一种基于BIM的钢结构桥梁信息化运维系统及处理方法技术方案

本发明专利技术属于建筑技术领域，公开了一种基于BIM的钢结构桥梁信息化运维系统及处理方法，对桥梁的状态信息进行采集，使运维信息数据格式化，完成运维信息的第一次重构，实现从三维向二维的转变；存储桥梁状态信息并建立结构健康状态核心指纹库；并从安全性、经济性、可持续性、防灾性能方面对桥梁的服役状态与运维方案进行评估并给出评估报告。本发明专利技术相较于传统运维系统的信息创建过程更加的全面、完整；本发明专利技术可视化特征亦可以对运维信息进行可视化处理，帮助运维人员结合可视化图形快速读取信息；本发明专利技术结合BIM技术自身的信息技术优势，实现与云技术的双向对接，对海量的运维数据进行云存储处理，降低运维系统对于硬件的要求。

A BIM based information operation and maintenance system of steel structure bridge and its processing method

The invention belongs to the field of construction technology, and discloses a BIM based steel structure bridge information operation and maintenance system and processing method, which collects the state information of the bridge, formats the operation and maintenance information data, completes the first reconstruction of the operation and maintenance information, realizes the transformation from three-dimensional to two-dimensional; stores the bridge state information and establishes the core fingerprint database of structural health state; and from security In terms of economy, sustainability and disaster prevention performance, the service status and operation and maintenance plan of the bridge are evaluated and the evaluation report is given. Compared with the traditional operation and maintenance system, the information creation process of the invention is more comprehensive and complete; the visualization feature of the invention can also visualize the operation and maintenance information to help the operation and maintenance personnel quickly read the information in combination with the visualization graphics; the invention combines the information technology advantages of BIM Technology itself to realize the two-way docking with cloud technology and cloud storage of massive operation and maintenance data Reduce the hardware requirements of the operation and maintenance system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM的钢结构桥梁信息化运维系统及处理方法
本专利技术属于建筑
，尤其涉及一种基于BIM的钢结构桥梁信息化运维系统及处理方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：桥梁运维管理系统的发展经历了三个历史阶段：第一个历史阶段中，桥梁运维管理系统初步建立，通过数据库技术实现了对于桥梁运维数据的存储，以及基本的查询、统计功能；第二个历史阶段中，桥梁运维管理系统在信息存储方面进一步完善，除了桥梁基本信息，系统还实现了对养护检测信息、等级评定等信息的存储；第三个历史阶段中，桥梁运维管理系统结合最新的GIS技术，实现了对项目级桥梁的信息化管理，帮助桥梁管理者做出更加科学高效的决策。目前主流的公路桥梁管理系统有干线公路桥梁管理系统CBMS、网络版桥梁管理系统CBMS3000和高速公路桥梁管理系统CEBMS，其中应用最为广泛的是CBMS2008版。CBMS2008提供桥况登记、数据录入管理、查询统计、评价决策、加固对策、资金分配、维修检查计划和年度报告等综合管理功能。虽然传统的桥梁运维管理系统在不断的改进，但其依然存在以下几处短板：(1)传统的桥梁运维监测活动只是人工巡检与结构监测的简单结合，人工巡检通过肉眼识别或相应设备检测；结构监测主要依靠传感器实现，相当一部分信息仍然记录在纸质文档之上，海量的设备清单、病害数据、状态日志并没有实现高效的集成联动，信息在收集、存储、分析的过程中工作量巨大，出现问题的可能性很大，信息碎片化也导致了无法对桥梁健康发展趋势进行科学精准的预测。(2)传统的运维管理系统无法实现桥梁健康状态与病害信息的可视化，不能在三维视图中显示问题发生部位，难以对问题部位加强监测，不易确定重点监测对象，同时不可直观的识别病害的动态发展历程。当需要完成养护决策或者对病害发展趋势进行预测时，又需要对全桥病害进行重新梳理，费时费力。(3)传统的运维管理系统更注重的是对运维阶段信息的采集、存储与分析评价，设计和施工阶段的工程信息与运维阶段是相割裂的，这非常不利于桥梁工程全生命周期信息的信息复用与全面分析。(4)不论是桥梁设计阶段，还是施工阶段的BIM技术应用，核心都是数据信息的收集、管理与应用，运维阶段的BIM技术应用亦如是。而要想使信息的收集、管理与应用更加的高效科学，那就需要首先了解运维阶段信息流的特点。通过分析桥梁运维阶段的数据特点、可以得出桥梁运维阶段信息数据的以下特点：多维性：桥梁的运维信息管理是一个信息的综合管理过程，运维阶段的信息基础来自于设计阶段和施工阶段，而最主要的信息还是来自于运维阶段自身所产生的信息。在运维养护阶段，运维管理者关心的不仅仅使桥梁的结构使用安全，还要考虑桥梁在运维工作中的经济性、可持续性、高效性。在管理的过程中除了会涉及桥梁的结构内力信息，运维管理者还需要收集病害检测、养护成本、设备运行能耗、交通流量、降雨降雪等气候信息。多维的信息的收集需要依靠大量的现代化设备，而多维度碎片化信息的集成与后期分析则又给桥梁的运维人员提出了新的困难与挑战。异构性：异构性就是指运维数据之间具有不同的数据结构。产生数据结构差异的原因主要有两个，第一个是由软件差异所导致，即源头差异，第二个则由信息记录方式的差异所导致，即过程差异。目前在BIM市场中还没有形成一套可以覆盖桥梁工程全生命周期的解决方案，在一个工程项目建设的过程中必须在不同的软件中进行功能的切换，各家软件厂商都有各自的数据信息交互格式与存储格式，这就势必造成数据格式的杂乱，给运维数据集成管理造成困难。在桥梁的运维养护过程中，为了能够更好地对桥梁的实际服役状态进行记录和还原，大量病害、设备、维修、养护信息是通过图片、表格的形式记录的，再通过文档格式的运维报告对所有的信息进行集成汇总，这也就造成了信息在记录与存储过程中的格式差异。动态性：桥梁工程信息管理是一个动态的过程。不断会有新的参与方加入到信息添加的过程中，如业主、设计单位、施工单位、监理单位、运维单位等等，设计阶段添加方案设计、几何尺寸、材料信息，施工阶段添加安全、质量、进度信息，而运维阶段添加病害信息、养护信息、健康监测信息等等，桥梁工程信息的创建、修改与使用由各个阶段的参与主体完成。随着桥梁服役状态的不断变化，桥梁的信息组成成分也在不断地出现改变，为了保证运维决策地科学性与即时性，运维管理者必须不断对运维管理系统内的信息进行更新，使运维信息模型状态与桥梁的实际结构状态保持一致。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)传统的桥梁运维监测活动海量的设备清单、病害数据、状态日志并没有实现高效的集成联动，信息在收集、存储、分析的过程中工作量巨大，出现问题的可能性很大，信息碎片化导致无法对桥梁健康发展趋势进行科学精准的预测。(2)传统的运维管理系统无法实现桥梁健康状态与病害信息的可视化，不能在三维视图中显示问题发生部位，难以对问题部位加强监测，不易确定重点监测对象，同时不可直观的识别病害的动态发展历程。(3)传统的运维管理系统更注重的是对运维阶段信息的采集、存储与分析评价，设计和施工阶段的工程信息与运维阶段是相割裂的，无法实现桥梁工程全生命周期信息的信息复用与全面分析。解决上述技术问题的难度：实际上BIM技术在当前桥梁工程领域的应用是非常有限的，BIM技术在新项目中的应用尚且处于摸索阶段，在运维阶段的实际应用案例则更加稀缺，没有成熟的技术应用路线；桥梁BIM软件缺乏，虽然BIM设计软件厂家重多，但是针对桥梁工程的设计软件不多，现有的设计软件不能解决桥梁BIM建模的实际需要，在专业编码、数据存储、传输、识别、读取、展示等方面都存在不同程度的困难；BIM技术本身就是一门交叉性很强的信息技术，运维阶段又涉及多系统的联合应用，包括GIS系统、健康监测系统、养护管理系统等，如何整合BIM技术使其完美贴合桥梁运维工作的实际需求，则又给桥梁工作者提出了新的技术性难题。解决上述技术问题的意义：随着我国桥梁建设高潮的退去，在役桥梁中的危桥和病桥数量不断增加，据不完全统计，目前国内公路网中服役超过20年的桥梁占到40％，超过10万座桥梁被评定为危桥，如何加强对这些在役桥梁运维信息管理，特别是钢结构这种多发病害的桥梁类型，已经成为一个保证桥梁服役状态的重要问题。BIM技术作为一种新兴的基于计算机图形图像的工程信息综合管理技术，对于提升建筑工程的信息化水平有着显著的效果。将BIM技术引入到桥梁工程的运维阶段，可以为运维单位提供更加统一的管理模式，提升桥梁全生命周期信息的集中度与传递效率，避免信息之间的割裂与碎片化；充分利用BIM技术的可视化特性，改善桥梁运维系统桥梁病害信息的还原度，帮助桥梁运维人员更加有针对性地制定养护计划；综合利用BIM模型的数字化优势，以其为数字接口引入人工智能、移动互联网、云技术等信息技术，强化运维系统的信息化水平，减少人工重复性工作。因此，不论从横向或者是纵向上来看，将BIM技术引入桥梁的运维阶段对于改善桥梁运维环境，降低运维成本，提升桥梁工程运维阶段的信息化水平都有重要意义，同时对BI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于BIM的钢结构桥梁信息化运维系统，其特征在于，所述基于BIM的钢结构桥梁信息化运维系统包括：/n桥梁运维数据采集模块，用于对桥梁的状态信息进行采集，同时对捕捉到的桥梁的状态信息进行运维信息数据格式化处理，完成运维信息的第一次重构，实现从三维向二维的转变；/n桥梁运维数据库，用于存储桥梁状态信息并建立结构健康状态核心指纹库；/n桥梁服役状态评估模块，用于依据数据库中的设计施工资料、检测病害信息、健康监测数据、设备运行数据、材料机费用信息，对桥梁的服役状态与运维方案进行分析；/n桥梁决策养护模块，用于依据桥梁全方面的综合评价及预测结果，获得桥梁状态等级养护计划的信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM的钢结构桥梁信息化运维系统，其特征在于，所述基于BIM的钢结构桥梁信息化运维系统包括：
桥梁运维数据采集模块，用于对桥梁的状态信息进行采集，同时对捕捉到的桥梁的状态信息进行运维信息数据格式化处理，完成运维信息的第一次重构，实现从三维向二维的转变；
桥梁运维数据库，用于存储桥梁状态信息并建立结构健康状态核心指纹库；
桥梁服役状态评估模块，用于依据数据库中的设计施工资料、检测病害信息、健康监测数据、设备运行数据、材料机费用信息，对桥梁的服役状态与运维方案进行分析；
桥梁决策养护模块，用于依据桥梁全方面的综合评价及预测结果，获得桥梁状态等级养护计划的信息。


2.如权利要求1所述基于BIM的钢结构桥梁信息化运维系统，其特征在于，所述桥梁运维数据库具体包括：
桥梁运维数据库还包括：以BIM运维信息模型为基础，存储经由二次重构的桥梁状态信息，将桥梁状态信息进行可视化处理，通过图形化的方法将各种异构数据信息集成到运维信息模型中，实现运维信息的集成管理。


3.如权利要求1所述基于BIM的钢结构桥梁信息化运维系统，其特征在于，所述桥梁服役状态评估模块具体包括：
桥梁服役状态评估模块包括安全评估单元、成本测算单元、能耗优化单元、防灾分析单元；
安全评估单元，用于基于二次重构的桥梁运维信息，确定病害位置、形态与尺寸信息，采集到桥梁结构的异常内力状态，并基于历史记录资料和监测设备实时传回的结构内力状态信息对桥梁的服役状态作出评估、预测；
成本测算单元，用于结合含由损伤病害信息的BIM模型对各运维方案进行预估，得出维修频率、维修难度、材料所需数量，对运维成本进行量化，同时结合模型中存储的运维成本历史数据，对桥梁的全寿命成本进行预估与修正；
能耗优化单元，用于利用BIM对设备运行情况进行模拟，在能耗优化模块中寻找到最佳的设备运行组织方案；
防灾分析单元，用于对桥梁受到的灾害影响进行模拟分析。


4.一种搭载权利要求1～3任意一项所述基于BIM的钢结构桥梁信息化运维系统的信息数据处理终端。


5.一种应用如权利要求1所述基于BIM的钢结构桥梁信息化运维系统的基于BI...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫星，邹建豪，肖林，温宗意，古兴宇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51