CN108645360A - 一种桥梁监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种桥梁监测方法，涉及桥梁监测技术，该桥梁监测方法依据航拍得到的地形信息建立三维地形模型，并在系统中将三维地形模型与预先构建的三维桥梁模型进行整合，从而得到三维现场模型，同时将巡检得到的桥梁病害信息与三维现场模型在系统中进行整合，将桥梁病害信息展示在三维现场模型上以得到三维病害模型，通过直观地分析三维病害模型能够获知桥梁的具体病害类型和病害程度。同时能够通过分析三维病害模型得到维修方案，极大地节约了维修立案的时间。相较于现有技术，本发明所述的桥梁监测方法，能够帮助维护人员迅速找到病害类型和病害程度，同时能够及时给出维修方案，大大提高了桥梁维修的效率。

Description

一种桥梁监测方法

技术领域

本发明涉及桥梁监测技术领域，具体而言，涉及一种桥梁监测方法。

背景技术

近年来，随着基建设施的完善，大量的桥梁也随之兴起。随着经济的发展，重型车辆越来越多，超载幅度越来越大，一些桥梁工程项目出现前修后坏或远达不到设计年限就遭到破坏的现象，已经不是少数，究其原因，超载运输已经成为桥梁以及其他一些公路设施破坏的第一“杀手”，桥梁道路车辙、网裂的形成、危桥的骤增等等，很少由车辆荷载的疲劳强度而产生，绝大多数是超载所致。由此对于桥梁健康状况的实时监控是桥梁维护人员的重中之重。

在现有技术中，通常是通过人工巡检发现桥梁病害问题，然后结合专家组讨论并根据病害问题的种类给出维修建议。在专家组讨论时由于常常无法到现场进行观看而只能通过图片或者照片来进行讲解，通常难以对病害的严重程度作评估，甚至作出错误判断。

有鉴于此，设计制造出一种能够通过模型来实时监测桥梁的健康状况，同时能够及时根据病害信息给出维修方案的桥梁监测方法就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁监测方法，其能够通过模型来实时监测桥梁的健康状况，同时能够及时根据病害信息给出维修方案。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

一种桥梁监测方法，包括以下步骤：

构建桥梁的三维桥梁模型并对三维桥梁模型进行完善；

获取桥梁周围的地形信息并依据地形信息构建三维地形模型；

整合三维桥梁模型与三维地形模型，以获得桥梁的三维现场模型；

巡检桥梁并获得桥梁病害信息；

整合桥梁病害信息和三维现场模型，以获得桥梁的三维病害模型；

分析三维病害模型并得到维修方案。

进一步地，构建桥梁的三维桥梁模型并结合BIM系统对三维桥梁模型进行完善的步骤，具体包括：

采用三维扫描技术重新构建桥梁的BIM模型并得到三维桥梁模型；

结合BIM系统在三维桥梁模型上设置传感器模块。

进一步地，结合BIM系统在三维桥梁模型上设置传感器的步骤，具体包括：

结合BIM系统在三维桥梁模型上设置位移传感器模块；

结合BIM系统在三维桥梁模型上设置应变传感器模块；

结合BIM系统在三维桥梁模型上设置挠度传感器模块。

进一步地，获取桥梁周围的地形信息并依据地形信息构建三维地形模型的步骤，具体包括：

利用无人机航拍设备航拍桥梁的周边地貌并获取地形信息；

利用BIM系统依据地形信息构建三维地形模型。

进一步地，地形信息包括二维图像信息和数字高程信息，利用无人机航拍桥梁的周边地貌并获取地形信息的步骤，具体包括：

利用无人机航拍设备拍摄桥梁的周边地貌并获取二维图像信息和数字高程信息。

进一步地，整合三维桥梁模型与三维地形模型，以获得桥梁的三维现场模型的步骤，具体包括：

在BIM系统中将三维桥梁模型和三维地形模型相结合，得到三维现场模型。

进一步地，巡检桥梁并获得桥梁病害信息的步骤，具体包括：

利用无人机巡检设备巡检桥梁并得到桥梁病害图；

利用BIM系统对桥梁病害图进行解析并得到桥梁病害信息。

进一步地，整合桥梁病害信息和三维现场模型，以获得桥梁的三维病害模型的步骤，具体包括：

在BIM系统中对桥梁病害信息进行可视化处理并生成病害点模型；

在BIM系统中将病害点模型和三维现场模型结合，得到三维病害模型。

进一步地，分析三维病害模型并得到维修方案的步骤，具体包括：

在BIM系统中分析三维病害模型得到病害种类信息；

调用BIM系统中预设的与病害种类信息相对应的维修方案。

一种桥梁监测方法，包括以下步骤：

构建桥梁的三维桥梁模型并结合BIM系统对三维桥梁模型进行完善；

获取桥梁周围的地形信息并依据地形信息构建三维地形模型；

整合三维桥梁模型与三维地形模型，以获得桥梁的三维现场模型；

巡检桥梁并获得桥梁病害信息；

整合桥梁病害信息和三维现场模型，以获得桥梁的三维病害模型；

分析三维病害模型并得到维修方案；

依据维修方案得到维修成本信息。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种桥梁监测方法，依据航拍得到的地形信息建立三维地形模型，并在系统中将三维地形模型与预先构建的三维桥梁模型进行整合，从而得到三维现场模型，同时将巡检得到的桥梁病害信息与三维现场模型在系统中进行整合，将桥梁病害信息展示在三维现场模型上以得到三维病害模型，通过直观地分析三维病害模型能够获知桥梁的具体病害类型和病害程度，十分方便。同时能够通过分析三维病害模型得到维修方案，极大地节约了维修立案的时间，为及时对桥梁进行维修提供极佳的解决方案。相较于现有技术，本发明所述的桥梁监测方法，通过三维模型直观地展示桥梁和病害，能够帮助维护人员迅速找到病害类型和病害程度，同时能够及时给出维修方案，大大提高了桥梁维修的效率，同时通过模型也能够实时监测到桥梁的健康状况，对于维护人员来说无疑是方便了许多。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的桥梁监测方法的步骤框图；

图2为本发明第二实施例提供的桥梁监测方法的步骤框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

参见图1，本实施例提供了一种桥梁监测方法，能够通过构建模型来对桥梁进行实时监测，十分方便。该桥梁监测方法主要是基于BIM系统实现。

BIM(Building Information Modeling)，中文名为建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。BIM系统是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

该桥梁监测方法包括以下步骤：

S1：构建桥梁的三维桥梁模型并对三维桥梁模型进行完善。

具体而言，在BIM系统中利用预先的设计数据或者施工数据直接构建桥梁的BIM模型，再通过三维扫描技术扫描桥梁模型，重新建立起桥梁的三维桥梁模型。同时结合BIM系统内置软件对三维桥梁模型进行完善，具体地，结合BIM系统在三维桥梁模型上设置传感器模块，同时建立钢筋、预应力构件等模块，其中传感器模块的设置位置可参照桥梁现场的安装位置。通过真实模拟传感器以及桥梁各部件的位置以及设置方式，能够方便后续操作时能够将实际情况附加到三维桥梁模型上，提高了监测的准确性。

需要说明的是，传感器模块包括位移传感器模块、应变传感器模块以及挠度传感器模块。也就是说，可结合BIM系统在三维桥梁模型上的合适位置设置位移传感器模块，可结合BIM系统在三维桥梁模型上设置应变传感器模块，也可结合BIM系统在三维桥梁模型上设置挠度传感器模块。

S2：获取桥梁周围的地形信息并依据地形信息构建三维地形模型。

具体而言，本实施例中，可利用无人机航拍设备航拍桥梁的周边地貌并获取地形信息，再通过BIM系统依据地形信息构建三维地形模型。其中无人机航拍设备为搭载有航拍摄像机和高度测距仪的无人机。地形信息包括二维图像信息和数字高程信息，通过航拍摄像机的正摄和倾斜摄影，能够得到不同角度的二维图像，通过通过高度测距仪能够得到数字高程信息。利用BIM系统依据二维图像信息和数字高程信息构建桥梁周围的三维地形模型，能够一定程度上反映出桥梁的周边环境与地貌条件。

S3：整合三维桥梁模型与三维地形模型，以获得桥梁的三维现场模型。

具体而言，在BIM系统中将三维桥梁模型和三维地形模型相结合，得到三维现场模型，该三维现场模型能够将桥梁以及周边地貌充分地展现在维护人员眼前。

S4：巡检桥梁并获得桥梁病害信息。

具体而言，在本实施例中，利用无人机巡检设备巡检桥梁并得到桥梁病害图，再利用BIM系统对桥梁病害图进行解析并得到桥梁病害信息。

在本实施例中，该无人机巡检设备包括巡检控制器、图像成形装置以及无人机本体，无人机本体上设置有安装云台，图像成形装置可拆卸地连接于安装云台，巡检控制器设置在无人机本体的顶部并分别与无人机本体和图像成形装置电连接。本图像成形装置采用最新的智能图像识别技术，能够自动识别裂缝、混凝土剥落等桥梁常见病害，减少了人为经验判断的主观误差。

S5：整合桥梁病害信息和三维现场模型，以获得桥梁的三维病害模型。

具体而言，在BIM系统中对桥梁病害信息进行可视化处理并生成病害点模型。同时利用BIM系统将病害点模型和三维现场模型结合，得到三维病害模型，该三维病害模型能够在桥梁模型上展示出各种病害。通过将桥梁病害信息作可视化处理，使得桥梁的各种病害信息能够直观地展示在维护人员面前，对于维护人员掌握桥梁的实际健康状况来说十分方便。

S6：分析三维病害模型并得到维修方案。

具体而言，得到三维病害模型后对三维病害模型进行分析，在本实施例中是在BIM系统中分析三维病害模型并得到病害种类信息，同时调用BIM系统中预设的与该病害种类信息相对应的维修方案。需要说明的是，在BIM系统中具有数据库，数据库中预先设置有针对常见病害类型的维修方案，常见病害类型有缝隙、混凝土剥落等。当得到病害种类信息后，BIM系统会调用数据库中对应的维修方案，能够给维护人员提供一定的参考。当然，此处也可以人工分析三维病害模型并依据工程经验直接给出维修方案，其具体方式在此不作具体限定。

综上所述，本实施例提供了一种桥梁监测方法，依据航拍得到的地形信息建立三维地形模型，并在系统中将三维地形模型与预先构建的三维桥梁模型进行整合，从而得到三维现场模型，同时将巡检得到的桥梁病害信息与三维现场模型在系统中进行整合，将桥梁病害信息展示在三维现场模型上以得到三维病害模型，通过直观地分析三维病害模型能够获知桥梁的具体病害类型和病害程度，十分方便。同时能够通过分析三维病害模型得到维修方案，极大地节约了维修立案的时间，为及时对桥梁进行维修提供极佳的解决方案。相较于现有技术，本实施例所述的桥梁监测方法，通过三维模型直观地展示桥梁和病害，能够帮助维护人员迅速找到病害类型和病害程度，同时能够及时给出维修方案，大大提高了桥梁维修的效率，同时通过模型也能够实时监测到桥梁的健康状况，对于维护人员来说无疑是方便了许多。

第二实施例

本实施例提供了一种桥梁监测方法，其基本原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

本实施例提供了一种桥梁监测方法，具体包括以下步骤：

S1：构建桥梁的三维桥梁模型并对三维桥梁模型进行完善。

具体而言，在BIM系统中利用预先的设计数据或者施工数据直接构建桥梁的BIM模型，再通过三维扫描技术扫描桥梁模型，重新建立起桥梁的三维桥梁模型。同时结合BIM系统内置软件对三维桥梁模型进行完善，具体地，结合BIM系统在三维桥梁模型上设置传感器模块，同时建立钢筋、预应力构件等模块，其中传感器模块的设置位置可参照桥梁现场的安装位置。通过真实模拟传感器以及桥梁各部件的位置以及设置方式，能够方便后续操作时能够将实际情况附加到三维桥梁模型上，提高了监测的准确性。

S2：获取桥梁周围的地形信息并依据地形信息构建三维地形模型。

具体而言，本实施例中，可利用无人机航拍设备航拍桥梁的周边地貌并获取地形信息，再通过BIM系统依据地形信息构建三维地形模型。其中无人机航拍设备为搭载有航拍摄像机和高度测距仪的无人机。地形信息包括二维图像信息和数字高程信息，通过航拍摄像机的正摄和倾斜摄影，能够得到不同角度的二维图像，通过通过高度测距仪能够得到数字高程信息。利用BIM系统依据二维图像信息和数字高程信息构建桥梁周围的三维地形模型，能够一定程度上反映出桥梁的周边环境与地貌条件。

S3：整合三维桥梁模型与三维地形模型，以获得桥梁的三维现场模型。

具体而言，在BIM系统中将三维桥梁模型和三维地形模型相结合，得到三维现场模型，该三维现场模型能够将桥梁以及周边地貌充分地展现在维护人员眼前。

S4：巡检桥梁并获得桥梁病害信息。

具体而言，在本实施例中，利用无人机巡检设备巡检桥梁并得到桥梁病害图，再利用BIM系统对桥梁病害图进行解析并得到桥梁病害信息。

S5：整合桥梁病害信息和三维现场模型，以获得桥梁的三维病害模型。

具体而言，在BIM系统中对桥梁病害信息进行可视化处理并生成病害点模型。同时利用BIM系统将病害点模型和三维现场模型结合，得到三维病害模型，该三维病害模型能够在桥梁模型上展示出各种病害。通过将桥梁病害信息作可视化处理，使得桥梁的各种病害信息能够直观地展示在维护人员面前，对于维护人员掌握桥梁的实际健康状况来说十分方便。

S6：分析三维病害模型并得到维修方案。

具体而言，得到三维病害模型后对三维病害模型进行分析，在本实施例中是在BIM系统中分析三维病害模型并得到病害种类信息，同时调用BIM系统中预设的与该病害种类信息相对应的维修方案。

S7：依据维修方案得到维修成本信息。

具体而言，在BIM系统中给出维修方案时，根据维修方案直接给出维修成本信息。此维修成本信息可以有BIM系统依据维修方案自动匹配得出，也可以由维护人员以及维修方案人工计算得出，在此不作具体限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桥梁监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建桥梁的三维桥梁模型并对所述三维桥梁模型进行完善；

获取所述桥梁周围的地形信息并依据所述地形信息构建三维地形模型；

整合所述三维桥梁模型与所述三维地形模型，以获得所述桥梁的三维现场模型；

巡检所述桥梁并获得桥梁病害信息；

整合所述桥梁病害信息和所述三维现场模型，以获得所述桥梁的三维病害模型；

分析所述三维病害模型并得到维修方案。

2.根据权利要求1所述的桥梁监测方法，其特征在于，所述构建桥梁的三维桥梁模型并对所述三维桥梁模型进行完善的步骤，具体包括：

采用三维扫描技术重新构建所述桥梁的BIM模型并得到三维桥梁模型；

结合BIM系统在所述三维桥梁模型上设置传感器模块。

3.根据权利要求2所述的桥梁监测方法，其特征在于，所述结合BIM系统在所述三维桥梁模型上设置传感器的步骤，具体包括：

结合所述BIM系统在所述三维桥梁模型上设置位移传感器模块；

结合所述BIM系统在所述三维桥梁模型上设置应变传感器模块；

结合所述BIM系统在所述三维桥梁模型上设置挠度传感器模块。

4.根据权利要求1所述的桥梁监测方法，其特征在于，所述获取所述桥梁周围的地形信息并依据所述地形信息构建三维地形模型的步骤，具体包括：

利用无人机航拍设备航拍所述桥梁的周边地貌并获取地形信息；

利用BIM系统依据所述地形信息构建所述三维地形模型。

5.根据权利要求4所述的桥梁监测方法，其特征在于，所述地形信息包括二维图像信息和数字高程信息，所述利用无人机航拍所述桥梁的周边地貌并获取地形信息的步骤，具体包括：

利用所述无人机航拍设备拍摄所述桥梁的周边地貌并获取所述二维图像信息和所述数字高程信息。

6.根据权利要求1所述的桥梁监测方法，其特征在于，所述整合所述三维桥梁模型与所述三维地形模型，以获得所述桥梁的三维现场模型的步骤，具体包括：

在BIM系统中将所述三维桥梁模型和所述三维地形模型相结合，得到所述三维现场模型。

7.根据权利要求1所述的桥梁监测方法，其特征在于，所述巡检所述桥梁并获得桥梁病害信息的步骤，具体包括：

利用无人机巡检设备巡检所述桥梁并得到桥梁病害图；

利用BIM系统对所述桥梁病害图进行解析并得到所述桥梁病害信息。

8.根据权利要求1所述的桥梁监测方法，其特征在于，所述整合所述桥梁病害信息和所述三维现场模型，以获得所述桥梁的三维病害模型的步骤，具体包括：

在BIM系统中对所述桥梁病害信息进行可视化处理并生成病害点模型；

在所述BIM系统中将所述病害点模型和所述三维现场模型结合，得到所述三维病害模型。

9.根据权利要求1所述的桥梁监测方法，其特征在于，所述分析所述三维病害模型并得到维修方案的步骤，具体包括：

在BIM系统中分析所述三维病害模型得到病害种类信息；

调用所述BIM系统中预设的与所述病害种类信息相对应的维修方案。

10.一种桥梁监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建桥梁的三维桥梁模型并结合BIM系统对所述三维桥梁模型进行完善；

获取所述桥梁周围的地形信息并依据所述地形信息构建三维地形模型；

整合所述三维桥梁模型与所述三维地形模型，以获得所述桥梁的三维现场模型；

巡检所述桥梁并获得桥梁病害信息；

整合所述桥梁病害信息和所述三维现场模型，以获得所述桥梁的三维病害模型；

分析所述三维病害模型并得到维修方案；

依据所述维修方案得到维修成本信息。