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【快讯】2019年度上海市科学技术奖揭晓,课题组荣获科技进步一等奖

扎根大地的“同路人”

——记2019年度上海市科技进步一等奖、《路面多维高频检测装备和智能养护技术及应用》项目获奖团队


2020年上海市科学技术奖励大会于5月19日在上海展览中心举行,大会颁布了2019年度上海市科学技术奖获奖项目。根据《上海市科学技术奖励规定》(沪府令18号),通过市科学技术奖评审委员会“3+1”轮专家评审,市科学技术奖励委员会审定,经上海市人民政府批准,上海市科学技术奖授奖308项(人)。其中,2人获科技功臣奖、10人获青年科技杰出贡献奖、2人获国际科技合作奖,另有43项自然科学奖、31项技术发明奖、205项科技进步奖、15项科学技术普及奖揭晓。同济大学交通运输工程学院杜豫川教授团队的项目《路面多维高频检测装备和智能养护技术及应用》荣获科技进步一等奖。

该项目由同济大学、上海城建城市运营(集团)有限公司、上海智能交通有限公司、上海同济检测技术有限公司、北京航空航天大学等单位协作,由杜豫川、李峰、常光照、朱兴一、王勤、张贻超、刘成龙、戴振宇、张晓明、蒋盛川、丁炜、严军、李亦舜、常莹、潘宁主要完成。主要针对我国广域道路网络中路面性能数据覆盖度不高、更新时延长的问题,项目在路面损伤演化分析、路面多维高频检测、损伤数据时空管理等关键技术问题上取得突破,建立了数据驱动的路面养护智能分析技术体系。在揭示路面表观损伤的内在演化机理与表征关系基础上,研发完成轻量化路面性能高频巡检装备,有效提高了路面性能数据的检测效率与更新频率,大幅度降低了测量费用,并构建了云边融合的道路设施大数据管理系统和智能分析平台,实现了单日数百GB级的养护外场数据高效处理。

项目在上海这一超大城市形成了规模化应用,并在全国十余省市的高速公路、国省干道等得到快速推广,同时也在港珠澳大桥、雄安新区等重大工程得到应用。有效地推动道路设施智能养护装备及管理系统的技术进步,取得了巨大的社会、经济效益。



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耕耘不辍、道路行业从业者上下求索

当城市路网里程快速增长,交通量急剧增加,人们可能不会注意到,有这样一群道路管理养护行业的工作者,在尽自己最大的努力,保障道路这一纵横交错的庞大基础设施的稳定运行,这背后凝结着一代代科研工作者十数年如一日的潜心钻研、量以百计的工程实践。

道路网络基础设施作为道路交通体系的重要组成之一,既是交通强国战略的重要关注对象,也是脱贫攻坚战略的重要承载体。长期以来,基础设施的养护需求日益加剧,其性能状态监测成为关注重点。然而,受到当前检测手段的经济性、时效性限制,全城域路网基础设施性能数据更新一次需3-5年,且数据不足以满足路网覆盖率,数据采样率较低以及信息获取相对滞后导致管理养护部门难以精准掌握和跟踪研判城市路网设施性能衰变状况,从而影响了养护资金的合理分配与巨额资产效益的充分发挥。

在这样的背景下,无数的能人志士从综合交通多维度信息采集与分析、道路材料多尺度性能研究、智能铺面结构与材料、复杂系统解析和优化设计理论与方法等多个方面展开了深入研究,以数学、系统科学、工程技术、计算机科学为基础,综合采用规划手段、工程设计手段、管理手段来解决道路专业的问题,探索在新时代下的道路行业发展途径。

随着《交通强国建设纲要》进一步实施,一方面,城市已经进入到新型智慧交通发展阶段,是以万物互联为基础服务导向的新型城市运维模式,强调公众参与、政企合作,对路网基础设施状态信息的获取和其内在价值的挖掘提出了更高要求;另一方面,基于日益先进与精准的信息监测技术、数据挖掘方法与交互处理手段可针对性地整合大数据优势,从而提高感知数据对各项应用的支持水平,极大满足城市综合基础设施管理与服务及决策中的需求,保证城市交通的高效运转。


攻坚克难、多维度高频检测成果丰硕

道路基础设施是维持现代社会正常运行的重要国家资产之一,其质量的好坏影响着整个城市的运营效率和公众个人的出行成本及感受。我国“建养并重”时代已经到来,道路设施养护运管工作亟需一套经济高效、智能可靠的一体化集成解决方案。

顺应着政策发展和科技进步的契机,杜豫川教授团队组经过多年产学研联合攻关,在路面损伤演化机理、路面多维高频检测、智能养护分析决策等瓶颈问题上取得突破,建立了路面多维高频养护大数据智能分析技术体系。

团队深入剖析了多类路面病害的演化机理,解析了复杂车路振动的耦合机理,实现了多类路面损伤的图像表征;在理论研究的基础上,自主研发了轻量化高频巡检装备实现路面平整度、病害、损伤发育等多维度养护关键指标准确快速感知;在海量检测数据的基础上,搭建云边融合的运维管理系统,建立时空完备的路面损伤信息库,追溯不同病害在时间序列下的发育状态;构建了“路面损伤演化机理-多维高频检测装备-智能养护运维系统”的闭环体系,在上海整体道路设施网络及多地区高速公路系统中得到大规模推广应用。

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轻量化路面性能高频巡检装备


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智能养护决策支持平台


砥砺前行、扎根中华大地不离土

各级道路网络基础设施性能监测系统与数据中心搭建是国家“十三五”规划纲要、交通强国战略和数字乡村建设战略的共同指向。两项国家重要发展战略《交通强国建设纲要》、《数字乡村发展战略纲要》共同指向推动农村公路、高速公路设施性能检测系统和数据管理中心的建设,提升公路安全性、舒适性、便捷性、高效性。完善国家公路管养体系是实现基础设施智能化转型的先决条件,更有助于满足人民日益增长的美好生活需要,具有重要的社会意义和经济意义。在此基础上加快数字化公路建设工作,带动农村资源高效利用,促进乡村旅游业快速发展,推动农村新技术实施应用,是支撑保障乡村振兴战略的基础。

同时,智慧物联网、人工智能、机器视觉、5G等新兴技术不断优化传统检测手段,推动路网养护进入精细化管理时代。“十三五”公路养护管理发展纲要》中明确提出,到2020年,基本建成安全、便捷、高效、绿色的现代综合交通运输体系,各地需要积极应用智能技术,使交通基础设施、运载装备等基本要素信息全面实现智能化。智慧物联网技术与智慧高速公路干系设施以智能的方式连接和通信,实现了没有人工操作情况下采集数据,并进一步能够跟踪和分析计算数据,可大幅减少运营过程成本;同时当智慧物联网结合AI技术,通过融合多源传感器,获取多种对象的历史数据,通过机器学习的数据分析能力实现一种高效率的协同工作。

本项目的成果将会使得路网养护的周期由“年度养护-季度养护”转化为“精细化管理”成为可能。项目提供了一种基于高频检测数据支持的、有指导意义的动态路网养护策略及方案,从而根据实时的检测数据,最优化地修缮道路路面,基于数据支持进行路网养护策略研判。

下一步,根据“城市道路-国省干道-农村公路”协同发展要求,立足人工智能、区块链、云计算、大数据等关键技术,该项目成果将继续为高速公路、国省干道提供多维高频的路面性能数据与智能养护技术,并服务于我国超过400万公里的农村公路,解决大范围农村公路质量缺乏检测管理的难题,响应国家数字农村建设规划,助力推动社会主义新农村建设,为乡村致富路保驾护航,将成果写在祖国大地上。

团队仍在不断开展,基于高频重复采集的路面综合性能的时空连续数据体系构建、基于深度三维相机的路面宏微观纹理特征识别、基于多通道探地雷达信号挖掘的人工智能识别等技术的研究,致力于形成近远期结合的公路网络基础设施性能监测和系统性优化方案,为国家道路行业发展贡献力量。


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