智能化技术用于公路工程试验检测的实践
聂成龙    安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司    230031

摘要：公路工程建设质量控制与安全保障的关键部分，由于传统的试验检测手段依靠人工完成，从而渐渐显现出了许多弊端。该种模式由于手工作业测量精度低、数据分析速度慢等原因造成的人为测量误差较多，导致测量结果可信度被质疑。而且，在大型复杂的工程里面存在着响应慢、资源配置不合理这些显著缺点。当信息化的发展迅速的时候，给改进现有的检测流程给予重要时机。利用智能化技术手段，不但可以大大提高工作效率、保证数据采集的准确性与稳定性，还可以明显提高质量管理工作整体水平。本文就公路工程试验检测的实际情况，对智能化技术的应用场景以及取得的效果进行了系统的整理和阐述，并且给出了几个有借鉴意义的发展建议，目的在于促进相关领域的技术革新与持续进步。

关键词：智能化技术;公路工程;试验检测;实践

引言

公路基础设施是国家综合交通体系的重要组成，它的好坏直接影响到区域经济运行效率以及公众出行的安全性。近些年来，随着公路网络向偏远地区不断延伸，新建项目所在区域的地形地质状况愈加复杂，对工程施工技术、材料性能和工期控制等各方面提出的要求也变得更高。在该种情况下，试验检测工作是保证工程质量的重要环节，在传统的手工检测模式中存在着检测效率低、数据可靠性差、信息集成能力弱等种种问题，这些问题既会干扰施工过程中及时做出调整，又有可能造成安全隐患的发生。因此，在这个背景之下，利用智能化技术改善试验检测过程已成为行业发展的一条主要途径。目前，人工智能、物联网以及大数据等前沿科技在工程中已经开始应用，但是怎样搭建起一体化的智能检测系统来全面提升检测精度和管理水平还存在着许多问题需要解决。系统整理已有的研究成果可以为规划智能检测技术的发展方向提供重要的依据，并且有利于工程质量管理整体水平的提高。

1公路工程试验检测的重要性

试验检测是公路工程质量验收的重要依据，在工程建设的各个环节都有它的存在。从原材料进场检验、中间产品质量控制到分部和单位工程最终验收，各个环节都要依靠系统化的试验检测程序来保证合规性以及技术标准的符合性，排除不合格材料或者不达标的工序，防止出现质量问题。根据科学严谨的分析方法，施工方可以在复杂的地质条件下选择出最佳的工艺方案和参数，对各种工法的效果进行比较后得出最优方案，在保证工程质量的前提下达到降低成本、缩短工期的目的。完整的试验检测记录给后期道路养护管理提供基本的支持，这些数据既可以准确地体现路基、路面等主要部分的技术状况，也可以对路面性能的发展变化做出判断，并预估可能产生的缺陷，从而使管理者能制订更有针对性的维修计划，进而延长设施寿命并改善运营可靠性。进一步完善、改进公路工程试验检测体系，已成为提高交通运输基础设施总体建设水平的重要途径之一。

2智能化技术在公路工程试验检测中的应用前景

相比于传统的、依靠人工来完成的检测方式，智能化技术有着明显的技术优势以及很好的适用性，在公路工程中发挥着重要的作用。尤其是在检测效率以及准确度方面，它已经渐渐代替了某些复杂的工作中人手的使用。依靠自动化设备和智能算法创建起来的系统，可以很好地执行样本处理、数据采集以及信息分析这些繁杂的工作，不但大幅度削减了单次检测所需要的时间，而且明显降低了一次性错误出现的可能性，使得数据更加真实可靠，进而加快结果出炉的速度，以便于工程决策的制订。并且实现了试验全过程数据化管理，很好地解决了传统模式下数据分散、难于追踪的状况。经过整合之后，所有实验数据被集中到同一个平台上储存起来，使管理者可以随时调取到重要的节点数据，给质量追踪或者趋势预测提供有力支持。增强现场安全性的手段之一就是用人机交互技术取代人工工作的方式对高危环境进行无人操作，以减少人员的受伤风险。随着相关技术研发不断深入，该种新型的智能检测技术方案越来越能代替传统的人工方式，在许多方面比人工方式更有效、更快、更准确，成为行业内标准范例之一。

3传统试验检测的局限性

3.1人工检测效率偏低，难以适配大规模工程的检测需求

随着公路工程的不断发展，单个工程项目经常要对大量的样品进行检测。传统的检测过程包含样本采集和预处理、实验分析以及结果判定等诸多方面，所有的过程都需要依靠人工来执行，这就导致了单次检测时间被大幅拉长，同时人力上的消耗也大大增加。在工期紧张的时候，该种状况会造成检测进度赶不上施工进度，从而对项目的整体进度产生不良影响。长时间处在高强度的工作状态下，会造成检测人员产生身心疲惫感，进而加大检测误差发生的概率。

3.2检测结果受人为经验影响大，结果一致性难以保障

公路工程试验检测包含诸多环节，主要的判断以及具体的执行依靠的是检测人员的专业素质和工作经验。由于各个检测人员的知识结构、实践背景、技能水平各不相同，所以对于同样的技术规范理解也存在很多的不同。一些技术人员喜欢分析标准文本的细枝末节，另一些技术人员只关心标准文本的大意。就实务而言，一般表现为一种个性化的倾向。认知上出现的差别就造成了检测结果的稳定性。各个检测人员对于仪器设备的操作方式、样品的预处理方式、数据分析的方式等都会有所不同，即使是相同的目标，其得出的结果也会有差异。这已经给建立标准化的质量管理体系带来了挑战，在常规检测之外的一些特殊情况下更加突出。所谓“非常规检测”就是指超过通用标准范围，具有特殊性或者复杂性的专项检测工作。在此时，没有系统的培训技术人员很容易因为知识不足而作出判断上的失误，比如会把不符合质量要求的施工工艺当作合格，进而危及工程安全，或者会把符合条件的材料、工序当成不合格，从而造成不必要的资源浪费和时间耽误。怎样才能有效地消除主观因素对检测结果的影响，使得数据更加一致和准确，已经成为目前需要解决的关键问题之一。

3.3数据管理方式落后，不利于质量问题的追溯复盘

传统的试验检测中，数据多用纸质的形式进行保存，固定的方式对检测过程的可靠、高效造成较大影响。纸质记录保管不善容易丢失或者破损，从而影响数据的完整性；查阅原始检测资料时，工作人员要花很长时间去寻找手写的记录，既费事又容易造成重要信息的遗漏。由于纸质载体技术的局限性，使得数据整合、深层次分析的能力受到了限制，在对大量的测试结果进行处理的时候，很难快速地找出质量异常的特点，并且不能建立起系统的质量评价体系。缺少信息化支撑的历史数据资源利用率不高，不能很好地为工程质量管理决策提供支持，也会影响质量控制整体效果。在此背景之下，依靠人工操作的传统管理模式已经不能适应现代试验检测对于精细化、高效化的管理需求升级了。

4智能化技术用于公路工程试验检测的实践\

4.1智能化检测设备在室内常规试验中的集成应用

公路工程室内试验检测中的集料筛分、水泥性能测定、沥青混合料特性检测和混凝土力学检测等主要检测项目，现在已经实现了智能装备的大规模应用。新型仪器把传感器技术同精准控制系统融合起来，从而达成从样品装载到实验完毕的数据采集全环节的自动化运转，明显削减了人工干预的次数和繁杂程度。虽然前期样品预处理还要靠人工操作，但是单次实验时间大幅减少，在大规模工程项目的多组分样品快速检测方面更具有优势。以水泥胶砂抗压试验智能设备为例，其主要功能有自动装盒、加压过程控制、应力-应变曲线实时监测和将数据同步上传到云端等模块，可以避免由于人为的加载误差或者读数错误造成的风险，并且可以简化传统的纸质记录方式。所有记录信息都被汇总到一个标准的数据库系统当中，从而实现长久存储以及方便查询溯源的目的。对历史数据进行复核的时候，只需要输入相关的编码（任务编号、批号或者时间戳），就可以迅速找到对应的目标档案，从而提高了后期审核工作便利性以及准确性。从整体上看，现代智能化检测技术的运用大幅度改善了公路工程材料品质控制和作业速度。

4.2智能化技术在现场工程质量检测中的落地应用

公路建设现场检测由于它所处的复杂多变的自然环境和不断变化的工作环境，相比于室内试验具有更高的不确定性的特点，给传统的检测技术带来严峻的挑战。在此情况下，智能化检测方法的出现大大提高了工程现场作业的速度，并很好地解决了许多操作上的问题。路基路面压实度测试，传统的灌砂法由于操作繁琐、耗时长、会对结构造成损害而受到限制；而基于电磁波原理研制的无损检测设备(例如便携式密度计)能迅速做一次测定，并利用无线通信把数据传送到手持终端上，从而大幅度削减手动记载时产生的误差危险。以激光雷达技术与物联网感知网络为基础高度集成化的设备已经被广泛应用于平整度、车辙深度等参数的评估之中，该类装置配合行驶车辆可以不间断的对道路进行全方位、无死角的精准采集，避免出现人工抽检容易疏漏异常情况的问题，从而给道路质量赋予了可信的数据支撑。对于桥梁隧道等特殊构筑物，用内置预埋光纤或者微型应变片的主动监测方式来获得关键参数变化趋势，施工阶段和后期运行时不断获取参数变化信息。所有的采集信息都会经过专用的通讯模块汇入到集控中心数据库中，如果某个监测数值接近或者超过预警阈值，那么系统就会立即开始报警，从而使得工程师可以及时去处理存在的安全隐患。

4.3智能化试验检测数据管理平台的搭建与应用

主要用大数据和云计算这两个主要的技术作为支持手段，提出了一种试验检测数据管理系统的高度集约化系统。本系统目的是实现室内及现场检测全过程数据的统一归集，用信息化的方式对数据采集到销毁的所有环节进行全生命周期的管理。系统架构的设计使用标签化算法加数据库技术，可以依照检测任务类型、工程项目细分、时间区间划分以及指标特征等要素来对原始数据展开有效分类并实施规范化储存。平台还提供图形化的交互工具，使得管理人员可以很快地找到某个条件下以前的记录。就质量控制要求而言，系统自带实时监控模块，可以对各个阶段的测试结果是否达到预期标准展开实时评价，一旦出现超出可接受范围的情形，则马上发出预警信号并且立刻告知相关方面，进而有效阻止因传统的人工审查造成的误差或者耽搁状况出现，进而迅速响应。对大量历史数据进行深入挖掘和综合分析之后，系统可以产生出直观的可展示的统计报表，给决策者给予可靠的依照，并促使问题被清晰地识别出来并且改良资源配置策略，从而显著提高工程质量管理的水准。

4.4基于BIM技术的试验检测信息联动应用

大规模公路工程建设过程中，由于存在复杂的多种项目管理机制，在施工管控各方面均采用BIM(建筑信息模型)技术，具有很强的技术优势以及应用前景。将试验检测数据同BIM模型进行深度融合之后，可以进一步加强智能化质量检测的效果。测试结果可以准确地和BIM模型里对应的道路区段、结构构件建立空间映射的关系。管理者可以登录到BIM平台的界面上，就可以实时地了解某个区域历史上的检测数据情况，并且可以立刻评价出该工程品质的好坏。该方法可以提高现场质量管理的效率，并且给竣工验收以及后期的运维工作提供方便的数据支持手段，使重要环节的信息一致性、可靠性得到有效保证。本模式以设计、施工到运营全生命周期的质量信息链路整合为依托，克服了传统管理模式因为数据孤岛造成的局限性，实现跨阶段全过程的质量协同管理，大幅度提高整体质量控制水平。该举措大大加快了公路工程向着数字化工程、智能化工程发展的速度，并且使行业标准达到新的高度。

4.5基于人工智能的试验检测异常预警与辅助分析

在检测数据整合整理之后，可以借助人工智能技术对数据中的价值潜力进行深入挖掘，进而达到提前发出质量风险预警的目的。经过实践证明，在创建工程历史检测记录和行业标准缺陷案例的基础上建立人工的工程质量问题人工智能分析模型，要让模型具有识别出质量问题所对应数据的模式的能力。在实际检测中，该模型可以实时处理采集到的数据，在检测出的满足预设风险阈值信息的时候，不管当前指标没有超过正常范围，在数据发生异常的时候也会立刻发出警报，促使人员尽早去排查目标区域工序质量隐患，防止小问题发展成为大问题。依靠人工智能的支持，对于高频次的重复出现的异常情况，可以给予相应的辅助诊断，将现场具体情形加以考虑之后，综合评定出造成异常的可能原因，从而帮助管理者制订出更为恰当且有针对性的对策建议，进而明显改善试验检测过程中的工程质量控制水平。

结语

把智能化技术融入到公路工程试验检测当中来，可以很好地打破传统检测方式所存在的效率低、测量误差大、缺少数据追踪等缺点。该创新应用可以大幅度提高检测的效率和结果的可靠性，同时也可以全面地提高施工全生命周期的质量控制水平。目前，智能技术已经深入到室内样品分析、现场实时监控、大数据储存和处理、综合信息集成、风险预测预警等各个方面，并且取得了很好的效果。伴随着智能化技术不断的发展、应用，有关的技术规范、行业标准也必将不断完善，从而促使智能试验检测更好地发挥对公路工程质量的保障作用，促进我国建筑行业更高水平的发展。

参考文献

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