道路与桥梁作为物流交通的重要载体，是安全工程的重点建设对象。加强城市道路安全监测，提高路面病害识别速率，完善路面情况数据是建设生命线工程的重点、要点、难点。我校交通与土木工程学院“虹固长通”团队利用无人机与巡检车结合，搭配高精度相机和传感器，结合自主研发的数据处理技术和先进的图像识别手段，研发出“三位一体”的路面健康监测系统，精准解决道路安全痛点，让路面病害无处遁形，打造城市道路上的“智慧眼”。不久前，该项目获得第五届全国智慧城市与智能建造大学生创新创业竞赛一等奖。
“有需求就能有技术”
“一座桥梁每个月的监测数据经常会有几百个G。”团队成员、工管223班曹玉钱说道，“我们就想利用人工智能技术，探索出一种数据自动化处理技术。”现行的监测技术缺乏针对性，城市桥梁群有大量数据难以快速处理。此外，错误数据、无用数据混杂其中，需要大量人工资源参与分析，传统监测工作量十分繁重。
如何保障数据的准确性，是团队遇到的“拦路虎”。团队利用matlab编程实现对数据自动化存储，再利用小波重构等技术对庞大的数据进行重构，筛选，保留真正有用的，适配的数据，结合计算机多核处理器提高自动化处理速度，监测分析效率有了质的飞跃。
研究道路和桥梁安全至关重要，直接关系到公众生命和财产安全的城市生命线。道路坍塌磨损的主要原因往往来自于车辆超载，而桥面维修成本有时高达上百万。团队成员们在提高监测数据处理效率的同时，还思考着如何将系统功能变得完善。“我们不能只做到识别，预防才是最有效的解决办法。”土木224班陆玠宇介绍道，交管部门为了使用车辆的动态称重系统，通常在桥面上配备了传感器。“我们利用动态载荷反演理论，只需要用到简单的应力应变、加速度传感器就可以实现超载车辆的识别。”该方法可以实现对高速运行状态下车辆的轮轨力进行预测，通过传感器得到的压力值，转变为负载重量数据，利用监测桥梁变形等响应，从而得出路过车重，相比较原动态称重系统，成本可降到原来的百分之60到80。再与交管部门达成合作，利用摄像头实现双轨监控，对超重车辆进行针对性管控。
不仅如此，针对摄像头识别到的路面病害，成员们还加入了道路养护的建议提供功能。在联合产业的需求下，研发了一套集申报、养护、评估等多功能为一体的系统，实现道路病害识别、养护任务派发，维修结果评估等功能。团队再巧妙将无人车和巡检车结合，实现“有路就能测”的全覆盖监测模式。利用智慧力带动生产力，最大发挥人工智能服务的工作效能，把专业人才放在针对性岗位，做到“望、闻、问、切、诊”的完美闭环，为城市道路诊断号脉。
“从0到1再到优”
保证系统对路面病害识别的精确程度是团队主要关心的技术指标。进行深度学习的自研系统数据库就像是一块海绵，通过吸收理解成员们自己采集的路面常见病害，学习标注、分类、识别等功能。“那时候刚好是暑假，每次出去都是下午两三点，回来衣服全是湿的。”数据填充阶段是团队成员们最艰苦的时光。“我们当时也有想过要放弃。”陆玠宇回忆道，“但是我们投入了这么久的时间，总不能让这个项目沉没。”从早上七点到凌晨两点，上万张病害图标注，数据集一天天丰富起来，“当时都有点魔怔了，在路上看到一些缝隙都想把它圈起来。”团队成员们笑着说。
科研之路往往不是一帆风顺的，随着案例越来越丰富，团队成员们逐渐发现，随着数据的增多，识别系统的优化涨幅越来越慢，“扩充案例的方法已经不能满足让精度大幅度提高了。”虽然此时模型监测的准确率已达40%，远超现有的相关技术水平，但大家还是不满足，“我们希望更精确一点。”
团队成员们不断查阅文献资料，决定从改进模型入手，添加对识别效果有提升的注意力机制模块，进行多组实验对比，再同时对注意力机制进行改进，双管齐下。截至目前，各项各类识别指标最高已能达80%，完美达到了联合企业单位的预期要求。
除此之外，在精进技术的同时，团队还对初始监测方案进行了大幅度调整，引入更高精度的传感器、优化数据传输和处理流程，以增强系统的自我诊断能力……耗时三个月，最终确保了监测系统能够在各种环境条件下稳定运行，能准确反映桥梁的实际状态，并将系统成功投入联合企业使用，收获了一致好评。
“做都做了，那就要做到最好。”虹固长通团队从社会需求为切入点，以降本增效为目标，自研识别-分析-处理三位一体的路面病害识别养护系统，不断加强自动化，提高智能化，实现从零到一再到优的三级跳突破。
“竭尽所能，为城市号脉”
项目平台自建成以来，不断优化创新，贴合市政设施的日常养护工作，助力城市生命线工程的高品质建设，现已保障城市桥梁群健康运行4年，年均处理病害4.5万起，设施养护作业效率和品质大幅度提升。平台出具季度、年度、特殊事件报告100余份，支撑管养工作决策及应急指挥调度，成功开展多次联合治超实践。
“这是一个充满活力与创新，多样与团结协作的特质团队。”指导老师项子儒骄傲地评价道。团队成员分别来自工程管理、土木工程、数学统计等不同专业，他们各司其职，充分发挥着专业知识水平。
在将想法落地实践的过程中，团队遇到了不少阻碍。“印象最深的就是将桥梁健康监测技术与实际工程项目相结合。”工管222班金晶说。项目初期，由于市场调研不足，导致计划缺乏数据支持。“我们积极进行分工合作，各自负责不同领域的市场调研，采用问卷和访谈等方法，逐步完善市场分析。”研23土木工程王文森介绍了他们的解决方案。“我们不仅克服了备赛中的各种挑战，还在合作中建立了深厚的友谊和信任。”王文森笑着说。
回忆着第五届全国智慧城市与智能建造大学生创新创业竞赛结果公布当天的场景，曹玉钱依旧激动无比，“这不仅是对我们团队辛勤努力和卓越成果的认可，更是对我们在道路和桥梁安全领域持续研究与创新的激励。”以赛促练，以练促学，虹固长通团队将在未来的研究和实践中继续前行。谈及未来规划，曹玉钱表示，“我们会对系统不断打磨，添加更多的路面病害数据案例，让数据库更加丰富。”除此之外，团队还会关注存于地表之下的隐藏病害，从自动化、全面化、精确化等多个层面关注路面病害的监测和养护，为智慧交通领域的发展贡献更多力量。
（校报学生记者 钟钰婷）
