开源基础设施全寿命信息集成共享平台带领中国智慧城市技术走向世界

原标题：推着智慧“小车”给全世界的地下管网做“CT” 给同济大学点赞！

一台如同超市推车大小的手扶车，配上电脑和传感器，当它置身于地铁隧道之中时，周围的一切尽收“眼”底：哪里有细微的裂缝，哪里有轻声的渗漏，哪里的电路有老化迹象……全部在掌握之中。同济大学土木工程学院李晓军牵头的城市地下基础设施全寿命安全状态快速采集技术与设备研发，近日荣获2017年度上海科学技术奖技术发明奖一等奖。正是在这项技术发明的基础上，同济大学已发布世界上首个自主研发的开源基础设施全寿命信息集成共享平台。

↑ “小设备”在地下管网检测中发挥了大作用 来源/同济大学课题组提供

传统技术难适应新要求

“我们用智能化的手段，为城市地下基础设施实现了全覆盖的‘望、闻、问、切’，一台设备可以诊断地下设施的全部安全隐患及寿命”，李晓军教授如此解释他的这项技术。

中国的城市化近年来飞速推进，地铁、隧道、城市管网等城市地下基础设施日益增多，其建设与运营全寿命安全状态倍受关注，亟需对其进行高效监测、检测和评估。然而，在我们的日常生活中，却常常出现这样的尴尬：这几天铺水管，过几天又修煤气，由于分属不同的公用单位，道路时时被“开膛破肚”影响出行。显然，传统的管理体制和技术已经不适应城市基础设施的安全需求。

误差率达国际领先水平

李晓军介绍，他的这套“全寿命安全体系”共分三个层次，首先是拿出解决方案，拿出了非接触监测技术。他的团队针对建设期地下基础设施，创新性地发明了复杂环境下基础设施施工工况图像遥测技术，部署灵活，误差率小于2%，开挖深度测量误差小于5%；发明了隧道施工图像亚像素、人工智能提取技术，解决了烟尘潮湿环境下隧道开挖面信息精细化采集的难题，能够自动精细化识别结构面几何信息、围岩质量和岩体地质强度指标GSI，误差率达到国际领先水平。

“小车”会“十八般武艺”

有了技术，还要拿出设备，靠什么设备去进行非接触监测呢？其次，他的团队就开发出那款地下隧道内的手扶车，它具备了地下结构特征识别高精度快速检测成套技术，突破了现有隧道病害检测精度不足、覆盖不全、人工识图的难题。别看车不大，却“十八般武艺，样样精通”，它采用特征识别、亚像素识别技术，将隧道衬砌裂缝测量精度由0.2毫米提高到0.1毫米，并且实现全自动化检测裂缝、接缝、渗漏水等多种指标；它同时采用无累积误差的高精度定位技术、窄波段红外图像高速采集技术、特征识别与机器学习技术，解决了移动状态下定位、高速成像以及多指标病害检测的难题。

构建一个智慧服务平台

最后，李晓军将技术、监测结果等信息汇集起来，构建了一个智慧服务平台，该平台制订了地下基础设施的统一数据标准，达到了地下基础设施勘察、设计、施工、监测与养护全生命周期数据的集成管理，通过统计分析、空间分析、数值分析等数据分析技术，实现了地下基础设施的智慧决策与服务，填补了国际上的空白。

据介绍，该成果已成功应用于上海、南京、广州、沈阳、南昌、昆明等地区的越江隧道、地铁隧道等众多大型城市地下基础设施的建设和运营中，如上海长江隧桥、上海轨道交通12号线、南京地铁、南昌地铁、沈阳地铁等工程。近三年产生直接经济效益 2030万元，间接经济效益 13700万元，合计创造经济效益 15730万元。

建联盟为智慧城市铺路

让李晓军兴奋的不仅仅是这项技术产生的效益，更让他激动的是，依托这项技术发明，同济大学建立了第一个“中国智慧基础设施联盟”，同时发布全球第一个自主研发的开源基础设施全寿命信息集成共享平台。联盟内有中国企业，也有国际企业，可免费使用平台信息。平台则如同基础设施的“网上超市”，能够实时、高效、完整地整合工程中的信息流，基于统一数据标准，融合图形数据和工程数据，并借助先进、高效、准确的数据采集技术和强大、快速、稳定的数据处理核心，实现工程管理上的分析、应用和决策一体化功能，进而推进工程大数据的共享和挖掘，最终确保工程信息流全寿命周期下的完整畅通。

李晓军说：“这意味着，我们这项成果是为真正智慧城市铺路。而当它在国外某著名大都市落地生根的时候，标志着不仅有‘中国制造’、‘中国智造’，更有中国技术走向世界。”