣。關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘在數(shù)據(jù)挖掘中是一個(gè)重要的課題，最近幾年已被業(yè)界所廣泛探討。聚類是對(duì)記錄分組，把相像的記錄在一個(gè)聚集里。聚類和分類的區(qū)分是聚類不依靠于預(yù)先定義好的類，不須要訓(xùn)練集。3.專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)主要由學(xué)問庫(KnowledgeBase)、推理機(jī)(InferenceEngineer)和學(xué)問庫管理系統(tǒng)組成。學(xué)問庫是學(xué)問的存儲(chǔ)器，它以某種儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存高速馬路養(yǎng)管領(lǐng)域?qū)＜业膶W(xué)問和數(shù)據(jù)挖掘從數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫挖掘的學(xué)問。學(xué)問的表示是探討用什么樣的形式將有關(guān)問題的學(xué)問存入學(xué)問庫，以便進(jìn)行處理。馬路橋梁養(yǎng)管領(lǐng)域內(nèi)事實(shí)性學(xué)問和專家所特有閱歷性學(xué)問的表示方法有：邏輯(Logic)、語義網(wǎng)絡(luò)(Semanticnetwork)、產(chǎn)生式規(guī)則(Productionrule)、框架(Frame)/狀態(tài)空間(Statepace)、Petri網(wǎng)等；而數(shù)據(jù)挖掘得到的學(xué)問的表示方法主要有：規(guī)則、決策樹、學(xué)問基（濃縮數(shù)據(jù)）、網(wǎng)絡(luò)權(quán)值、公式和案例。學(xué)問庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)問的管理，其中學(xué)問獲得是關(guān)鍵，它將高速馬路養(yǎng)管領(lǐng)域內(nèi)事實(shí)性學(xué)問和專家所特有閱歷性學(xué)問化為計(jì)算機(jī)可利用的形式并送入學(xué)問庫。同時(shí)也負(fù)責(zé)學(xué)問庫中學(xué)問的修改、刪除和更新，并對(duì)學(xué)問庫的完整性和一樣性進(jìn)行維護(hù)。推理機(jī)是專家系統(tǒng)的“思維”機(jī)構(gòu)，是構(gòu)成專家系統(tǒng)的核心部分。其任務(wù)是模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過程、限制并執(zhí)行對(duì)問題的求解。它能依據(jù)當(dāng)前已知的事實(shí)，利用學(xué)問庫的學(xué)問，按肯定的推理方法和搜尋策略進(jìn)行推理，求得問題的答案或證明某個(gè)結(jié)論的正確性。4.處理模塊處理模塊包括預(yù)防和維護(hù)?！恶R路橋梁養(yǎng)護(hù)管理制度》堅(jiān)持預(yù)防為主、防治結(jié)合的原則。養(yǎng)護(hù)以路面、橋梁為重點(diǎn)，科學(xué)合理支配好養(yǎng)護(hù)施工任務(wù)?？梢婎A(yù)防在整個(gè)馬路橋梁養(yǎng)護(hù)過程中起著特別重要的作用。合理的預(yù)防可以減輕后期維護(hù)的難度。綜上所述，專家系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了對(duì)決策問題的定性分析，再和數(shù)據(jù)系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了定性和定量相結(jié)合的決策。在此基礎(chǔ)上的決策通過處理模塊的有機(jī)結(jié)合便形成完整的馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)。二、馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理的現(xiàn)狀橋梁是馬路的重要組成部分，橋梁養(yǎng)護(hù)的好壞干脆關(guān)系到馬路交通行車的平安和暢通。第一，在構(gòu)建和諧社會(huì)的今日對(duì)交通運(yùn)輸提出了更高的要求，反映在馬路運(yùn)輸上是交通量猛增，運(yùn)輸車輛的載重量加大，馬路運(yùn)輸對(duì)馬路橋梁的通過實(shí)力和承載實(shí)力的要求越來越高。而現(xiàn)實(shí)中的橋梁養(yǎng)護(hù)的技術(shù)、設(shè)備和措施往往跟不上交通發(fā)展的須要，導(dǎo)致了養(yǎng)護(hù)滯后、報(bào)廢年限提前。其次，一些舊橋老化、破損現(xiàn)象日趨嚴(yán)峻，很多舊橋難以適應(yīng)日益增長(zhǎng)的交通量須要，現(xiàn)有的全面養(yǎng)護(hù)措施無法彌補(bǔ)其嚴(yán)峻的破損現(xiàn)況。第三，相當(dāng)數(shù)量的橋梁，尤其是早期在省道、縣道上的橋梁，（上接第139頁）在修建當(dāng)時(shí)，由于資金短缺，設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)均較低，加之技術(shù)管理薄弱，施工質(zhì)量未能保證，而養(yǎng)護(hù)機(jī)構(gòu)放松了養(yǎng)護(hù)初期的警覺性，沒有剛好做養(yǎng)護(hù)預(yù)防措施，加快了橋梁的老化步伐。第四，環(huán)境污染的日益加重，造成橋梁的自身老化、破損，而實(shí)際養(yǎng)護(hù)中往往沒有實(shí)行適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。第五，橋梁設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算荷載等級(jí)低，限制了馬路運(yùn)輸?shù)耐ㄐ袑?shí)力，加上養(yǎng)護(hù)技術(shù)跟不上，往往只能坐視不管，從而導(dǎo)致橋梁的破壞程度進(jìn)一步加劇。三、建立馬路橋梁管理系統(tǒng)的必要性馬路橋梁管理系統(tǒng)的建立可以使管養(yǎng)單位高效率地完成橋梁養(yǎng)護(hù)的日常管理，包括橋梁檔案的建立、修改、查詢和維護(hù)；也可以使管養(yǎng)單位進(jìn)行橋梁養(yǎng)護(hù)、管理方面的決策更具科學(xué)性。如管理人員依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)剛好發(fā)覺潛在的病害并剛好實(shí)行相應(yīng)措施，對(duì)橋梁缺損、病害剛好監(jiān)控，狀態(tài)預(yù)警，提出養(yǎng)護(hù)修理對(duì)策。這不但削減馬路交通方面的損失，更可提高馬路橋梁的運(yùn)用年限。由于橋梁負(fù)荷的加劇，一些橋梁修建質(zhì)量較低及環(huán)境污染的日益加重，造成橋梁的自身老化、破損，使得橋梁“蒼老”加快、“壽命”縮短。因此，科學(xué)地建立并實(shí)施馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)對(duì)整個(gè)馬路交通事業(yè)的發(fā)展特別重要。四、結(jié)語馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的建設(shè)須要依靠各方面專業(yè)人員通力合作。馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)主要解決評(píng)價(jià)、預(yù)料、決策模型等的一系列系統(tǒng)性、專業(yè)性的問題。在馬路養(yǎng)護(hù)市場(chǎng)化的趨勢(shì)下馬路橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)變得尤為重要，投資的合理化、養(yǎng)護(hù)的科學(xué)化、管理的規(guī)范化都是和諧社會(huì)的必備基礎(chǔ)。政府職能部門、市場(chǎng)、馬路養(yǎng)護(hù)單位應(yīng)同心協(xié)力對(duì)馬路養(yǎng)護(hù)信息化、系統(tǒng)化、規(guī)范化的應(yīng)用深度、廣度拓展提出可行性方案，擴(kuò)大馬路橋梁的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。［參考文獻(xiàn)］［1］JiaweiHan/MichelineKamber.