利用物聯(lián)網(wǎng)改善交通基礎(chǔ)設(shè)施管理

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用案例不斷出現(xiàn)在運(yùn)輸和物流領(lǐng)域，從車隊(duì)和貨運(yùn)管理到無人駕駛汽車，另一個(gè)潛在用例可能正在該領(lǐng)域車輛的輪子下發(fā)展。

交通基礎(chǔ)設(shè)施——道路、橋梁、隧道、航運(yùn)港口、機(jī)場(chǎng)等——也需要進(jìn)行管理和監(jiān)控，以確保持續(xù)可用性，更重要的是，確保安全性。隨著這些基礎(chǔ)設(shè)施的老化，這種需求變得更加重要。

例如，美國道路與運(yùn)輸建筑協(xié)會(huì)(ARTBA)今年早些時(shí)候發(fā)布的一份報(bào)告顯示，僅在美國，616087座橋梁中就有47052座被評(píng)為“結(jié)構(gòu)缺陷”，需要“緊急修復(fù)”。 此外，還有235020座橋梁，有一些與它們相關(guān)的非緊急修復(fù)需求。此外，同一份報(bào)告確定了18842(三分之一)個(gè)州際公路橋梁需要修復(fù)。

挑戰(zhàn)是全球性的。2018年8月，意大利熱那亞的莫蘭迪大橋倒塌，造成43人死亡。倒塌的原因尚未確定，但已發(fā)表的報(bào)告，如《衛(wèi)報(bào)》最近的一篇報(bào)道稱，莫蘭迪大橋結(jié)構(gòu)老化，而且受到材料的相互作用，以及污染和氣候?qū)蛄焊g的影響。

在那場(chǎng)災(zāi)難之后，全世界迫切需要更好地評(píng)估民用基礎(chǔ)設(shè)施的健康狀況。物聯(lián)網(wǎng)可能被證明是這一過程不可或缺的一部分。

建造和運(yùn)營此類基礎(chǔ)設(shè)施的公司開始了解物聯(lián)網(wǎng)如何在其結(jié)構(gòu)的監(jiān)控和管理中發(fā)揮重要作用。丹麥橋梁和隧道運(yùn)營商Sund&Baelt的資產(chǎn)管理執(zhí)行董事比亞恩 喬根森(bjarne jorgensen)表示，像Sund&Baelt這樣的公司需要升級(jí)其基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理方式，而利用物聯(lián)網(wǎng)和分析等新技術(shù)是這些升級(jí)的關(guān)鍵因素。他說：“我們可以看到，新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析使基于時(shí)間的維護(hù)策略轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)測(cè)性維護(hù)成為可能，因?yàn)槲覀兛梢愿玫卦u(píng)估資產(chǎn)的健康狀況?！?/p>

比亞恩 喬根森補(bǔ)充說，這些技術(shù)也可以降低基礎(chǔ)設(shè)施公司進(jìn)行傳統(tǒng)人工檢查的成本和時(shí)間。他在郵件中說：“………由于難以到達(dá)以及橋梁巨大的結(jié)構(gòu)，我們到目前為止已經(jīng)經(jīng)歷了一次非常昂貴的檢查方案(我們正在運(yùn)營世界上第三大懸索橋)。而通過使用無人機(jī)和傳感器，可以以更高的質(zhì)量和更低的成本進(jìn)行檢查。”

比亞恩 喬根森說：“通過在這座橋上增加數(shù)據(jù)采集傳感器，我們可以獲得有關(guān)電纜和橫梁振動(dòng)的實(shí)時(shí)信息。今年夏天，我們將開始用無人機(jī)拍攝圖像，并利用人工智能分析圖像，同時(shí)對(duì)路面進(jìn)行視頻檢查?！?/p>

為了改進(jìn)其管理和監(jiān)控基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)的方法，SUND&BAELT正與IBM公司密切合作。這家丹麥公司以前曾使用IBM Maximo作為企業(yè)IT資產(chǎn)管理平臺(tái)，并且早在4月份，IBM就宣布SUND&BAELT正在幫助IBM開發(fā)其最新的IBM Maximo產(chǎn)品組合——IBM Maximo民用基礎(chǔ)設(shè)施。

IBM物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)知城市解決方案全球總監(jiān)Stephen Russo表示，在莫蘭迪大橋倒塌后，就有人問IBM是否可以提供技術(shù)和工具來幫助查明發(fā)生了什么。

他說：“這(橋梁災(zāi)難)是啟動(dòng)它的催化劑，當(dāng)我們開始研究這場(chǎng)災(zāi)難的原因，以及世界其他地區(qū)的其他基礎(chǔ)設(shè)施故障時(shí)，很明顯，大量基礎(chǔ)設(shè)施正在老化。需要更有效地管理預(yù)算，還需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以確定哪些地方需要盡快進(jìn)行修復(fù)并確定優(yōu)先次序。我們發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)領(lǐng)域，目前還沒有普遍的解決方案。”

Stephen Russo補(bǔ)充說：“雖然像美國道路與運(yùn)輸建筑協(xié)會(huì)(ARTBA)這樣的研究表明，可能需要關(guān)注數(shù)量驚人的橋梁和其他形式的民用基礎(chǔ)設(shè)施，但管理這些結(jié)構(gòu)的公司需要更好地了解哪些結(jié)構(gòu)存在最緊迫的問題。僅僅說我們要將它們?nèi)扛鼡Q是不可行的，因此評(píng)估它們的健康狀況并能夠確定如何優(yōu)先修復(fù)和增強(qiáng)哪些結(jié)構(gòu)是非常重要的?！?/p>

數(shù)據(jù)分析是這一評(píng)估過程的關(guān)鍵，Stephen Russo說，SUND&BAELT不僅為Maximo民用基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)了行業(yè)專長和知識(shí)，還貢獻(xiàn)了自己的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。IBM平臺(tái)的目的是提供一種多層次方法，幫助運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施公司了解和利用與其結(jié)構(gòu)有關(guān)的多個(gè)數(shù)據(jù)源。Stephen Russo說，最終目標(biāo)是創(chuàng)造橋梁、隧道和其他交通基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字雙胞胎，使這些公司能夠更快、更明智地做出決策。

一些數(shù)據(jù)將通過現(xiàn)有的報(bào)告、檢查和藍(lán)圖獲得。Stephen Russo說:“今天，大部分?jǐn)?shù)據(jù)都是手工制作的，以紙質(zhì)形式存在，我們將所有這些數(shù)據(jù)數(shù)字化。下一階段是我們可以從物聯(lián)網(wǎng)傳感器中獲得什么，其中一些傳感器現(xiàn)在可能已經(jīng)存在，例如交通監(jiān)視器、為安全而安裝的攝像頭，但這些攝像頭的圖像超出了可以分析的范圍?！?/p>

但他補(bǔ)充說，許多現(xiàn)有結(jié)構(gòu)可能需要配備額外的傳感器和其他儀器，從而可以監(jiān)測(cè)和測(cè)量振動(dòng)、天氣狀況、濕度、熱量、腐蝕、地震活動(dòng)、污染和其他環(huán)境因素。

最后，他承認(rèn)，還有更多有價(jià)值的數(shù)據(jù)可以從其他外部來源收集，比如SUND&BAELT公司使用的無人機(jī)。Stephen Russo說：“今天大多數(shù)檢查都是人工完成的，但是用一架可以在預(yù)定飛行路線上一個(gè)月飛行一次的無人機(jī)來代替這一流程，可以帶來人工檢查無法實(shí)現(xiàn)的圖像和視覺分析。并且能夠看到任何地方的結(jié)構(gòu)變化是至關(guān)重要的”。

盡管像莫蘭迪大橋這樣的災(zāi)難讓人們產(chǎn)生了一種緊迫感，即需要評(píng)估和更有效地管理老舊的民用基礎(chǔ)設(shè)施要素，但SUND&BAELT和IBM公司等公司也著眼于未來，在未來，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和數(shù)據(jù)分析等技術(shù)將從一開始就融入新一代交通基礎(chǔ)設(shè)施。

例如，目前SUND&BAELT正在進(jìn)行Fehmarn Belt Fixed Link項(xiàng)目，該項(xiàng)目計(jì)劃于2028年開放，全長15英里，已經(jīng)被吹捧為“歐洲最智能的隧道”。比亞恩 喬根森說，“我們將在建設(shè)中為Fehmarn Belt Fixed Link配備物聯(lián)網(wǎng)傳感器，以便全天候監(jiān)控所有資產(chǎn)，還將安裝動(dòng)態(tài)稱重傳感器和速度傳感器來監(jiān)控交通，并對(duì)火車和卡車上的熱軸進(jìn)行跟蹤，以避免發(fā)生事故?！?/p>

與此同時(shí)，Stephen Russo表示，IBM將繼續(xù)擴(kuò)大Maximo的民用基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)，增加更多運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營商作為合作伙伴，并擴(kuò)大其技術(shù)合作伙伴名單。他說，該公司希望加深對(duì)哪些類型傳感器需要安裝在不同類型的基礎(chǔ)設(shè)施元件上的理解，并與擁有土木工程專業(yè)知識(shí)的合作伙伴合作，以便能夠確定傳感器的最佳位置以及需要從傳感器收集哪些類型的數(shù)據(jù)。

他說：“查看所有可用的數(shù)據(jù)將會(huì)讓我們了解這種結(jié)構(gòu)正在發(fā)生什么，該怎么做決定將由管理它的運(yùn)營和工程人員來負(fù)責(zé)，但我們?cè)试S他們非常迅速地做出決定?！?/p>