高速公路智慧养护管理系统设计探析

随着我国高速公路网络的快速扩张，通车年限与重载交通量的持续攀升导致道路服役性能加速衰减。为确保路网可持续发展，必须构建建设、运营、养护三位一体的协同机制，方能有效提升基础设施整体品质。通过数字化技术赋能高速公路管理体系，打造涵盖智能巡检、运营监管、养护作业、状态监测的智慧化平台，实现对路网运行状况的全方位掌控，为公众创造更优质的出行服务环境。针对当前养护管理面临的痛点，本研究创新性地开发了智慧养护管理平台及移动巡检应用程序，运用信息技术手段革新传统养护模式，显著提升养护管理效能。

1 高速公路养护管理中面对的挑战

1.1 养护的及时性难以保证

作为国家交通网络的核心组成部分，高速公路在推动经济增长和社会进步方面发挥着不可替代的作用。在经济快速发展的背景下，特别是沿海经济繁荣区域，为确保道路始终保持优良技术状态，保障行车安全与通行效率，道路养护部门需要及时采取预防性措施并处理各类路面问题。传统养护模式从病害检测、状况评估、方案设计到封闭施工，整个流程耗时过长，不仅威胁道路安全性能，还显著降低了运营效率，给养护管理工作带来巨大挑战。

1.2 环保与可持续发展要求

在推进可持续发展战略的背景下，高速公路养护工作面临着绿色环保与低碳减排的双重挑战。当前行业广泛采用的生态友好型沥青材料，以及具有节能降噪特性的新型路面结构技术，不仅体现了环保理念，也成为降低养护成本的有效手段。但如何在确保道路功能完整性的前提下，最大限度地减少对生态环境的影响，实现工程维护与自然环境的协调发展，已成为高速公路管理部门亟待攻克的技术难题。

1.3 养护工作量大且复杂

高速公路因其里程长、覆盖范围广的特性，客观上加大了养护工作的强度。特别是在季节更替和气候变化等复杂环境因素作用下，例如冬季暴雪覆盖路面引发的冻融循环损害，夏季高温导致沥青路面软化等问题，都需要养护部门因地制宜地制定专项维护计划。现代科技的发展为行业带来了先进的养护机械和检测仪器，这些设备虽然提升了养护作业的技术含量，但同时也使养护管理体系变得更加复杂。这种技术升级在提高效率的同时，也对养护人员的专业素质提出了更严格的要求，使得养护管理工作面临新的挑战。

2 高速公路智慧养护管理系统设计

2.1 智慧高速移动巡检 APP

① 采用当前行业通用的 MVVM 架构范式与多平台兼容技术方案，应用程序基础框架同时适配 Android 和 iOS 操作系统。运用 Vue.js 结合 Uni-app技术栈构建视图模型分离架构与跨平台业务逻辑，地理信息交互模块选用Leaflet 开源 JavaScript 组件库，时间日期处理功能通过 Dayjs 工具库实现。② 系统架构具备公网与专网数据交换能力。当网络连接异常时，巡检数据自动存储至移动设备本地存储空间，待网络恢复后系统将自主完成数据同步至后台服务器。高速公路设施巡检所需技术文档预先存储在移动终端本地，可通过应用程序功能直接查阅，其余辅助信息则需通过网络向后台管理系统发起请求获取。

2.2 高速公路养护管理信息系统

在道路维护作业中，各类工程机械的配置与使用需建立全流程监管机制。为提升道路养护效能，可构建以下基于微服务的管控平台架构。该架构以 Spring-Cloud 技术栈为核心组件，配合 Redis 集群提供数据缓存功能，实现从数据库快速提取信息并暂存至缓存系统，既缓解了数据库存储压力，又提升了服务响应效率。当遭遇高频数据读写需求时，传统 MySQL 数据库容易面临性能瓶颈，导致查询延迟甚至系统瘫痪，此时可实施读写分离的负载均衡方案来优化系统性能。具体而言，主从服务器分别承担数据写入与读取职能。此外，在道路养护管理体系中，k8s（开源容器编排系统）作为底层支撑平台，通过虚拟化服务器资源，实现对各类微服务模块、服务实例及数据库的统一管控，不仅降低了运维复杂度，还大幅提升了系统

的自愈性能。

2.3 智能病害识别与上报模块

养护人员携带移动终端（手机/平板 ）开展日常巡查，APP 调用设备摄像头，结合深度学习算法（如基于卷积神经网络的图像识别模型 ），自动识别路面裂缝、坑槽、沉陷等病害。以裂缝识别为例，系统通过图像灰度化、边缘检测、特征提取，对比病害数据库，精准判定裂缝类型（横向、纵向、网状 ）与等级（轻微、中度、严重 ），同步测算长度、宽度等参数，替代人工测量，识别准确率达 90% 以上 。

识别病害后，APP 自动关联地理位置（通过 GPS 定位，误差≤5m ）、道路桩号、所属养护单元等信息，生成标准化病害记录。养护人员可补充文字描述（如病害周边环境特征 ）、上传现场照片/视频，点击“上报” ，数据实时同步至系统后台，触发养护任务流程。从发现病害到完成上报，耗时压缩至 3 分钟内，大幅提升信息采集效率。

2.4 任务派工与调度模块

系统后台接收病害上报信息后，依据预设规则（如病害类型 - 处置工艺匹配库、养护班组作业范围 ），自动生成养护工单。工单包含病害详情、处置标准（如坑槽修补需采用的材料配比、压实工艺 ）、完成时限、关联预算等内容。通过 APP 推送至养护管理人员终端，经审核（可设置多级审核或自动派工 ），快速派发至对应施工班组，实现“发现 - 派工” 流程自动化，响应时间缩短至 10 分钟内。

APP 实时显示各养护班组位置（基于 GPS 定位 ）、在途任务、人员/设备状态（如压路机是否闲置、班组人员数量 ）。当突发大规模病害（如连续长距离裂缝 ）时，系统自动评估班组作业负荷，智能调度就近、闲置班组协同处置，优化资源配置。同时，支持人工干预调整派工，保障复杂场景下任务合理分配，提升应急处置效率。

2.5 养护过程管控模块

施工班组接收工单后，APP 推送标准化作业流程，以步骤化指引（如坑槽修补：切边 $$ 清槽 $$ 填料 $$ 压实 $$ 养生 ）、动画演示、关键参数提醒（如压实度需 ≥95% ），规范操作行为。作业时，通过 APP 上传关键工序照片（如清槽后基底、填料分层压实影像 ），系统自动核验是否符合工艺要求，若存在偏差（如填料厚度不足 ），实时预警并推送整改建议，从源头把控养护质量。

APP 自动采集养护过程数据，包括材料使用量（通过智能传感器对接拌合站，统计沥青、碎石消耗量 ）、工时（记录班组签到、签退时间 ）、设备运行参数（如压路机振动频率、碾压次数 ）。病害处置完成后，上传前后对比照片、验收单（含 GPS 定位、验收人员签名 ），数据同步至系统形成完整养护档案。管理人员可通过 APP 追溯任一病害处置全流程，为质量评估、成本核算提供依据，实现“计划 - 执行 - 验收” 闭环管理。

结论

通过以上分析可以得出，本研究依托信息化管理平台，研发了高速公路智能化养护管理解决方案及移动巡检应用程序，从技术实现和功能设计的维度阐述了智能化养护系统的构建理念。在当前发展背景下，将互联网等新兴技术应用于高速公路养护管理，不仅能规范养护作业流程，还可实现养护项目的全流程管控，显著提高工程养护质量，为行业的长远发展注入新动力。

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