公路工程养护与管理系统如何实现高效运维与科学决策？
在国家大力推进交通强国战略的背景下，公路作为国民经济的重要基础设施，其运行状态直接关系到区域经济发展、公共安全和民生福祉。随着公路里程不断增长、交通量持续攀升以及环境因素日益复杂，传统粗放式、经验驱动的养护模式已难以满足现代交通管理的需求。因此，构建一套科学、智能、高效的公路工程养护与管理系统（Highway Maintenance and Management System, HMMS）成为当前行业发展的核心议题。
一、为什么需要公路工程养护与管理系统？
传统的公路养护工作往往依赖人工巡查、纸质记录和定期检修，存在三大痛点：一是信息滞后，无法实时掌握路况变化；二是资源分配不合理，常出现“重修轻养”或“盲目投入”现象；三是缺乏数据支撑，决策多凭主观经验，导致养护效果不佳甚至浪费资金。据交通运输部统计，我国每年因养护不及时造成的道路损坏损失高达数百亿元。
而公路工程养护与管理系统正是为解决这些问题应运而生。它通过集成物联网感知设备、大数据分析平台、地理信息系统（GIS）和人工智能算法，将分散的养护任务整合成一个闭环管理体系，从“被动响应”转向“主动预防”，从“经验判断”升级为“数据驱动”，从而显著提升养护效率、延长道路使用寿命、降低全生命周期成本。
二、公路工程养护与管理系统的核心构成
一个成熟的HMMS通常包含以下五大模块：
1. 数据采集层：多源感知与实时监测
该层负责获取路面、结构物、附属设施等各类状态信息。常见技术手段包括：
• 车载移动检测设备：如激光平整度仪、裂缝识别摄像头，可自动采集路面破损、车辙、坑槽等指标；
• 固定式传感器网络：部署于桥梁、隧道、边坡等地质敏感区域，监测位移、应力、湿度等参数；
• 无人机巡检系统：用于难以到达的山区路段或高架桥面，实现高空图像采集与三维建模；
• 公众参与机制：鼓励驾驶员通过APP上报异常情况，形成“人防+技防”互补体系。
2. 数据处理与存储层：统一平台与标准化管理
所有采集数据需经清洗、分类、编码后上传至中央数据库，建议采用云原生架构以支持弹性扩展。关键功能包括：
• 建立统一的道路资产台账，涵盖桩号、材料类型、设计年限、历史维修记录等；
• 构建结构化数据模型，如《公路技术状况评定标准》（JTG 2180）中的PCI、RQI、RDI等指数；
• 实现跨部门数据共享，打通交通、公安、气象等部门的信息壁垒。
3. 分析决策层：智能诊断与预测预警
这是HMMS的“大脑”。利用机器学习算法对海量历史数据进行训练，可实现：
• 病害自动识别：基于图像识别技术快速定位裂缝、沉降、水毁等问题；
• 寿命预测模型：结合环境因子（温差、降雨量）、荷载频率等因素，估算剩余服役年限；
• 养护优先级排序：综合考虑安全性、经济性、社会影响，自动生成最优维修方案；
• 模拟仿真推演：针对极端天气或突发事件，提前演练应急响应流程。
4. 执行控制层：计划制定与过程管控
根据决策结果生成具体养护任务，并嵌入项目管理流程：
• 自动派发工单至施工单位，同步推送GPS定位与施工要求；
• 在线验收机制：通过移动端拍照上传完工照片，AI比对前后差异，确保质量达标；
• 费用结算联动：对接财务系统，实现“完成即支付”的闭环管理。
5. 决策支持层：可视化展示与辅助决策
提供直观的数据看板，助力管理者宏观把控全局：
• GIS地图叠加显示各路段健康等级（绿/黄/红），便于区域统筹调度；
• 时间轴图表呈现历年养护趋势，辅助编制年度预算；
• 智能问答机器人：回答一线人员关于规范、流程、材料选择等问题，提升执行力。
三、典型应用场景与实践案例
案例1：某省高速公路智慧养护平台建设
该项目覆盖全省1200公里高速，引入AI视频分析系统每日处理超20万张路面图像。系统上线后，裂缝识别准确率提升至95%，平均修复周期缩短40%。同时，通过预测模型发现部分路段存在早期疲劳损伤，提前干预避免了大规模翻修，节省成本约3000万元。
案例2：城市主干道沥青路面动态评估系统
针对城市道路频繁开挖、反复修补的问题，某市开发了基于BIM+IoT的路面健康档案系统。每条道路都有专属数字孪生体，可动态反映压实度、空隙率、老化程度等微观状态。管理人员据此调整清扫频次、洒水保湿策略，使路面使用寿命延长2-3年。
四、挑战与未来发展方向
尽管HMMS展现出巨大潜力，但仍面临若干挑战：
• 初期投入高：硬件部署、软件定制、人员培训成本较大，尤其对中小城市构成压力；
• 数据孤岛问题：不同层级单位间数据标准不一，互通难度大；
• 人才缺口明显：既懂交通工程又熟悉IT技术的复合型人才稀缺。
未来发展趋势如下：
• 边缘计算赋能：将部分AI推理任务下沉至现场终端，减少云端传输延迟；
• 区块链保障可信：用于养护合同履约、资金流向审计，增强透明度；
• 碳足迹追踪功能：量化每次养护作业的能耗与排放，推动绿色低碳发展；
• 自动驾驶协同养护：未来无人清扫车、智能巡检车将成为常态，进一步解放人力。
五、结语：迈向智慧养护新时代
公路工程养护与管理系统不仅是技术工具，更是管理理念的革新。它让养护工作从“事后补救”走向“事前预防”，从“碎片化执行”走向“系统化治理”。面对高质量发展的新要求，各级交通主管部门应加快数字化转型步伐，推动HMMS从试点走向普及，真正实现“管得好、养得精、走得远”的可持续发展目标。
