广东省交通集团在高速公路数字化转型方面开展的探索工作

编者按：在广东省智能交通协会、赛文交通网主办的“公路数字化转型论坛”中，广东南粤交通投资建设有限公司副总工程师陈沃浩作了《高速公路重点养护业务管理数字化应用研究》主题报告。

该报告分享了高速公路数字化转型升级的发展历程，并介绍了广东省交通集团在高速公路数字化转型方面开展的探索工作，随后对于重点养护业务智能管控场景、如何将数字化能力应用到养护业务实践以及集团开发的数字化养护管理平台进行了细致讲解，最后分享了对于未来发展的四点思考。

广东省交通集团有限公司于2000年成立，总部设在广州，主要经营“高速公路和道路基础设施投融资、建设和经营管理”、“出行服务和物流”、“与交通设施相关的土地等配套资源综合开发经营和相关服务”三大主业。

目前，集团投资运营管理的高速公路里程突破8000公里，约占广东省通车里程的71%，是全国运营高速公路里程规模最大的省级交通企业集团。南粤交投是广东省交通集团有限公司的直属二级公司，如今运营管理的高速公路里程突破2000公里，占广东省交通集团通车里程规模的25%。

01

推动高速公路数字化转型升级

2024年1月31日，习近平总书记在中共中央政治局第十一次集体学习时强调，加快发展新质生产力，扎实推进高质量发展。

新质生产力是创新起主导作用，摆脱传统经济增长方式、生产力发展路径，具有高科技、高效能、高质量特征，符合新发展理念的先进生产力质态。要围绕数字中国等战略任务科学布局，大力发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合。

自2019年《交通强国建设纲要》发布以来，中共中央、国务院及交通运输部发布了《数字中国建设整体布局规划》、《数字交通“十四五”发展规划》等重要文件，推动公路建设、养护、运营等全流程数字化转型，助力公路交通与产业链供应链深度融合，大力发展公路数字经济，加快建设交通强国、科技强国、数字中国。

在2023年发布的《交通运输部关于推进公路数字化转型 加快智慧公路建设发展的意见》中，明确提出要推进公路养护装备智能化升级。加快桥梁、隧道、交安设施等智能化检测技术装备研发。鼓励精准化、低成本、环保型路网技术状况监测感知与路侧信息发布设施装备研发。研制基于人工智能、物联网的自动化巡查、无人机巡查、长期性能跟踪、养护质量管理等软硬件系统装备，提升路况检测及养护施工自动化智能化水平；构建公路安全应急数字管控体系。

智慧高速建设需要全路网数字化转型的顶层设计，公路数字化转型的目的也是为了推动高速公路的数字化升级。

广东省交通集团积极响应数字化转型工作任务，2023年，发布《广东省交通集团数字化转型专项行动实施方案（2023-2025年）》，制定了“1+4+12+N”的数字化发展目标。构建以集团大数据中心为依托的“数字粤交”体系，夯实数字化转型基础。重点针对企业管控、运营管理、基建养护、数据资源利用四个方面的转型改革任务，围绕 12 方面重点工作统筹建设，以“集约、高效”为原则，避免重复建设。其中，与运维养护工作相关的是高精度数字底图建设与运营、高速公路关键基础设施与安全应急数字化。

总体而言，全国公路数字化转型以“统筹规划、分步实施”为指导思想，很多省份都进行了试点和探索，最近《广东省“一轴两网”公路水路交通基础设施数字化转型升级实施方案》也入选2024年度国家公路水路交通基础设施数字化转型升级示范区域公示名单，形成可执行的指导性文件。

高速公路养护管理工作艰巨而繁重，未来公路养护数字化转型要想充分发挥试点“头雁”效应，形成一批可复制、可推广的经验做法，个人认为需要解决以下两个问题。

一是要解决养护手段智能化程度低的问题，随着养护作业压力逐年增大，沿用传统人工养护方式，养护效率低，人工成本高，安全风险大；依仗个人经验分析、养护质量低、科技含量欠缺，养护结果参差不齐。解决思路是通过数字化转型，引用新设备、新技术，实现提质增效。

二是要解决养护数据共享能力不足问题，数据共享和数据开放能力不全面，门户使用价值不高，养护数据的分析挖掘不足，缺乏智慧养护算法研究、养护数据融合应用、无法支撑智慧养护需求；缺少对路段实时动态监测、路况性能趋势判断、路网健康状况智能研判评估等智慧化科学决策管理功能。我们希望从保障养护本质安全的角度出发，强化顶层设计，实现全局业务链的打通，有效提升数字化水平。

02

数字化转型升级应用新场景：重点养护业务管控

为进一步加强重点结构物桥、隧、涵、高边坡及养护重点业务，做好“物、事、态”管理，需要从关键对象、关键事务、关键环节三个层面抓好、抓牢重点结构物的风险管控，强化养护关键工作落地，打通集团各级业主及养护服务单位联动渠道，切实提升道路本质安全水平及养护业务执行能力。

经梳理我们认为要从以下三方面入手开展相关工作，一是重点“事物”，即重点桥梁、涵洞、隧道、边坡等；二是重要“事项”，即日常巡查、健康监测、作业管控以及事前预防；三是安全“事态”，针对重点业务，要建立标准化的业务流程，通过数字化转型，及时掌握事物状态的变化，把控态势感知。

目前人工巡检需要下车查看、拍照、填写巡检表，效率低下，且下车查看病害容易引起交通事故，造成人员伤亡，安全性差。我们希望借助轻量化的巡检设备实现日常养护全要素的覆盖，由“肉眼观察、下车拍照、事后上传”的传统养护巡检模式向“自动识别、智能扩展、数字决策”的智慧养护巡检新模式转变，结合AI病害识别技术，提高巡检效率，减轻基层工作压力。

下面介绍一下我们正在开展的巡检工作。针对路面、交安和绿化等病害巡检场景，由云台相机、震动传感器、GNSS天线组成车载轻量化巡检设备。基于视频采集图像智能识别病害，通过高精度北斗定位精准记录病害的位置，可对路面坑槽裂缝、标志和护栏损坏等场景进行巡查。震动传感器可以识别路面平整度，为公路技术状况评定提供依据。

针对桥梁、路基边坡、排水设施、隧道洞口等工作人员不容易到达的病害巡检场景，通过自动起降机场或遥控器，控制无人机按照固定航线进行自动化巡查，无人机搭载的高清相机、激光雷达等设备进行数据采集。后台系统实现实时监控直播、二三维可视化、养护业务管理、病害智能识别、智能分析统计等功能。

针对隧道内部结构病害巡检场景，在沿隧道拱顶或边墙纵向布置轨道，将隧道衬砌按展平进行网格化区域划分，利用隧道巡检机器人的视觉感知模块，拍摄每个网格的隧道衬砌图像，基于机器学习算法实现自动识别和检测表观病害，测量病害的形态特征参数，最后基于结构安全评价方法进行分级评价。

病害智能识别算法方面，我们通过应用AI算法平台的病害智能识别算法，实现路面、交安、绿化、桥梁、路基边坡、排水设施、隧道内部结构等病害自动感知，节省人力成本，提高巡查效率。

近期自然灾害频繁发生，造成重大损失和人员伤亡，政府高度重视，全力抓好桥梁、隧道、边坡等安全生产工作，亟需建立有效的监测预警机制。

结构物监测方面，我们的设计思路是以数据为基础，以决策算法为工具，借助传感技术、三维全息建模等技术，开展重点结构物的实施监测、数据分析、预警告警以及养护时机的决策，最终实现“降低结构物安全风险”，保障人民群众生命财产安全。

桥梁监测方面，针对斜拉桥、拱桥、梁式桥、悬索桥等不同桥型进行传感器选取与布点，基于采集的结构、环境、车辆荷载、视频监测信息等，实现性能指标趋势分析、船撞监测预警、智能养护决策等功能。

隧道监测方面，基于隧道监测传感器采集的数据，实现隧道地质灾害预报、监控量测预警、隐蔽工程缺陷信息的可视化，做到质量安全风险可知、可控，支撑隧道全生命周期运营管理。

边坡监测方面，可利用传感器对边坡进行监测，监测内容包括边坡表面与内部结构、水位与环境、宏观变形破坏迹象等。基于监测数据进行边坡位移变化、降雨量变化等趋势分析，辅助评估边坡结构的安全性，并根据控制阈值进行分级预警。

目前养护作业施工管控还处于“人防”、“物防”等传统模式，存在感知不主动、发现不及时、预警不到位、回溯不准确、管理不智能等问题，可通过在防撞车上加装感知、声光告警设备，起到对内外部的提醒预警，保障现场人员的生命安全。

作业管控方面，我们的设计思路是应用高精度数字地图、人工智能、物联网、交通仿真、数字孪生等技术，设计一套“可感、可视、可控”的高速公路养护作业安全管控系统，丰富围蔽区域内安全管控手段，完善外部环境安全预警。

针对规范养护作业施工，根据施工监管机器人、物联终端、智慧锥桶等设备的实时定位信息，与系统自动生成的预设围蔽方案进行比对，若有不合规的情况将自动告警，提醒现场人员进行处理。

针对作业区人员行为监管，可根据智能设备采集视频图像，管理人员可实时查看现场视频，并通过智能算法识别作业区安全隐患，通过系统和现场告警装置进行告警，督促作业人员及时整改。

针对外部车辆环境安全预警，可通过视频、雷达等设备感知外部车辆和环境要素，对异常车辆、特殊天气进行安全预警，提醒外部车辆及时减速换道避让，同时车辆信息、环境信息可推送至系统后台，辅助执法部门进行处理。

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基于高精度数字底图的应用平台建设：数字化养护管理平台

作为集团数字化转型的重点任务，高精度数字底图的建设与运营项目解决了当前信息化建设存在的“数据不通、无空间表达、业务整合不足”问题。

数据不通即建、管、养、运、服相关业务数据不通，数据没有充分融合在应用端实现联合共享；无空间表达即集团各业务系统数据是传统表达式，缺少空间数据统一表达和精细化展示；业务整合不足即建、管、养、运、服各业务相对独立，业务流程自成闭环。

针对“数据不通”的问题，可基于空间数据及业务数据融合数据治理技术研究，通过主数据标准的建立和数据治理，解决数据共享问题。

通过开展高精度数字底图构建技术研究，解决业务数据统一高精度表达的问题、实现“问题图上说、资产图上看、方案图上做、业务图上管”。

集团全链条数字化应用升级研究可解决业务流程及数据互通问题，通过高精度数字底图赋能业务。

高速公路全周期高精数字化与治理技术及标准研究，可解决数据规范及技术规范落地问题，实现各项技术标准化推广。

该项目定制了全省高速公路高精地图，提供3种可共用的引擎能力；开展行业数据治理，并将业务数据与地图数据做一一对应，提升行业数据质量的同时实现行业数据上图；形成4项可复用的共性技术能力；在行业内创新地提出了“图业融合”设计理念，整合“高精地图+行业数据+共性技术”打造图业融合中台，目前已提供52个图层及6项公共服务，运行于广交云上，赋能集团建管养运服业务。

数字化养护管理平台的建设思路是推动大数据、互联网、人工智能、区块链等先进信息技术新技术与交通行业深度融合，逐步提升公路基础设施规划、设计、建造、养护、运行管理等全要素、全周期数字化水平。

集团统建了道路设施养护及其应急处治一张图，整合集成八大业务系统，将养护数据与数据中台打通，对部分结构物进行精细化建模，起到了养护数字化转型的示范作用，后续可以此为基础不断延伸拓展。

数字化转型已经制定了“统筹规划，分段实施”的策略，随着数字化转型任务的不断深入，我们希望未来可以实现资产的数字化、监测全域化、养护运维高效化、养护决策科学化。

此外，原先数量非常庞大的数据要进行业务重构，包括设计标准、业务标准、数据标准等，其难度和工作量非常大。因此我们认为可以先做减法，尽量精简，挑选必要的数据进行重构，并依托某个项目进行试点，并开展相关的研究。

04

未来展望

首先，要进一步加强加快标准制定工作，以示范试点工程为依托，加快设备接口标准、数据标准、业务标准、网络安全标准、设计标准等标准规范体系建设，形成数据驱动型科学养护工作机制。

其次，要研发智能巡检预警机、无人驾驶巡查、无人驾驶保洁、空天设备、AI智能检测机器人等，推动加快智能养护设备研发，完善感知设备设施，提高机械化养护能力。同时，要推进智能养护设备与养护管理系统的联动，实现智能养护设备采集的数据直接上传至养护管理系统，实现实时监控，响应、分析、处置，提高养护效率和安全性。

最后，要研发各类设施的养护评价、预测、决策的分析算法与模型，通过算法模型汇集分析数据，提高决策水平。

通过充分发挥高精度数字底图等基础能力，以在役公路实际需求为导向，用科技创新赋能传统业务升级，应用新技术，引入新装备，打造新场景，构建新的养护模式，强化数字赋能，发展新质生产力，为企业提质增效服务。我们期待与各位行业精英共同携手，推动高速公路数字化转型，打造“更安全、更畅通、更高效、更绿色、服务更优、成本更低”的智慧高速。