新一代信息技术在试验检测中的应用综述＊

张好杰，李 玲

（甘肃省交通科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730070）

1 应用背景

公路交通作为交通运输的重要组成部分，交通信息化、智能化及智慧化已成为未来公路交通发展的趋势之一，试验检测作为交通建设工程质量检测的最有效方法，对公路工程建设起着至关重要的作用，试验检测数据的标准化、信息化直接影响公路工程质量管理水平[1]。

2019年交通运输部质量监督局修订了《公路水运试验检测数据报告编制导则》（JT/T 828—2019），新标准修订后增加“公路水运试验检测数据报告应格式统一、形式合规，且宜采用信息化方式编制”[2]。在标准化和规范化的基础上实现信息化，为数据报告的信息挖掘和大数据应用提供必要条件有着更为现实的意义。

2019年12月交通运输部印发了《推进综合交通运输大数据发展行动纲要（2020—2025年）》，以下简称《纲要》。《纲要》指出，推进第五代移动通信技术（5G）、卫星通信信息网络等在交通运输各领域的研发应用。交通运输部明确提出大力支持试验检测机构技术进步。支持采用智能技术、无损检测技术、数据自动采集技术以及信息化、大数据等技术，提高检测数据的准确性、及时性和分析判定的可靠性。积极推动成熟检测监测系统和高效检测技术的推广和应用，形成检测技术进步的社会推动力。

随着试验检测仪器设备的不断升级更新，不少试验检测设备数据可以直接导入电脑或自动打印，电子记录的有效性得到广泛认可、新技术与试验检测实际生产业务场景深度融合及科技研发与创新工作融入生产实践，新型技术与传统行业的深度融合，必将促使传统行业在多方面取得高质量和高效率的发展。

2 新一代信息技术现状

2.1 5G技术

5G不同于早期的2G、3G和4G，5G网络是数字蜂窝网络，在这种网络中，供应商覆盖的服务区域被划分为许多被称为蜂窝的小地理区域。5G网络的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10 Gbit/s，比当前的有线互联网要快，比先前的4G LTE蜂窝网络快100倍；另一个优势是较低的网络延迟，低于1 ms，而4G为30～70 ms。随着5G技术的逐步成熟，5G技术将推动移动互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等关联领域裂变式发展，在交通、制造业、金融、教育等行业赋予新应用。5G网络高传输速率使它可以提供实时数据、监控、跟踪，促进物联网设备的采用。

2.2 北斗技术

北斗二代卫星导航系统于2020年组网成功，中国研制的北斗卫星导航系统区别于GPS的特征在于，北斗卫星较GPS多3颗中轨道卫星，即27颗中轨道卫星，此外还有5颗静止轨道卫星和3颗倾斜同步卫星，北斗还具有GPS不具备的短报文通信能力。目前，北斗卫星导航定位系统能提供授时、定位和测速服务，授时精度50 ns，测速精度0.2 m/s，定位精度为10 m。

北斗卫星定位系统同时具备定位与通讯功能，无需其他通讯系统支持，覆盖中国及周边国家和地区，24 h全天候服务，无通信盲区。它是我国自主研发的系统，高强度加密设计，安全、可靠、稳定。北斗卫星导航系统是助力实现交通运输信息化和现代化的重要手段，随着交通的发展，高精度应用需求加速释放。北斗系统广泛用于导航、定位、监测、短报文、时间基准等功能。

2.3 区块链技术

区块链可以看作基于互联网的分布式账本技术，与传统的中心化、集中式网络架构不同，区块链对中央服务器的概念加以弱化。在整个区块链分布式网络中，各个节点不再区分服务器和客户端，不同节点都可以向其他节点请求服务，也可以提供服务。节点之间能够直接交换资源，而不需要通过服务器进行桥接。这样，处于区块链网络中，不同用户之间就能够直接实现资源的分享和利用。区块链网络是动态的，在这个网络中，不断有新节点加入和原节点退出。区块链推翻了传统的记录模式，数据信息不再由单个机构记录，而是由网络中的每个节点共同参与记录。利用区块链分布式存储不可篡改数据的特质，能够解决现有交通系统中的诸多问题。区块链技术的逐步应用，与互联网、云计算、大数据、物联网等先进技术进行有效结合，将同行业信息加以整合，进行大数据的实时、准确、高效分享交换，在分布式算力和网络资源的共享下，形成有效的信息化管理和使用闭环。

2.4 智能检测技术

智能检测技术是一种尽量减少人工的检测技术，基于多种先进的传感器技术，易于同计算机系统结合，在合适的网络传输下，自动完成数据采集、处理、特征提取和识别，以及多种分析与计算，是将计算机技术、信息技术和人工智能等相结合而发展的检测技术。

在公路工程试验检测中，进行信息化智能化管理能够让运作透明化得到有效保障，还能够减少人为因素，这样可以确保其结果的准确性、可靠性、公平性。因为人为操作在一定程度上存在主观性，通常和真实结果之间具有一些差异，通过公路工程试验检测的信息智能化管理，能够多角度确保数据的准确性和可靠性。

公路工程试验检测的信息智能化管理，是通过连接数据库来远程控制的，经过一系列数据对比，进行科学合理的趋势预测，对公路工程的质量进行全面管理。随着高速公路的飞速发展，对公路试验检测技术提出了更高要求。有了高科技融合，可以让公路工程试验检测信息智能化更好地得到实现。

北京建筑材料检验研究院有限公司混凝土抗压智能实验室是北京地区首家工程领域采用智能测试系统进行试验的检验检测认证机构。混凝土抗压强度智能检测机器人采用模块化设计，主要用于工程用混凝土试块的测试，拥有自动定位、识别、取样、采集样品信息等功能，能够自动完成整套测试流程，并自动区分合格与不合格样品。该系统配备自动清扫装置，以确保试验平台整洁，同时配备监控系统，清晰记录每组样品的试验过程，以便随时调取溯源。智能测试系统替代传统人工方式进行混凝土试块抗压强度试验，大大降低了人工成本，大幅提升了试验效率。

中路交科（江苏）检测科技有限公司开发了移动式智能检测终端，满足了室内检测、现场检测等不同使用场景下试验数据自动采集及上传的需求。移动式智能检测终端整机采用全封闭式设计，具备防水、防尘、防摔功能，满足户外工程检测工作环境的需求，集成4G及蓝牙通讯模块，可接入沥青类、沥青混合料类、矿粉类、集料类、无机结合料类、现场检测类、无损检测类智慧型试验检测设备，进行试验数据采集、传输、计算与分析，实现检测数据实时在线，兼具定位、人脸识别及影像拍摄功能，多渠道保证检测数据的真实可靠。

移动式智能检测终端的研发及应用，解决了单一试验检测设备与系统平台交互对接以及试验检测过程中人工记录数据可能出现的读数误差等问题，实现了试验检测过程的远程控制及检测数据的实时采集与上传，保证了检测数据的真实有效性，为工程质量的提升保驾护航并提供了数据支撑。

3 新技术在试验检测中的典型应用场景

当前甘肃公路工程试验检测的信息智能化管理中60%的检测机构纯粹依赖人工，相关人员的认识不够充足、工作效率比较低下。省内于2018年建立了甘肃省智能监控系统并发布了《甘肃省公路建设项目质量安全智能监控标准化指南》，智能监控系统作为甘肃省公路建设项目统一信息化管理平台，利用互联网、物联网及大数据技术，针对施工过程中的监控及中心实验室的标准化建设，对工程建设的关键部位、关键环节的质量安全信息数据进行采集和智能远程监控，提高省内公路建设项目的监管力度和管理效率，但在现场检测、交竣工验收检测等方面还未形成成熟的应用系统。公路工程现场试验检测的信息智能化管理迫在眉睫，通过数据采集处理水平与信息智能化管理水平的提高，把信息智能化在公路试验检验当中所具有的作用充分发挥出来。

3.1 5G北斗技术在智能检测终端中的应用

按照 《公路水运试验检测数据报告编制导则》（JT/T 828—2019）对数据报告的信息化管理要求，开发简单、易操作、高效可靠现场采集终端，利用5G的高传输速率、低延时、低功率海量连接的特点将数据实时传输至数据中心，后方数据分析人员可以第一时间获取真实可信的现场检测数据，并通过北斗技术精确定位监测、远程协同、有效提高试验检测工作的准确性、安全性和易用性。终端采用诸多信息化技术处理记录表，提高试验检测工作效率。

依据智慧终端的原始观测数据采集主要有以下几种情况：

（1）对于自动检测设备，其产生的原始电子数据直接导入终端软件，由终端软件自动计算并输出试验检测结果，原始电子数据及试验检测结果传输至后方平台并存档，如平整度数据，利用北斗确定好电子数据的输入位置，对产生的原始电子数据直接进行电子存档。

（2）对于已具有或通过改造后具有数据自动采集功能的仪器设备，其产生的原始电子数据自动传输至软件，由终端软件自动计算并生成试验检测记录表。保存签字后的原始电子数据及试验检测记录存档。

（3）对于自带打印的仪器设备，可将打印的数据记录签字后进行电子存档。

（4）对于只能人工读取的原始观测数据，应如实完整记录，并将原始观测数据拍照或手工录入终端软件，由软件自动计算并生成试验检测记录表。在标准化和规范化的基础上实现信息化，配合5G、北斗等新技术，使“检测数据更加真实可靠”“更具溯源性”。

3.2 区块链在交通产品抽检、智能交通中的应用

区块链技术的去中心化、公开透明、不可篡改、可证可溯等特点，非常契合解决目前质监大数据系统缺少产品全过程数据、不能满足产品质量全过程追溯的问题。针对目前交通产品抽检中存在的公信力不足等现状，通过分析交通产品抽检全过程存在的主要风险点，结合区块链技术的特性，将区块链技术应用于检测机构实际业务场景，消除抽检工作中可能出现的质量安全风险，实现全过程重要节点信息的不可篡改、全员共享，并提供从结果到源头的可追溯性，避免监督过程中的质疑、矛盾和纠纷，有效提高各参建单位的工作效率和工作质量。

智能交通系统与区块链技术对接，其基本功能表现在区块链技术与大数据技术在智能交通系统的各个环节上进行对接，包括交通数据采集、数据提供、数据流通等与数据直接相关的业务内容，交通系统大数据基础设施服务（数据存储、传输、清洗、脱敏等）、大数据分析服务以及大数据应用服务等产业。充分利用区块链的信任机制，防止数据篡改，保证数据的安全可靠性。

3.3 无人机、机器人、人工智能在巡检中的应用

为了更好地服务于公路工程试验检测、施工现场巡检以及道路沿线养护巡查等业务，运用5G、AI技术、无人机智能机库技术与无人机智慧巡检云平台的融合，开发基于无人机智能感知技术的公路工程智慧巡检系统，实现无人机在精准航线规划下的自动巡检，研究数据的可视化和智能分析方法，提升公路工程巡检工作效率。

通过运用人工智能、物联网、大数据等前沿技术，打造高速公路运维管理现代化智能设备，运用于公路桥梁、隧道、服务区等多个场景。如在隧道上方设置固定轨道，开发基于多传感器的巡检机器人，用可控速度在隧道进行巡检作业，自动进行环境监测、事件监测、视频采集等，并将突发情况及时上传至隧道运行平台，同时自动进行提醒和报警，并伴有声光警示。如隧道内突发紧急情况，将在第一时间内采集现场音视频信息、环境参数等数据，并自动发出报警，还可用于隧道内重要设施设备运行工况的视频辅助确认，减少人工日常巡检频次，为高速公路智慧隧道的管养提供智慧化、一体化的解决方案。

4 总结

随着新一代人工智能相关学科发展、技术创新、软硬件升级等整体推进，人工智能在检测领域的应用深度和广度必将进一步拓展。面对新形势新需求，检测人员不应该忧虑是否“饭碗不保”，而应主动求变应变，学懂用好先进的人工智能核心技术，降低重复劳动和机械劳动强度，提高自身的工作水平和经验，开发更先进的检测方法和技术，推动我国检测技术整体水平实现跨越式发展。