基于“互聯網+BIM”的橋梁實時健康監(jiān)測系統(tǒng)

劉佳　劉佩　韓朵朵

摘 要：針對傳統(tǒng)橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中所存在的一系列問題，如橋梁監(jiān)測結果滯后、很難對突發(fā)事件作出科學評估等，文章提出了基于“互聯網+BIM”的橋梁實時健康監(jiān)測系統(tǒng)，針對傳統(tǒng)橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)所存在的不足之處，建設了相關特色功能模塊，提出的新方法能夠為BIM技術在橋梁健康監(jiān)測中的普遍應用起到一定的引導作用。

關鍵詞：橋梁健康監(jiān)測;“互聯網+”;建筑信息模型;可視化;協同管理平臺

1 ? ?傳統(tǒng)的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)

現階段，橋梁健康監(jiān)測已經普遍應用于國內外橋梁工程中，然而，通過大量調研發(fā)現，目前大部分橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)只是負責保存所采集的監(jiān)測數據，不會開展相關處理工作，主要包括下列幾種問題。

（1）傳統(tǒng)橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測工作不夠理想，其頻率不高，工作結果缺乏科學性與先進性，不能夠直接觀察到損傷位置與具體情形。

（2）在傳統(tǒng)橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中，不能夠實時開展橋梁安全預警工作，不利于損傷預警工作的高效開展。

（3）針對橋梁監(jiān)測工作中所收集的所有監(jiān)測數據信息方面，工程的各參與方之間不能傳輸相關信息內容，很難確保數據信息共享工作的完成，與橋梁管理系統(tǒng)的無縫對接難度系數更高。

（4）傳統(tǒng)的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)自身會影響監(jiān)測數據，一些突發(fā)事件亦會影響監(jiān)測數據信息，這樣很難明確相關監(jiān)測數據信息，加之缺乏相關機制的管理與監(jiān)督，很難促使監(jiān)測結果的科學性得到保證。

（5）在傳統(tǒng)的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中，噪聲還不同程度地影響了監(jiān)測數據信息內容，致使相關數據難免出現誤差。

2 ? ?基于“互聯網+BIM”的橋梁實時健康監(jiān)測系統(tǒng)簡介

橋梁實時健康監(jiān)測系統(tǒng)主要包含4個部分，即：橋梁監(jiān)測信息采集系統(tǒng)、橋梁結構信息管理系統(tǒng)、橋梁結構安全分析與預警系統(tǒng)以及數據存儲系統(tǒng)。其中，針對橋梁結構信息管理系統(tǒng)而言，信息管理模塊與建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）可視化模塊屬于其主要內容[1];在數據存儲系統(tǒng)方面，數據庫系統(tǒng)發(fā)揮了重要的基礎作用，在該數據庫系統(tǒng)中，主要采用云存儲基礎形式，重點對橋梁結構與監(jiān)測信息內容進行儲存。

3 ? ?基于“互聯網+BIM”的橋梁實時健康監(jiān)測系統(tǒng)的特色功能模塊

3.1 ?BIM可視化模塊

通過BIM可視化模塊，能夠直觀顯示出傳感器的監(jiān)測位置，使橋梁損傷具體情況充分顯示出來。利用這些信息數據，能夠為橋梁數據信息化管理工作的開展奠定良好基礎。

3.2 ?監(jiān)測數據噪聲過濾模塊

針對一些橋梁或者關鍵部位，在開展有關監(jiān)測工作的過程中，受到部分儀器與傳送設備的影響，易生成噪聲，情況嚴重的，會對日后數據分析與損傷識別工作造成不利影響。此次研究工作利用王剛[2]提出的小波分析法[3]，針對相關信號進行了濾波處理工作，圖1為處理后的數據信號。

圖1 ?小波分析處理后信號示意

3.3 ?突發(fā)事件評估保障模塊

在橋梁運營過程中，容易發(fā)生突發(fā)意外事故，相比較于平時所有可以監(jiān)測的信號，突發(fā)意外事故所監(jiān)測的信號與其存在較大差距，個別情況下會引發(fā)預警誤報問題。

為了提升突發(fā)事故時監(jiān)測系統(tǒng)預警報告的準確性，專門設計了突發(fā)事件評估保障模塊。利用BIM的進度模擬功能，將突發(fā)意外事故再現，極大地提高了預警活動的精確率。

3.4 ?評估預警模塊

針對全部監(jiān)測指標，專門設置了相關超限值，在開展有關監(jiān)測工作的過程中，在指標信號不低于閾值的情況下，評估預警模塊就會發(fā)出報警信號，在該模塊中，通過聲音和數據發(fā)出報警提示，具體的預警工作主要包含3種預警形式。

3.5 ?協同管理平臺

協同管理平臺可以將橋梁結構安全分析與預警系統(tǒng)和橋梁結構信息管理系統(tǒng)這兩個獨立系統(tǒng)融合為一體，并在建筑信息模型中完成整合工作，隨時隨地監(jiān)測橋梁情況，保證橋梁信息的系統(tǒng)性。

4 ? ?結語

文章以傳統(tǒng)橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的具體情況為基礎，創(chuàng)新性地提出了基于“互聯網+BIM”的橋梁實時健康監(jiān)測系統(tǒng)，研制了多個特色功能模塊，改進并優(yōu)化了傳統(tǒng)監(jiān)測技術，推動了BIM技術的應用與發(fā)展。

[參考文獻]

[1]黃立新，馬恩成，張曉龍，等.PKPM的“BIM數據中心及協同設計平臺”[J].建筑科學，2018（9）：42-48.

[2]王剛.基于小波分析理論的橋梁監(jiān)測信號去噪研究[J].橋隧工程，2018（2）：125-126.

[3]李曉霞，張健雄.小波分析在變形監(jiān)測數據處理中的應用[J].中州煤炭，2015（8）：105-107.

基金項目：河北省科技廳項目（18210342）;河北省教育廳項目（16274531）

作者簡介：劉佳（1980— ），男，河北無極人，副教授;研究方向：BIM技術，IT技術。