基于“互聯網+BIM”的橋梁實時健康監測系統

劉佳　劉佩　韓朵朵

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

關鍵詞：橋梁健康監測;“互聯網+”;建筑信息模型;可視化;協同管理平臺

1 ? ?傳統的橋梁健康監測系統

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

（1）傳統橋梁健康監測系統的監測工作不夠理想，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）在傳統橋梁健康監測系統中，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）針對橋梁監測工作中所收集的所有監測數據信息方面，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，與橋梁管理系統的無縫對接難度系數更高。

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

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

2 ? ?基于“互聯網+BIM”的橋梁實時健康監測系統簡介

橋梁實時健康監測系統主要包含4個部分，即：橋梁監測信息采集系統、橋梁結構信息管理系統、橋梁結構安全分析與預警系統以及數據存儲系統。其中，針對橋梁結構信息管理系統而言，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];在數據存儲系統方面，數據庫系統發揮了重要的基礎作用，在該數據庫系統中，主要采用云存儲基礎形式，重點對橋梁結構與監測信息內容進行儲存。

3 ? ?基于“互聯網+BIM”的橋梁實時健康監測系統的特色功能模塊

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 ?突發事件評估保障模塊

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

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

3.4 ?評估預警模塊

針對全部監測指標，專門設置了相關超限值，在開展有關監測工作的過程中，在指標信號不低于閾值的情況下，評估預警模塊就會發出報警信號，在該模塊中，通過聲音和數據發出報警提示，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和橋梁結構信息管理系統這兩個獨立系統融合為一體，并在建筑信息模型中完成整合工作，隨時隨地監測橋梁情況，保證橋梁信息的系統性。

4 ? ?結語

文章以傳統橋梁健康監測系統的具體情況為基礎，創新性地提出了基于“互聯網+BIM”的橋梁實時健康監測系統，研制了多個特色功能模塊，改進并優化了傳統監測技術，推動了BIM技術的應用與發展。

[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。