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什么是智慧管养?

专家
2020-10-01 07:27:31     打赏

什么是“智慧管养”?这个我从概念上还没能理解,甚至什么是“智慧”我也对之比较困惑,而智慧城市、智慧管廊、智慧园区、智慧……等等所云就更让我云里雾里啦。其实无论是学理思辨还是做实体工程,基本概念都很重要。

 

假使业主不知道啥是智慧管养,乙方也不知道啥是智慧管养,稀里糊涂地项目落地了,其结果可想而知。另一个让行业比较困惑的基本概念是“项目级桥梁管理系统”和“网络级桥梁管理系统”,在参与相关标准评审时候我建议既然整个行业都稀里糊涂索性把这个概念给去掉,结果部里参会领导说很重要还不能去掉。可见,严谨来讲,基本概念上需要大家达成共识的。我查了查维基百科intelligence辞条,说明如下:

图片000.pngIntelligence has been defined in many ways: the capacityfor logic, understanding, self-awareness, learning, emotional knowledge,reasoning, planning, creativity, critical thinking, and problem-solving. Moregenerally, it can be described as the ability to perceive or infer information,and to retain it as knowledge to be applied towards adaptive behaviors withinan environment or context.“智慧”包括逻辑、理解、自我意识、学习、情商知识(不知咋翻译了)、推理、计划、创造性、批判性思考、解决问题等方面内涵。指获取信息并对之推演,积累成知识,并能够据此调整行为以适应环境和处境。总的来看,智慧是获取信息对其加工形成知识然后据此调整行为适应环境这类行为。

如此,“智慧管养”的行为主体是谁?
如果是“人”,人早就有智慧,既然有智慧建造基础设施就有智慧管养基础设施,管养就是了何必非得提智慧;如果主体是“设施”,比如智慧桥梁,智慧拉索的主体是桥梁和拉索,显然桥梁和拉索具有智慧说不过去;如果主体是某种系统,如桥梁智慧管养系统,这些系统具有感知、推理和决策的能力,这些能力通过传感器、数据采集传输设备以及分析软件来实现,这么理解起来还算比较靠谱。
所以,智慧管养的主体应该是“系统”,是由感知设备、数据采集设备以及分析处理软件组成的用于基础设施管养的“系统”。在某些场合下,“人”可以是系统中的一部分,如人工检测获取数据,然后将数据输入“系统”。“系统”是人造之物,目前来看还不具备“自主意识(self-awareness)”,也不具备自主进化能力,其性能提升还得依靠“人”来实现。
那么什么是“管养”呢?
其实“养护管理”比“管养”较容易理解,这里不对养护管理进行概念解释,只是想问一下,养护管理要解决的“基本问题”是什么?这些基本问题往往是可以数学模型化的。这里为了说明方便,这里以桥梁为例子。
1)针对特定的某座桥梁,什么时候对其进行修理,每次采取什么样的修理方法?这个是桥梁养护管理要解决的最根本性问题,可以分解成几个层面:
①桥梁退化规律是咋样的?其实桥梁退化规律我们只能“半知道”,“半知道”相对的是“全知道”。之所以我们对桥梁退化规律只能是“半知道”一是因为理论水平所限,二是因为所获得的数据所限,理论约束是因为人的认知,数据约束是因为数据获取的成本和能力。
②我们只能在对桥梁退化规律一知半解的条件下对桥梁什么时候维修,每次维修采取什么维修方法做出决策,可见任何决策都是在信息不充分条件下做出的。充分信息条件下是不需要做决策的,决策是因为有不确定性。
③对桥梁维修的决策是有目标函数的,目标函数包括两个方面,安全性和使用性指标,这个往往是规范加以约定;二是成本最小化指标,也就是满足基本要求条件下下尽量节约资源。
④桥梁维修决策往往是基于退化规律在桥梁寿命周期内做出,然而只有优化出的第一次维修才有实际意义。因为下一次维修之前重复进行生命周期优化,而基于的退化模型已经根据获得的增量信息进行了更新update。
这里需要说明的概念是,“全生命周期维修优化”不等同于“全生命周期维修”,后者为前者优化出来第一次维修的“包络图”。
不同的修理方法投入资源不同,能挺多长时间也不同。通车之后的桥梁维修会带来阻断交通社会成本,如果交通量大往往倾向于选择投入资源大但是能挺时间长的维修方式;反之,选择资源投入小挺时间短的维修方式,当然这与可获得的维修预算也有相关性。
桥梁寿命不是确定的,所以在桥梁生命周期后期,是拆除重建还是继续维修,也将需要权衡利弊后加以决断。
2)什么时候对桥梁进行检测,每次检测使用什么检测方法?
①桥梁检测的时间间隔往往是规范规定好的,如“三年一次”,“两年一次”等等,那么这个规范规定的时间间隔是怎么得来的呢?是否需要加以优化呢?
②此外,比如某座桥梁优化的结果是第n年进行维修,而按规范规定,上一次检测是n-2年,下一次检测是n+1年,那n-1年还用不用检测?关键不是检测一次这么点儿的费用支出,而是检测必然获取了新的信息,新的信息update了退化模型,然后维修规划也变了。如何决策?数学算法是什么?
③检测方法决定每次检测成本,如同人看病,大夫是基于听诊器检测后作出判定还是让患者做个CT呢?
有的学者将桥梁维修成本加上桥梁检测成本后在约束条件下求最小化,于是乎生命周期成本分析大行其道,曰LCCA,其实“维修”和“检测”是两个不同求解目标思维函数,前者成本最小化,后者收益最小化,LCCA优化方法结论会误入歧途。做个比对,假如患者去看病,北京协和医院某专家挂号费300元,而协和大门口有江湖游医免费给看,您说患者选择协和大夫还是江湖游医?显然是选择协和大夫。但是LCCA方法有时候优化的结果是选择江湖游医,大家可以体会一下啊。
上面介绍的是“管养”的基本问题,如果将这些基本问题模型化且嵌入程序中去,对比一下开头对智慧概念的理解,就可以说得上是“智慧管养”了。尽管没有那么多高大上,但是确实是抓住了“基本问题”。
智慧管养之下可以嵌套各种“智慧”,比如人工检测之后构件评级可以应用人工智能算法,又比如裂缝识别也可以应用机器视觉识别算法等等。值得提醒的是,无论选用什么智慧算法,我们都需要搞清楚“管养”的基本问题是什么?这是智慧管养最为基本的出发点和落脚点,是智慧管养的“北”,不能一猛子扎进“智慧”中去而忘记了北在何方。
目前从工程实践来看,大量的检测报告还仍然停留在纸上,连数据化还未能全部实现,考虑这个不可忽视的事实,其实“数字化管养”的提法更合乎国情。然而业主着急要“智慧”,乙方投其所好供给大量的“智慧”,形势所迫,拿“数字化管”养偷梁换柱成“智慧管养”交付给业主也算勉强说得过去吧,只要是针对上述基本问题的尝试解答就好。

 





关键词: 什么     智慧     管养     桥梁     检测    

工程师
2020-10-01 23:38:37     打赏
2楼

学到了


工程师
2020-10-01 23:46:52     打赏
3楼

感谢您的分享


工程师
2020-10-02 16:52:04     打赏
4楼

学到了


工程师
2020-10-02 16:54:15     打赏
5楼

谢谢分享


院士
2020-10-04 22:17:07     打赏
6楼

多方面可用的实用知识,谢谢分享,学习了。


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