基于“互联网+BIM”的桥梁实时健康监测系统

2020-07-18刘佳刘佩韩朵朵

科学大众 2020年5期

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