科普微课堂 | 拥抱人工智能新时代
时间：2022年11月29日
随着我国公路交通建设30多年来的快速发展，公路总里程已达528万公里，形成了以高速公路为骨架、普通干线为脉络、农村公路为基础的全国公路网。包括各种结构的桥梁共有73.53万座，其中,大型、特大型桥梁70000多座。特别是长大公路隧道的数量快速增加，据统计，截至2021年底，我国公路隧道数量达到23000多处，总里程近25000公里，其中特长隧道和长隧道占比超过70%。可见，全国公路交通路桥隧的养护管理任务是极其艰巨的。
20年前，一位美籍华人工程专家拜访交通部长黄镇东时说：“部长先生，您用多少投资建设了您的庞大的公路网，您就要用同样多的资金作维护保养”。也就是说，维护保养需要的资金，一点也不能少于建设的投入。事实证明，那位美籍华人工程专家所说的话是符合实际的。公路维修保养所需大量资金和维护技术成为公路行业面临的一大难题。特别是公路隧道的维修管理，涉及结构复杂，技术门类多、难度大等难题，普遍存在管理人员技术能力不足、人力少、解决问题不及时的问题，加上管理成本高、事故风险大等困扰，隧道的养护和管理，一直是公路养护的重点和难点。
然而，随着人工智能、大数据、物联网、云计算等技术的兴起与发展，各类智能设备、信息终端、系统平台等都会产生海量的数据，加之智能便捷化的先进技术逐渐渗透到交通行业的管理应用中，人工智能在国内交通领域的成果转化和应用技术便应运而生。
人工智能是指机器执行人类能够轻松完成的感知、推理、学习和解决问题等认知功能的能力，人工智能被世界经济论坛视为最具创新能力的新兴技术之一。过去20年以来，由于互联网产生的海量数据的可用性，人工智能在全球范围内获得了关注。物联网、大数据、计算机视觉、自然语言处理等各种技术支持的机器学习算法的强劲增长，使人工智能机器人迅速进入公路交通养护和管理行业。
公路隧道国家工程研究中心有一支多学科交叉融合的公路交通机器人研发团队，其中包括计算机视觉、机器人本体、电力电子、大数据分析、深度学习算法、软件工程、装备测试等多学科研发人员。多年来，该团队以公路隧道作为研发智能系统依托对象，结合韧性隧道理念与机器人AI技术，研究了隧道系统状态的动态感知、分析与理解、系统控制与干预等技术难点。攻克了“城市典型交通基础设施运维安全关键技术”、“长大公路隧道突发事故应急处置关键技术与装备”、港珠澳大桥“跨海集群设施服役状态评估及智能维养技术与装备”等国家十三五、十四五的重点研发课题，解决了项目中有关特种机器人装备的技术研发攻关，以及承担了重庆、广西、浙江等省市机器人重点专项研发项目、自然基金项目等关键技术的研发。依托于国家重点研发计划多个国家级、省部级重大科技项目支撑，研发团队与国内多所高校顶尖机器人技术研发团队建立了长期合作关系。
经过持续多年的开发和探索，该中心在隧道场景下的架空轨道机器人、移动机器人、视觉检测、机器人运动控制、定位导航与路径规划等关键技术方面进行了攻关，形成了特种机器人的关键技术沉淀积累和系列化成果，多项研发成果获得中国公路学会、交通运输协会等颁发的科技进步一等奖。
针对公路隧道灯具养护作业，该中心成功研发世界首创隧道灯具清洁专用机器人，可替代人工实施隧道灯具自动清洁，提高10倍作业效率，提升灯具清洁效果，提升隧道照明系统的健康程度。机器人可实现两公里每小时低车速稳定不中断连续作业，自动识别灯具并统计数量，自动定位灯具位置，精确定位后自动清洁，清洁所产生的灰尘自动吸收，清洁完毕后自动评价清洁效果。传统的交通行业也正积极拥抱人工智能新时代。
公路隧道多功能清洁机器人
（撰稿人：关书敏、李文锋）
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