CN108537463A - 基于bim的现浇桥梁支撑体系施工监控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统，包括前端监测模块、云数据库、BIM施工管理平台和终端用户，所述前端监测模块为多个，且安装在支撑体系的关键位置点上，前端监测模块将实时监测的支撑体系的压力、应力等信息通过无线传输技术传送给云数据库，云数据库对接收到的数据信息分析、处理后供BIM施工管理平台自动读取，BIM施工管理平台将前端即施工现场支撑体系的压力、应力等数据分析处理后发送给终端用户。本发明具有实时化安全监测、自动化预警报知和精确化应急处置措施等特点，可以对工程项目进行结构质量管理的三维化、图文一体化智能管理，随时随地实时监控现场监测点变化，操作简单直观、节省人力，具有广泛推广应用的价值。
Description
技术领域
本发明属于桥梁施工领域，涉及现浇桥梁，尤其是一种基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统及方法。
背景技术
现浇桥梁施工时，支撑体系的整体稳定性是确保梁体工程质量和现场施工安全的关键，因此，现浇桥梁支撑体系的安全监控一直是桥梁建设领域的监测难点。由于现浇桥梁涉及施工中的多道工序，且施工周期和环境较为复杂，特别在现浇桥梁预压、浇筑、张拉等施工过程中，现浇桥梁支撑体系在局部受力情况发生变化，使得整体稳定性发生改变，因而对现浇桥梁支撑体系产生塑性变形乃至破坏，造成现浇桥梁发生安全事故；或者，现浇桥梁支架立杆受力不均匀，造成支撑体系应力超过规范要求，可能会导致整个支撑系统失稳或变形等现象。因此，现浇桥梁支撑体系的安全监控一直是桥梁建设领域的安全监测重点、难点。
传统的施工过程中，桥梁安全监控效率低、步骤复杂、重复工作多，对监控信息不能充分展示现场既有情况，无法及时进行分析处理；对于安全隐患，现场管理也缺乏及时、有效的整改措施。
近年来BIM技术正在潜移默化的逐步改变传统的基础设施工程设计、施工和运维模式。目前，BIM技术已经得到了极其广泛的应用，并且产生了巨大的经济效益。
如何实现现浇桥梁支撑体系施工的实时、精确监控一直没有很好的解决方法。因此，开发了一种基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统及方法，该发明专利可以对现浇桥梁支撑体系施工进行实时、可视化监控，做到预警报知和精确化应急处置，有效规避风险，消除安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统及方法，该系统及方法为现浇桥梁施工时支撑体系的实时精确监测及预警管理，实时更新与施工现场进度同步的现浇桥梁支撑体系的BIM数据模型，在该数据模型基础上实现项目现场安全监测信息实时更新联动。同时结合BIM“工程级”三维驱动引擎并以该BIM“工程级”三维引擎为核心驱动，实现基于模型三维可视化管理。
本发明的方案是这样实现的：
一种基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统，包括前端监测模块、云数据库、BIM施工管理平台和终端用户，所述前端监测模块为多个，且安装在支撑体系的关键位置点上，前端监测模块将实时监测的支撑体系的压力、应力等信息通过无线传输技术传送给云数据库，云数据库对接收到的数据信息分析、处理后供BIM施工管理平台自动读取，BIM施工管理平台将前端即施工现场支撑体系的压力、应力等数据分析处理后发送给终端用户。
而且，所述前端监测模块为IOT智能感应接收传输设备，包括应力或者压力传感器和无线接收模块、无线发送模块。
而且，所述IOT智能感应接收传输设备采用太阳能供电方式。
而且，所述终端用户为PC机、手机。
而且，所述BIM施工管理平台包括四个模块，分别是结构监控管理模块、数据统计分析模块、用户权限管理模块和移动运用管理模块。
一种基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统的方法，包括如下步骤：
步骤一、建立三维施工模型
按照现浇桥梁设计图纸和施工方案，根据现场支撑体系的完成情况，构建现浇桥梁支撑体系的三维施工模型；
步骤二、构建BIM施工管理平台
对三维施工模型轻量化处理，以现浇桥梁工程BIM建模标准为依据，制订符合现浇桥梁管理功能和管理要素的BIM实施标准，按照标准利用Revit软件完成全线模型创建，引入基于云BIM三维浏览器技术，在浏览器中即可查看三维施工模型和工程图，不需要其他插件或下载；
步骤三、安装前端监测模块
在施工现场安装监测支撑体系应力形变的IOT智能感应接收传输设备，利用无线传输技术，将实时监测的数据传输到云数据库；
所述步骤一中三维施工模型的监测点与施工现场中的IOT智能感应接收传输设备安装位置及编号一一对应；
步骤四、在BIM施工管理平台上实时查看现场监测点的数据
终端用户登录BIM施工管理平台，点击现浇桥梁三维施工模型中的监测点，则会自动显示施工现场相应监测点的实时数据，可在平台上直观的查看现浇桥梁内每个监测点的数据；
当监测点的应力形变超过警戒值时，BIM施工管理平台将会自动向终端用户发送提示信息。
而且，所述步骤三中，采用midas建模分析支撑体系的受力情况，分析出最不利因素主要集中在跨中及腹板位置，即在跨中及腹板位置处的立架立杆受力最大，尤其在立架立杆上部位置；
根据midas分析结果，在桥梁最不利断面位置，即跨中及腹板位置处的支架立杆上部安装IOT智能感应接收传输设备，IOT智能感应接收传输设备应避开支架立杆接头，现场固结安装应力、倾斜形变的IOT智能感应接收传输设备。
而且，所述步骤四中，监测点的应力形变超过警戒值时，三维施工模型中的监测点对应发生颜色变化以示提醒。
本发明的优点和积极效果是：
1、本系统通过在BIM平台上构建现浇桥梁支撑体系的三维施工模型，将现场实际监测点与模型中的监测点一一对应，当现场的监测点数据发生变化或者更新时，三维施工模型中的数据会同步更新。
2、本发明不仅能够在远端查看应力数据实时变化及报警与否，还可以优化后期设计，为施工方案提供技术支持，通过在三维模型中对监测数据进行可视化的动态查看与管理，保证施工能够安全、顺利的进行。
3、本发明以物联网为平台，通过监测信息智能采集、数据智能处理、管理决策支持，同时结合BIM“工程级”三维驱动引擎并以该BIM“工程级”三维引擎为核心驱动，实现基于模型三维可视化管理，为现浇桥梁施工时支撑体系安全管理提供直观的可视化监控。
4、本发明具有实时化安全监测、自动化预警报知和精确化应急处置措施等特点，可以对工程项目进行结构质量管理的三维化、图文一体化智能管理，随时随地实时监控现场监测点变化，操作简单直观、节省人力，具有广泛推广应用的价值。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图；
图2为本发明的工作流图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述。
一种基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统，如图1所示，包括前端监测模块、云数据库、BIM施工管理平台和终端用户，所述前端监测模块为多个，且安装在支撑体系的关键位置点上，前端监测模块将实时监测的支撑体系的压力、应力等信息通过无线传输技术传送给云数据库，云数据库对接收到的数据信息分析、处理后供BIM施工管理平台自动读取，BIM施工管理平台将前端即施工现场支撑体系的压力、应力等数据分析处理后发送给终端用户，终端用户可以是PC机、手机等。
本实施例中，所述前端监测模块为IOT智能感应接收传输设备，包括应变传感器和无线接收模块、无线发送模块，所述IOT智能感应接收传输设备采用太阳能供电方式，有效节约能源。
一种基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统的方法，如图2所示，包括如下步骤：
步骤一、建立三维BIM施工模型
按照现浇桥梁设计图纸和施工方案，结合现场施工地形，按照1:1比例将现场支撑体系采用CAD绘制，对CAD绘制的模型导入BIM软件，构建现浇桥梁支撑体系的三维BIM施工模型。除采用CAD软件绘制模型外，也可采用revit、archicad、tekla、bently、catia、SketchUp、Civi3D、solidworks、Rhino等软件建模。
步骤二、构建BIM施工管理平台
采用软件对三维施工模型轻量化处理，以现浇桥梁工程BIM建模标准为依据，制订符合现浇桥梁管理功能和管理要素的BIM实施标准，按照标准利用Revit软件完成全线模型创建，引入基于云BIM三维浏览器技术，在浏览器中即可查看三维施工模型和工程图，而无需其他插件或下载，实现BIM模型数据轻量化共享。
三维施工模型轻量化处理软件为：A360个人版、BIM Vision(客户端)、广联达协筑、鸿业微模等。BIM云平台有：e建筑、鲁班、EBIM等。
步骤三、安装前端监测模块
根据项目工区现场情况，在施工现场安装监测支撑体系应力形变的IOT智能感应接收传输设备，利用无线传输技术，将实时监测的数据传输到云数据库。
按照施工监测方案，结合监测规范要求，采用midas建模分析支撑体系的受力情况，分析出最不利因素主要集中在跨中及腹板位置，即在跨中及腹板位置处的立架立杆受力最大，尤其在立架立杆上部位置。根据midas分析结果，在桥梁最不利断面位置，即跨中及腹板位置处的支架立杆上部安装IOT智能感应接收传输设备，IOT智能感应接收传输设备应避开支架立杆接头，现场固结安装应力、倾斜形变的IOT智能感应接收传输设备。
IOT智能感应接收传输设备是现浇桥梁支撑体系的前端触角，主要针对工程监测需求进行系统设计，完成现浇桥梁支撑体系应力形变等信息的实时监测。通过云数据库将现浇桥梁支撑体系的应力变化数值在BIM施工管理平台上实时、准确的显示。
所述三维施工模型中的监测点与施工现场中的IOT智能感应接收传输设备安装位置一一对应。
步骤四、在BIM施工管理平台上实时查看现场监测点的数据
终端用户登录BIM施工管理平台，点击现浇桥梁三维施工模型中的监测点，则会自动显示施工现场相应监测点的实时数据，可直观的查看现浇桥梁内每个监测点的数据变化情况，能及时发现并处理支撑体系出现的一些受力问题。当监测点的应力形变超过警戒值时，BIM施工管理平台将会自动向终端用户发送提示信息，同时，三维施工模型中的监测点对应发生颜色变化以示提醒。
所述BIM施工管理平台包括四个业务功能模块，分别是结构监控管理模块、数据统计分析模块、用户权限管理模块和移动运用管理模块，具体为：
1、结构监控管理模块，通过建筑工程建设系统项目的前端触角即IOT智能感应接收传输设备(以下简称IOT设备)，主要针对工程监测需求进行系统设计，完成项目工程结构形变应力等信息的实时监测。通过系统接入的应力形变IOT设备列表，每一个数据条目对应一个IOT设备，可以查询当前IOT设备：名称、位置、编码、序号及模型ID等信息。其中不同色彩表示当前设备监控状态。例如：绿色为应力形变监测值是正常状态，黄色为当前设备监测到异常的应力形变值，红色为当前设备监测到异常的应力形变值超过警戒值。
2、数据统计分析模块，是查询当前系统各个IOT设备的历史数据。可根据年、月、日进行数据查询，也可以设定某个时间段区间进行数据查询。并将数据以不同图形方式进行展示，如：柱状图、面积图、直线图等。同时可以通过设置相关参数，将历史监测数据导出为Excel、Html或者PDF等数据格式。
3、用户权限管理模块，根据不同用户登入显示的内容有所不同，存在主管理员admin，用户和权限分配由admin管理员控制。
4、移动运用管理模块，通过移动端实时收集项目现场的结构监控报警事项，便于现场一线管理人员通过移动设备，对现场数据进行实时反馈。
本发明专利方法也可用于房建、深基坑、地铁、现浇桥梁等采用支撑体系现浇结构监控中。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统，其特征在于：包括前端监测模块、云数据库、BIM施工管理平台和终端用户，所述前端监测模块为多个，且安装在支撑体系的关键位置点上，前端监测模块将实时监测的支撑体系的压力、应力等信息通过无线传输技术传送给云数据库，云数据库对接收到的数据信息分析、处理后供BIM施工管理平台自动读取，BIM施工管理平台将前端即施工现场支撑体系的压力、应力等数据分析处理后发送给终端用户。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统，其特征在于：所述前端监测模块为IOT智能感应接收传输设备，包括应力或者压力传感器和无线接收模块、无线发送模块。
3.根据权利要求1或2所述的基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统，其特征在于：所述IOT智能感应接收传输设备采用太阳能供电方式。
4.根据权利要求1所述的基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统，其特征在于：所述终端用户为PC机、手机。
5.根据权利要求1所述的基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统，其特征在于：所述BIM施工管理平台包括四个模块，分别是结构监控管理模块、数据统计分析模块、用户权限管理模块和移动运用管理模块。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、建立三维施工模型
按照现浇桥梁设计图纸和施工方案，根据现场支撑体系的完成情况，构建现浇桥梁支撑体系的三维施工模型；
步骤二、构建BIM施工管理平台
对三维施工模型轻量化处理，以现浇桥梁工程BIM建模标准为依据，制订符合现浇桥梁管理功能和管理要素的BIM实施标准，按照标准利用Revit软件完成全线模型创建，引入基于云BIM三维浏览器技术，在浏览器中即可查看三维施工模型和工程图，不需要其他插件或下载；
步骤三、安装前端监测模块
在施工现场安装监测支撑体系应力形变的IOT智能感应接收传输设备，利用无线传输技术，将实时监测的数据传输到云数据库；
所述步骤一中三维施工模型的监测点与施工现场中的IOT智能感应接收传输设备安装位置及编号一一对应；
步骤四、在BIM施工管理平台上实时查看现场监测点的数据
终端用户登录BIM施工管理平台，点击现浇桥梁三维施工模型中的监测点，则会自动显示施工现场相应监测点的实时数据，可在平台上直观的查看现浇桥梁内每个监测点的数据；
当监测点的应力形变超过警戒值时，BIM施工管理平台将会自动向终端用户发送提示信息。
7.根据权利要求6所述的基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统的方法，其特征在于：所述步骤三中，采用midas建模分析支撑体系的受力情况，分析出最不利因素主要集中在跨中及腹板位置，即在跨中及腹板位置处的立架立杆受力最大，尤其在立架立杆上部位置；
根据midas分析结果，在桥梁最不利断面位置，即跨中及腹板位置处的支架立杆上部安装IOT智能感应接收传输设备，IOT智能感应接收传输设备应避开支架立杆接头，现场固结安装应力、倾斜形变的IOT智能感应接收传输设备。
8.根据权利要求7所述的基于BIM的现浇桥梁支撑体系施工监控系统的方法，其特征在于：所述步骤四中，监测点的应力形变超过警戒值时，三维施工模型中的监测点对应发生颜色变化以示提醒。
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