如何利用物联网改善交通基础设施管理

物联网和相关技术可以帮助交通基础设施管理人员更有效地监控和管理老化结构。

随着物联网技术的使用案例不断出现在运输和物流领域，从车队和货运管理到无人驾驶汽车，另一个潜在用例可能正在该领域车辆的轮子下发展。

交通基础设施——道路、桥梁、隧道、航运港口、机场等——也需要进行管理和监控，以确保持续可用性，更重要的是，确保安全性。随着这些基础设施的老化，这种需求变得更加重要。

例如，美国道路与运输建筑协会（ARTBA）今年早些时候发布的一份报告显示，仅在美国，616087座桥梁中就有47052座被评为“结构缺陷”，需要“紧急修复”。 此外，还有235020座桥梁，有一些与它们相关的非紧急修复需求。此外，同一份报告确定了18842（三分之一）个州际公路桥梁需要修复。

挑战是全球性的。2018年8月，意大利热那亚的莫兰迪大桥倒塌，造成43人死亡。倒塌的原因尚未确定，但已发表的报告，如《卫报》最近的一篇报道称，莫兰迪大桥结构老化，而且受到材料的相互作用，以及污染和气候对桥梁腐蚀的影响。

在那场灾难之后，全世界迫切需要更好地评估民用基础设施的健康状况。物联网可能被证明是这一过程不可或缺的一部分。

建造和运营此类基础设施的公司开始了解物联网如何在其结构的监控和管理中发挥重要作用。丹麦桥梁和隧道运营商Sund&Baelt的资产管理执行董事比亚恩 乔根森（bjarne jorgensen）表示，像Sund&Baelt这样的公司需要升级其基础设施资产管理方式，而利用物联网和分析等新技术是这些升级的关键因素。他说：“我们可以看到，新的物联网技术和大数据分析使基于时间的维护策略转变为预测性维护成为可能，因为我们可以更好地评估资产的健康状况。”

比亚恩 乔根森补充说，这些技术也可以降低基础设施公司进行传统人工检查的成本和时间。他在邮件中说：“………由于难以到达以及桥梁巨大的结构，我们到目前为止已经经历了一次非常昂贵的检查方案（我们正在运营世界上第三大悬索桥）。而通过使用无人机和传感器，可以以更高的质量和更低的成本进行检查。”

比亚恩 乔根森说：“通过在这座桥上增加数据采集传感器，我们可以获得有关电缆和横梁振动的实时信息。今年夏天，我们将开始用无人机拍摄图像，并利用人工智能分析图像，同时对路面进行视频检查。”

为了改进其管理和监控基础设施资产的方法，SUND&BAELT正与IBM公司密切合作。这家丹麦公司以前曾使用IBM Maximo作为企业IT资产管理平台，并且早在4月份，IBM就宣布SUND&BAELT正在帮助IBM开发其最新的IBM Maximo产品组合——IBM Maximo民用基础设施。

IBM物联网认知城市解决方案全球总监Stephen Russo表示，在莫兰迪大桥倒塌后，就有人问IBM是否可以提供技术和工具来帮助查明发生了什么。

他说：“这（桥梁灾难）是启动它的催化剂，当我们开始研究这场灾难的原因，以及世界其他地区的其他基础设施故障时，很明显，大量基础设施正在老化。需要更有效地管理预算，还需要进行风险评估，以确定哪些地方需要尽快进行修复并确定优先次序。我们发现，在这个领域，目前还没有普遍的解决方案。”

Stephen Russo补充说：“虽然像美国道路与运输建筑协会（ARTBA）这样的研究表明，可能需要关注数量惊人的桥梁和其他形式的民用基础设施，但管理这些结构的公司需要更好地了解哪些结构存在最紧迫的问题。仅仅说我们要将它们全部更换是不可行的，因此评估它们的健康状况并能够确定如何优先修复和增强哪些结构是非常重要的。”

数据分析是这一评估过程的关键，Stephen Russo说，SUND&BAELT不仅为Maximo民用基础设施的持续发展贡献了行业专长和知识，还贡献了自己的结构数据。IBM平台的目的是提供一种多层次方法，帮助运输基础设施公司了解和利用与其结构有关的多个数据源。Stephen Russo说，最终目标是创造桥梁、隧道和其他交通基础设施的数字双胞胎，使这些公司能够更快、更明智地做出决策。

一些数据将通过现有的报告、检查和蓝图获得。Stephen Russo说：“今天，大部分数据都是手工制作的，以纸质形式存在，我们将所有这些数据数字化。下一阶段是我们可以从物联网传感器中获得什么，其中一些传感器现在可能已经存在，例如交通监视器、为安全而安装的摄像头，但这些摄像头的图像超出了可以分析的范围。”

但他补充说，许多现有结构可能需要配备额外的传感器和其他仪器，从而可以监测和测量振动、天气状况、湿度、热量、腐蚀、地震活动、污染和其他环境因素。

最后，他承认，还有更多有价值的数据可以从其他外部来源收集，比如SUND&BAELT公司使用的无人机。Stephen Russo说：“今天大多数检查都是人工完成的，但是用一架可以在预定飞行路线上一个月飞行一次的无人机来代替这一流程，可以带来人工检查无法实现的图像和视觉分析。并且能够看到任何地方的结构变化是至关重要的”。

尽管像莫兰迪大桥这样的灾难让人们产生了一种紧迫感，即需要评估和更有效地管理老旧的民用基础设施要素，但SUND&BAELT和IBM公司等公司也着眼于未来，在未来，物联网、人工智能和数据分析等技术将从一开始就融入新一代交通基础设施。

例如，目前SUND&BAELT正在进行Fehmarn Belt Fixed Link项目，该项目计划于2028年开放，全长15英里，已经被吹捧为“欧洲最智能的隧道”。比亚恩 乔根森说，“我们将在建设中为Fehmarn Belt Fixed Link配备物联网传感器，以便全天候监控所有资产，还将安装动态称重传感器和速度传感器来监控交通，并对火车和卡车上的热轴进行跟踪，以避免发生事故。”

与此同时，Stephen Russo表示，IBM将继续扩大Maximo的民用基础设施业务，增加更多运输基础设施运营商作为合作伙伴，并扩大其技术合作伙伴名单。他说，该公司希望加深对哪些类型传感器需要安装在不同类型的基础设施元件上的理解，并与拥有土木工程专业知识的合作伙伴合作，以便能够确定传感器的最佳位置以及需要从传感器收集哪些类型的数据。

他说：“查看所有可用的数据将会让我们了解这种结构正在发生什么，该怎么做决定将由管理它的运营和工程人员来负责，但我们允许他们非常迅速地做出决定。”