橋梁資產可視化智能化管理技術淺探

洪衛星 吳羨 毛明潔 晁成冉

摘 要：分析總結橋梁資產管理問題及國內外橋梁資產管理系統的現狀，對橋梁資產可視化智能化進行了初步研究，研究了BIM技術在橋梁資產管理系統上的應用，為國內橋梁資產管理技術的研究提供了參考。

關鍵詞：可視化;智能化;橋梁資產管理;BIM技術;結構縫檢測

中圖分類號：F284 文獻標識碼：A

0 引言

隨著我國經濟的發展，交通運輸行業不斷地發展，與之配套的基礎建設規模也在不斷擴大。橋梁作為路段與路段間的重要“連接節點”在道路通行中起到了溝通連接等重要作用[1]。通行量的上漲、超限超載情況日益上升及服役時間增加，橋梁的安全性、使用壽命及管理養護等相關工作受到越來越大的考驗[2]。因此，為實現科學、規范有效的對橋梁進行管理與養護，建設一套標準化、信息化、智能化、可視化的橋梁資產管理系統便具有重要意義[3]。

1 橋梁資產管理的問題

橋梁資產高效準確的管理有助于準確辨識橋梁的狀態、合理進行橋梁的管養工作并提高橋梁的利用效率，目前橋梁資產管理存在以下幾個問題：

（1）橋梁資產數量眾多，資產管理體量龐大。截至目前，我國大大小小的橋梁已達100萬余座，其中很大一部分為上世紀80～90年代建設而成，距今已服役30余年，大多需要進行完整全面的檢查維護。我國橋梁資產管理工作仍存在路橋管理混為一談的觀念性錯誤，橋梁資產管理除橋面資產以外還需注重對其承重節點的管理。

（2）橋梁結構問題突出，危害難以肉眼辨別。由于雨水沖刷、河水侵蝕等原因，大多橋梁表面存在肉眼可見的病害問題，日益增長的車輛負載也導致了肉眼難以辨別的耐久性和疲勞性結構損傷問題。

（3）資產管理方式落后，信息脫節現象嚴重。目前我國主要的資產管理手段還停留在人工巡查、情況統計、系統上傳的階段，缺少對橋梁健康監測的數據的可視化顯示，無法實時預警橋梁安全狀況。橋梁的設計期、施工期、養護期的管理脫節，存在信息缺失的情況，無法對信息進行有效地集成管理。

2 橋梁信息管理系統現狀

隨著計算機技術的興起與應用，橋梁資產管理逐漸由紙質文檔化過渡為信息化管理，基于此，美國率先開發出了PONTIS系統。該系統基于Markov鏈的簡單形式模擬退化過程，通過概率論模擬各個構件的狀態評估的變化，其主要能實現橋梁數據存儲、橋梁狀態評估預測、費用效益分析及優化相關決策等功能。

我國橋梁項目管理系統可追溯至上個世紀80年代，CBMS系統基于橋梁結構工程、監測管理技術、數據采集技術、統計學理論及工程經濟學，充分發揮了計算機系統的數據處理功能，實現了對橋梁技術狀況和路網橋梁的整體狀況進行評估，預測橋梁未來的發展狀況，對養護工作進行經費估算，對橋梁資產管理的初步智能化的功能。但由于開發年代久遠，數據標準不統一、系統間數據缺乏交互性，數據孤島現象嚴重，動態數據質量較差致使數據分析挖掘誤差較大，難以進行有針對的、準確的輔助決策。

3 基于BIM技術的橋梁資產管理系統

BIM最初是作為“Building Information Modeling”的縮寫，主要用于建筑業，但隨著計算機技術在各行各業的深入，BIM技術的應用范圍也越來越廣泛。基于此，智能橋梁管理系統（Intelligent Bridge Management System），即IBMS，系統通過結合橋梁結構工程、病害機理、監測技術及數據采集等技術，對橋梁進行檔案管理、狀況登記、評估分析、狀態預測等管理工作。

系統以實物資產數據（靜態數據和動態管養數據）為核心，以養護管理為主線構建功能體系，以BIM、GIS、移動互聯網等技術手段架構信息化系統，以標準化數據管理為基礎，圍繞運維過程中的結構、設施等資產的檢查檢測、評定評估、養護維修等生產活動，進行標準化和專業化的數據歸集、管理、展示和應用。通過對資產構件精細和標準的離散，實現橋梁精細化養護與管理，并建立交通基礎設施全壽命期的數字化信息模型，通過標準業務流程和專業數據體系提高管養水平和效率，為運維決策提供可靠的數據支持，實現管養的精細、標準、規范、可視、便捷和可持續性管理等目的。

其系統結構架構如圖1所示，通過感知層的攝像頭進行數據采集，經由傳輸層將圖像傳輸至平臺層中，由平臺對數據進行分析處理、存儲交換，最終由應用層將結果進行可視化展現，并生成相對應的報表，從而實現對橋梁資產的管理。

該系統首次建立了適應管養需求和BIM技術要求的資產拆分標準、系統編碼標準、管養數據流體系標準。并實現六化管理，通過標準化構件拆分實現精細化管養，通過任務驅動和流程管理實現規范化管養，通過BIM、GIS等技術實現可視化管養，通過友好的人機交互終端實現便捷化管養，通過專業管養庫實現標準化管養，通過持續性數據管理實現全壽命管養。

4 橋梁資產的可視化表達

具有可視化、協同性、全周期、參數化優勢的BIM技術逐漸開始應用于橋梁資產管理領域。其橋梁資產動態展現的工作流程如圖2所示，首先由固定在橋側的攝像頭采集橋梁的實景圖像，利用BIM技術進行3D建模，而后在虛擬環境中模擬橋梁基礎與結構縫隙之間的動態變化關系，模擬出其變化過程，通過對過程的模擬，及時發現結構危害，從而實現對橋梁資產的管理。

以滁河大橋為例，其系統可視化評定情況如圖3～4所示，經過系統分析，可知該橋梁總體得分為85分，與歷史情況相比，其現狀較為良好，但在結構、路面等方面仍有缺損，需進行管養，經過系統評定，可明確橋梁的基本信息，也可明確橋梁資產的總體概況，并對管理部分提供了相應的管養建議，大大提高的工作效率，實現了資源的最優化管理。

5 結語

總體來說，我國不僅在進行新建橋梁的管控，對舊有的橋梁也在進行管養工作，而傳統的人工管理將越來越難以適應其發展速度，且隨著5G、車路協同等技術的成熟，新材料、新技術的研發應用，橋梁資產管理的范圍將不斷擴大，信息化的綜合管理有助于對信息的歸納整理，實現信息有效交互。除了需要對橋梁資產的管理進行重視以外，還需關注其相關配套的生產流程與規章制度是否符合科技的變化，重視自主創新研究，縮小與發達國家的差距。

參考文獻：

[1]董萌，楊超，李興華.公路資產管理的發展之路[J].中國公路，2021（2）：76-78.

[2]樊冬萍.高速公路資產數字化全生命周期管控體系構建[J].中國交通信息化，2020（9）：127-128.

[3]李婉靜.關于橋梁設施資產管理的研究[D].遼寧工程技術大學，2012.