一种基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统及方法，涉及桥墩监测技术领域。该系统包括：感知子系统、孪生子系统、可视化子系统和预警反馈子系统；感知子系统包括静态信息模块和动态信息模块，感知子系统将感知到的静态信息和动态信息传递给孪生子系统；孪生子系统用于根据感知子系统发送的实时感知信息和预警反馈子系统生成的解决方案建立有限元仿真模型；可视化子系统用于进行可视化展示操作；预警反馈子系统用于生成解决方案，并进行桥墩安全警示。本发明专利技术基于数字孪生技术建立桥墩的三维可视化模型，结合实时数据和解决方案进行有限元仿真并将仿真结果进行预警反馈，实现桥梁桥墩的多目标全方位的可视化实时桥墩监测。桥墩监测。桥墩监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及桥墩监测
，尤其涉及一种基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着基础设施建设的飞速发展，中国的桥梁建设取得了卓越的成就。桥梁处于涉水环境中，水流对桥梁基础周围的河床产生局部冲刷作用，使得桥梁基础的安全性与稳定性降低。在众多的桥梁灾害原因之中，基础冲刷是造成桥梁失效的主要原因。因此，桥墩对于桥梁的安全稳定性的影响很大，对桥墩的多方面进行实时监测就变得尤为重要。
[0004]关于桥墩的冲刷目前没有纯理论性的公式，公式大多基于现场观测和实验室试验数据，存在适用性受限的问题。桥墩位置特殊且不易观察，一般的建模方式无法对桥墩进行完整描述，因此现有技术缺乏对于桥墩各方面指标的有效监测。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统及方法，基于数字孪生技术建立桥墩的三维可视化模型，利用深度学习生成桥墩监测解决方案，结合实时数据和解决方案进行有限元仿真并将仿真结果进行预警反馈，实现桥梁桥墩的多目标全方位的可视化实时桥墩监测。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统，包括：
[0008]感知子系统、孪生子系统、可视化子系统和预警反馈子系统；
[0009]所述感知子系统包括静态信息模块和动态信息模块，静态信息模块和动态信息模块分别用于采集静态信息和动态信息；感知子系统将感知到的静态信息和动态信息传递给孪生子系统；孪生子系统用于根据感知子系统发送的实时感知信息和预警反馈子系统生成的解决方案建立有限元仿真模型；可视化子系统用于根据各个子系统的可视化需求进行可视化展示操作；预警反馈子系统用于生成解决方案，并根据有限元仿真模型的仿真模拟结果结合危险等级进行桥墩安全警示。
[0010]进一步的，所述静态信息包括应力应变；所述动态信息包括冲刷深度、流速、裂缝和墩顶倾斜角。
[0011]进一步的，还包括传存子系统，所述传存子系统通过云端存储建立历史库、实时库和仿真库；所述传存子系统用于其余子系统数据的分类和存储。
[0012]更进一步的，孪生子系统还包括可视化模型；由传存子系统云端存储将储存的动态信息传输至孪生子系统，孪生子系统根据动态信息建立三维可视化模型。
[0013]更进一步的，可视化模型根据冲刷深度、流速、墩顶倾斜角信息通过可视化系统实
时变换三维展示形态。
[0014]更进一步的，有限元仿真模型根据实时感知信息施加解决方案进行仿真，将仿真结果传输入可视化模型通过可视化子系统进行展示。
[0015]进一步的，预警反馈子系统包括人工智能模块、解决方案库和衔接端口，所述人工智能模块根据AI技术，依据解决方案库，从解决方案库中通过学习分析给出警示情况解决方案并通过衔接端口将解决方案传递给孪生子系统。
[0016]进一步的，可视化子系统包括操作界面，通过操作界面实现信息的可视化展示。
[0017]更进一步的，所述操作界面可视化展示内容包括虚拟三维桥墩及其数字参数化信息、调取的实际工程图像和反馈的预警信息。
[0018]本专利技术第二方面提供了一种基于第一方面所述的基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统的监测方法，包括以下步骤：
[0019]根据监测任务确定监测目标；
[0020]获取实时桥墩图像，对桥墩图像进行处理分析得到监测目标对应的感知信息；
[0021]利用预警反馈子系统构建解决方案库，通过深度学习历史桥墩参数生成解决方案并存入解决方案库；
[0022]根据感知子系统得到的感知信息通过数字孪生子系统利用孪生建模技术建立三维可视化模型，通过有限元仿真对解决方案进行预测并将预测结果传输至预警反馈子系统；同是将预测结果传输到可视化模型中通过可视化子系统进行可视化展示；
[0023]预警反馈子系统对预测结果进行分析并根据危险等级通过可视化子系统进行可视化桥墩安全警示。
[0024]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0025]本专利技术公开了一种基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统及方法，结合桥墩监测指标，进行动静态信息结合感知，并通过数字孪生建模技术进行桥墩三维模型构建，利用深度学习生成桥墩监测解决方案，结合实时数据和解决方案进行有限元仿真并将仿真结果进行预警反馈，实现桥梁桥墩的多目标全方位的可视化实时桥墩监测。本专利技术提出桥墩实时三维模型、指标实时数据、有限元实时计算数据、维护方案三维模型及数据共现化操作界面，使得桥墩监测任务更加直观。
[0026]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0027]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0028]图1为本专利技术实施例一中基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统框架图。
具体实施方式
[0029]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0030]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
[0031]实施例一：
[0032]本专利技术实施例一提供了一种基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统，如图1所示，包括：
[0033]感知子系统100、孪生子系统300、可视化子系统400、传存子系统200和预警反馈子系统500；
[0034]感知子系统100包括静态信息模块和动态信息模块，静态信息模块和动态信息模块分别用于采集静态信息110和动态信息120；感知子系统100将感知到的静态信息110和动态信息120传递给孪生子系统300。
[0035]在一种具体的实施方式中，静态信息110包括应力应变111；所述动态信息120包括冲刷深度121、流速123、裂缝124和墩顶倾斜角125。
[0036]具体的，针对不同桥梁，进行理论与实际冲刷分析研究，选取最能影响桥梁安全的桥墩，确定桥墩监测指标，如桥墩裂缝宽度及位置、墩身倾斜度、冲刷深度、流速等参数，各参数采取多方法监测设备组合，同时布设桥墩应力应变实时传感器用于静态信息捕捉，组建桥墩监测系统中感知子系统的动态信息来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统，其特征在于，包括：感知子系统、孪生子系统、可视化子系统和预警反馈子系统；所述感知子系统包括静态信息模块和动态信息模块，静态信息模块和动态信息模块分别用于采集静态信息和动态信息；感知子系统将感知到的静态信息和动态信息传递给孪生子系统；孪生子系统用于根据感知子系统发送的实时感知信息和预警反馈子系统生成的解决方案建立有限元仿真模型；可视化子系统用于根据各个子系统的可视化需求进行可视化展示操作；预警反馈子系统用于生成解决方案，并根据有限元仿真模型的仿真模拟结果结合危险等级进行桥墩安全警示。2.如权利要求1所述的基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统，其特征在于，所述静态信息包括应力应变；所述动态信息包括冲刷深度、流速、裂缝和墩顶倾斜角。3.如权利要求1所述的基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统，其特征在于，还包括传存子系统，所述传存子系统通过云端存储建立历史库、实时库和仿真库；所述传存子系统用于其余子系统数据的分类和存储。4.如权利要求3所述的基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统，其特征在于，孪生子系统还包括可视化模型；由传存子系统云端存储将储存的动态信息传输至孪生子系统，孪生子系统根据动态信息建立三维可视化模型。5.如权利要求4所述的基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统，其特征在于，可视化模型根据冲刷深度、流速、墩顶倾斜角信息通过可视化系统实时变换三维展示形态。6.如权利要求5所述的基于数字孪生的三维可视化桥墩监测系统，其特征在于，有限元...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨则英，曲植霖，高庆水，刘环，王洪云，单传皓，侯小风，赵振宇，张雪，孙德芳，曲伟松，杨乾一，孙芮，毕传龙，段蓉蓉，曲建波，谢馨楠，许静，刘冬梅，
申请(专利权)人：山东省交通工程监理咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：