大跨径连续刚构桥施工监测BIM管控平台技术实现探究

闫升华

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

大跨径桥梁刚构连续的工程量一般较大，其施工过程及施工安全监控的技术要求亦相对复杂。基于BIM技术框架的桥施工监测BIM管控平台系统拥有在线实时测量、海量数据智能计算存储、数据连续输送、及时发觉异常和数据程式相对完整等优势。引入BIM技术辅助施工监测，可以较好实现大跨径连续刚构桥施工监测动态可视化BIM管控平台模型系统和施工方案表达。本研究针对大跨径连续刚构桥施工监测数字化和信息化，基于BIM技术框架，对大跨径连续刚构桥施工监测BIM管控平台技术实现课题开展专题分析探究，为同类桥梁工程安全施工监控提供研究与技术参考，助力实现该类桥梁工程施工安全监控的数字信息化水平。

1 工程管理平台概述

1.1 平台功能

平台选用B/S架构，用户可以通过网络浏览器登录。安全施工监测负责人员进入该系统，实施项目必要技术资料的及时输入以及其他基础化操作，提供与安全监测相关的技术资料录入以及基本分析，查询所存储的各种资料，必要时提供监测命令。对于监督管理来说，可通过系统窗口把握与工程操作相关技术监测资料信息，对上行传送的相关监测控制命令进行查核，并且把通过审查的指令发送给施工方。施工方成功获取到监测操作命令以后，查阅相关命令信息可以借助在线微机或手机等多重途径实现。成功登陆平台系统以后，平台系统都会自动转跳至工程技术监测专业模块，首先映入眼帘的是三维BIM信息模型，可查看到监测点标志及其部位信息。在底部可看到各种类型的统计报表，一般主要通过柱状图或饼图的方式来展现监控点数量等相关信息，对于监测人员来说，只需选中监控点便可看到测点曲线。其平台结构组成可详见图1。

1.2 平台开发环境

a）编程语言 SSM，Spring+Spring，MVC+Mybatis；

b）数据库 Mysq1；

c）开发环境 CentOS；

d）客户端 Chrome浏览器。

1.3 平台开发有关技术

万维网是一种以网络为载体，由大量超文本构成的复杂系统。对于使用者来说，利用浏览器便可查找到各种资源信息[1]。概括来讲，技术主要具备以下几点特征优势：

a）信息量大，以超文本为主要链接，可通过文字、影音等多种方式来展现多媒体信息。

b）支持多平台操作，由于浏览器是人们获取信息资源的主要途径，而Window，linux，Unix等各种系统均兼容浏览器，因此可通过浏览器寻访web资源。

图1 BIM协同信息化施工监测管理平台构造图

c）分布式部署，有效提高了数据存储的安全性与可靠性，顾名思义，就是进行数据备份，即便某台服务器因故障不能正常运行，依然能够为广大用户提供完善的技术管理数据。

d）在线即时更新，平台系统所载技术资料信息是不断变化的，可通过人工或自动的方式进行优化与调整。

e）交互式，用户可根据自己喜好来定义浏览次序及节点，赋予了用户一定的操作权，保证了交互的友好性。

由于本系统采用Spring MVC组件进行开发，大大提高了用户寻访效率。其工作原理具体为：DispatcherServlet成功接收到用户发出的HTTP请求后，根据请求对相关组件进行功能控制，通过Requestbody调用获得用户URL，根据URI确定出控制层映射关联，并将生成的Handler对象反馈给用户，再通过Requestbody提取到有效的模型数据，并将其映射到Handler中，驱动控制器执行相关操作，经ViewResolver进行视图处理，最后将处理结果以视图的方式反馈给用户。SpringMVC的运行过程可详见图2。

图2 Spring MVC的工作原理

MyBatis是基于Java环境下搭建而成的一种框架，它利用描述符或注解实现了对象与SQL语句的有效关联[2]。它利用java程序独有的指向性可对协助用户完成数据库的增、删改、查操作，概括来讲，此框架对编程人员的要求不是很高，并且编程难度小，可轻松实现与Spring整合。除此之外，MyBatis和SpringFrameWork的集成也比较容易实现，如经过maven文件中加添有关的配置可完成。

结合本平台设计需求，充分考虑各方面因素后，笔者选用了可靠、安全的作为本系统的数据库，而它正式凭借小型化、成本投入低等显著优势而受到了业界人士的关注，并逐渐发展成为最受欢迎的关系库，最关键是它可满足本系统的所有功能需求。

2 数据库与信息网站设计实现

2.1 数据库设计

数据库是电子化数据档案箱，在庞大的信息系统中，数据库始终扮演着举足轻重的厉害角色，无论是信息采集、整合，还是数据统计与分析等都需要数据库系统提供技术支持。可以这样讲，在信息系统运行过程中，数据库一直占据重要地位，其开发水平的高低将会对系统运行效率以及运行效果产生直接影响。

数据表常见形式有两种，一是业务型，二是公共型。就前者而言，它是为了管理业务数据而形成的一种数据表。而后者则是为了管理系统数据而设计的一种数据表。具体可详见表1。

表1 应力技术信息基本数据表

用户表user_info见表2、表3具体所示。

表2 使用客户资料数据表

表3 角色数据表

2.2 网站模块设计

2.2.1 数据寻访功能层设计

数据寻访层设计要点在于促使数据库与逻辑业务层产生密切关联[3]。具体来讲，就是对数据库链接进行相关操作。利用特定的编码指令，执行数据库操作。在实际中，人们通常将数据库操作划分为以下两种，一是表内容操作，二是数据表操作。

旨在从源头上缩短开发周期，加快开发进程，则在本设计中笔者采用了Mybatis的技术，只要合理导入并科学应用与MyBatis所关联的程序数据包，就能依据系统数据库的具体设计特点提供相匹配之Pojo以及Mapper，由此便可顺利实现数据寻访功能层的程序设计。其实现过程：

其次，配置数据库的接连的xml文件：

最后，可通过手工或引入Generate的方法生成与数据库相匹配的Pojo及Mapper。

其中，POJO（PlainOrdinaryJavaObject）虽然被人们看作是再简单不过的Java对象，但就从本质上来看，它隶属JavaBeans范畴，此举是为了防止人们将其与EJB混淆而提出的一种新简称。Mapper是一种xml文件，其主要功能是促使Mysql表和Pojo形成关联。它主要由两部分构成，一是字段信息，二是查询语句。

2.2.2 业务逻辑功能层的程序设计

业务逻辑功能层的程序是本系统不可缺少的一个重要构成部分，它主要负责业务逻辑处理。比如，数据的搜集、保存、处理、展示等。同样在本设计中，凡是与业务相关的数据处理均会通过业务层来完成。

在实际操作中，其业务逻辑层一般会分为两个模块，一是Controller，二是Service。其中，前者主要负责庞大的业务量处理，而后者主要处理一些小细节。比如，数据收集功能在Controller中只有get-StressData(path)；可见，该功能实现完全得益于Service，其实现过程如下：

2.2.3 表示层设计

表示层引进了Bootstrap的风格，较以往Hastelloy Css jQuery方式功能有所改进，界面整体呈现出了全新的扁平化风格。以更直观的ECharts方式来展现图表信息。

ECharts实际上就是一种图形映射插件，可通过图表的方式来展现复杂的数据库信息。在本设计中，笔者经多方面考虑及综合分析后，选用了体积小、功能全的矢量图形库ZRender，不仅支持图表静态显示，还可实现动态呈现功能。该平台中的数据展示集嵌入了5种不同形的图表展示形式。

2.3 基于BIM的信息动态测控集成设计

将与施工监测相关的所有信息都输入BIM模型中，以强化测控信息的透明度与专业性。在本设计中，将构建的感受器族及高度点示意族与BIM模型进行无缝化衔接，将所有重要信息完整、全面地展现在监控平台上，而此功能的实现完全得益于ACIS控件，它能够促使测控点模型及施工测控信息产生密切关联，可对限值预警的颜色进行自行定义，由此一来，也就能轻松、快速地定位危险梁体，而该功能的正常实现，离不开二次开发Revit语言所存在必要关联，它使测控点的相关技术标高以及相关应变技术资料信息均跟数据库产生了关联。

3 设计结果及功效比较

3.1 设计结果

系统测试是软件开发不可忽略的一个重要环节，唯有进行全面、细致的检测，才能保证系统的各项功能正常实现[4]。

a）平台登录页面。

b）桥梁信息起始化。在成功进入系统平台后，安排施工人员将获取到桥梁信息输入到系统中，并做好信息维护工作，为保证信息安全，对不同人群的操作权限进行了等级划分。对于施工监测员来说，只能查看自己录入的桥梁信息，其他人员要想查看这些信息，需获得管理员授权。

c）施工阶段。施工监测员在系统平台中可对施工环节中的相关信息进行定义，比如开工时间、名称、工况等基础信息。对施工环节进行定义可便于实施数据的有效查询与合理分析，也便于同监测点数据变化趋势的客观分析。其操作界面展示效果可详见图3。

图3 箱梁节段信息输入UI窗口

d）安全监测信息数据浏览。施工监测员在系统平台中可对不同施工段的监测点进行明确定义，也可对监测点数据的来源及施工过程中各测点的标准值、预设值进行定义。值得一提的是，监测点可直观展现在三维模型图中，同时也能完整展现各测点的最新数据，以便于用户了解最新情况，也能查看以往数据。

桥梁BIM模型可将各种数据直观地展现在项目负责人眼前，便于负责人做出科学、合理的决策。不仅如此，也可通过模型图表查看到不同施工期的测点数据，由此一来，既提高了工作效率，也保证了监测数据的可靠性与精准性。

e）偏差的超限控制。系统平台具有智能分析偏差的功能，还能将超出限值的数据通过短信、移动端等多种途径反馈给工作人员。在此情况下，施工监测员便能根据数据反馈对超限做出相应整改，同时也为监管人员高效督办提供了强大信息支持。其偏差超限纠正过程可见图4。

图4 偏差超限闭环的处置流程图

f）监测指令。可自行设置监测指令格式，平台就会在此格式的引导下完成数据统计操作，由此便可形成规范的监测指令，便于工作人员上传与下载。设计部门负责复核，总监办及管理办公室负责审批，主要通过审批便可发送给施工方。对于施工方的桥梁工程师来说，首先完整、细致地过一遍监测指令，再将其抄送给总监办，为后期施工作业正常开展提供指导。

g）报告以及报表。对此前所存在的工程安全控测数据信息，通过系统综合运算分析，制定出更直观、更便于查看的监测日报；施工监测员可将编制的报告上传到平台；监理人员及建设单位便能通过此平台查看到这些报告。

h）数据分析。利用专业手段对各类监测数据进行全面分析，既要确定出这些数据是否存在直接关联，还要借助专业工具探寻其中规律，为施工监测工作顺利开展提供有利指导，同时提供严谨且合理的施工监测指令及阶段报告。

3.2 与传统施工监测的功效比较

表4 传统安全监测与智能数字化安全监测比较

概括来讲，相较于一般的施工监测工具，利用功能强大、性能可靠的施工监测系统可以实现下述几个功效：提高了工程安全控测监督效率；减少了人力支出；保证了控测监督相关信息的精准性与可靠性；从源头上实现了数字化、智能化施工监测。其对比详情如表4。

4 结语

本研究基于BIM技术框架，对大跨径连续刚构桥施工监测BIM管控平台技术实现课题开展专题分析探究。首先对监测管控平台的功能需求及实现过程进行了全面阐述，然后对系统开发过程中涉及到的层级关系进行了详细介绍。展示了设计成果并简要开展了功效比较，揭示体现了BIM技术良好的节省大量人工、增强工程监控效率、数据动态又相对准确可靠的技术特点，显示该技术能够较好实现和提高工程施工监测的数字化和信息化水平。