基于“互联网+BIM”的桥梁实时健康监测系统

刘佳　刘佩　韩朵朵

摘 要：针对传统桥梁健康监测系统中所存在的一系列问题，如桥梁监测结果滞后、很难对突发事件作出科学评估等，文章提出了基于“互联网+BIM”的桥梁实时健康监测系统，针对传统桥梁健康监测系统所存在的不足之处，建设了相关特色功能模块，提出的新方法能够为BIM技术在桥梁健康监测中的普遍应用起到一定的引导作用。

关键词：桥梁健康监测;“互联网+”;建筑信息模型;可视化;协同管理平台

1    传统的桥梁健康监测系统

现阶段，桥梁健康监测已经普遍应用于国内外桥梁工程中，然而，通过大量调研发现，目前大部分桥梁健康监测系统只是负责保存所采集的监测数据，不会开展相关处理工作，主要包括下列几种问题。

（1）传统桥梁健康监测系统的监测工作不够理想，其频率不高，工作结果缺乏科学性与先进性，不能够直接观察到损伤位置与具体情形。

（2）在传统桥梁健康监测系统中，不能够实时开展桥梁安全预警工作，不利于损伤预警工作的高效开展。

（3）针对桥梁监测工作中所收集的所有监测数据信息方面，工程的各参与方之间不能传输相关信息内容，很难确保数据信息共享工作的完成，与桥梁管理系统的无缝对接难度系数更高。

（4）传统的桥梁健康监测系统自身会影响监测数据，一些突发事件亦会影响监测数据信息，这样很难明确相关监测数据信息，加之缺乏相关机制的管理与监督，很难促使监测结果的科学性得到保证。

（5）在传统的桥梁健康监测系统中，噪声还不同程度地影响了监测数据信息内容，致使相关数据难免出现误差。

2    基于“互联网+BIM”的桥梁实时健康监测系统简介

桥梁实时健康监测系统主要包含4个部分，即：桥梁监测信息采集系统、桥梁结构信息管理系统、桥梁结构安全分析与预警系统以及数据存储系统。其中，针对桥梁结构信息管理系统而言，信息管理模块与建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）可视化模块属于其主要内容[1];在数据存储系统方面，数据库系统发挥了重要的基础作用，在该数据库系统中，主要采用云存储基础形式，重点对桥梁结构与监测信息内容进行储存。

3    基于“互联网+BIM”的桥梁实时健康监测系统的特色功能模块

3.1  BIM可视化模块

通过BIM可视化模块，能够直观显示出传感器的监测位置，使桥梁损伤具体情况充分显示出来。利用这些信息数据，能够为桥梁数据信息化管理工作的开展奠定良好基础。

3.2  监测数据噪声过滤模块

针对一些桥梁或者关键部位，在开展有关监测工作的过程中，受到部分仪器与传送设备的影响，易生成噪声，情况严重的，会对日后数据分析与损伤识别工作造成不利影响。此次研究工作利用王刚[2]提出的小波分析法[3]，针对相关信号进行了滤波处理工作，图1为处理后的数据信号。

图1  小波分析处理后信号示意

3.3  突发事件评估保障模块

在桥梁运营过程中，容易发生突发意外事故，相比较于平时所有可以监测的信号，突发意外事故所监测的信号与其存在较大差距，个别情况下会引发预警误报问题。

为了提升突发事故时监测系统预警报告的准确性，专门设计了突发事件评估保障模块。利用BIM的进度模拟功能，将突发意外事故再现，极大地提高了预警活动的精确率。

3.4  评估预警模块

针对全部监测指标，专门设置了相关超限值，在开展有关监测工作的过程中，在指标信号不低于阈值的情况下，评估预警模块就会发出报警信号，在该模块中，通过声音和数据发出报警提示，具体的预警工作主要包含3种预警形式。

3.5  协同管理平台

协同管理平台可以将桥梁结构安全分析与预警系统和桥梁结构信息管理系统这两个独立系统融合为一体，并在建筑信息模型中完成整合工作，随时随地监测桥梁情况，保证桥梁信息的系统性。

4    结语

文章以传统桥梁健康监测系统的具体情况为基础，创新性地提出了基于“互联网+BIM”的桥梁实时健康监测系统，研制了多个特色功能模块，改进并优化了传统监测技术，推动了BIM技术的应用与发展。

[参考文献]

[1]黄立新，马恩成，张晓龙，等.PKPM的“BIM数据中心及协同设计平台”[J].建筑科學，2018（9）：42-48.

[2]王刚.基于小波分析理论的桥梁监测信号去噪研究[J].桥隧工程，2018（2）：125-126.

[3]李晓霞，张健雄.小波分析在变形监测数据处理中的应用[J].中州煤炭，2015（8）：105-107.

基金项目：河北省科技厅项目（18210342）;河北省教育厅项目（16274531）

作者简介：刘佳（1980— ），男，河北无极人，副教授;研究方向：BIM技术，IT技术。