CN109686061B - 基于gis与bim的桥梁监测辅助决策系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，包括：桥梁监测装置、数据传输装置、云平台服务器、以及客户端，桥梁监测装置，与数据传输装置相耦接；数据传输装置，分别与云平台服务器、桥梁监测装置的通行控制模块、数据采集模块、视频监控模块和动态称重模块相耦接；云平台服务器与所述数据传输装置和客户端相耦接；客户端，与云平台服务器的数据接收入库模块、数据分析模块、和报警阈值设定模块相耦接。本发明实现了桥梁监测实时化、报警便捷化、监测地图化、监测立体化、和监控现场化。

Description

基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统

技术领域

本发明涉及桥梁监测技术领域，更具体地，涉及一种基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统。

背景技术

随着国民经济的持续发展，以及交通流量、重车、超重车的不断增加，超载的现象屡禁不绝，桥梁超负荷运行现象较为普遍，桥梁运行安全形势比较严峻；桥梁结构随着桥龄的不断增长，结构的安全性和使用性能必然发生退化。桥梁运营安全与人民生命财产安全息息相关，近年来国内外桥梁倒塌事件时有发生，一个个血的教训促使桥梁管理者急需转变管理理念、完善管理体系、提高管理技术水平。

当前我国大多数桥梁管理部门由于人员、资金等原因，在旧桥的管理、养护方面投入不足，技术手段相对落后，对桥梁安全状态的掌握方式单一，不能实时掌握桥梁运行状态，桥梁监测的数据展示形式单一，数据报警提醒通知方式缺乏或比较单一，相关责任人不能及时获取桥梁状态数据和报警信息。

对桥梁状态的判断缺少有效的技术支撑手段，桥梁告警后知后觉，桥梁专家不能快速有效的获取桥梁信息，桥梁专家之间也不能进行有效的沟通，桥梁状态判定后对交通控制比较滞后。

因此，亟需提供一种桥梁监测辅助决策系统。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，包括：桥梁监测装置、数据传输装置、云平台服务器、以及客户端，其中，

所述桥梁监测装置，与所述数据传输装置相耦接，用于对桥梁构件进行实时监测并将监测数据发送至所述数据传输装置，包括并行的通行控制模块、数据采集模块、视频监控模块和动态称重模块，其中，

所述通行控制模块，与所述数据传输装置相耦接，用于接收所述数据传输装置发送的通行控制信息；

所述数据采集模块，与所述数据传输装置相耦接，用于通过传感器采集桥梁构件数据并发送至所述数据传输装置相耦接，所述桥梁构件数据包括应变、温度、风速、风向、位移、裂缝、和沉降；

所述视频监控模块，与所述数据传输装置相耦接，用于对经过桥梁的过往车辆进行监控，得到视频监控实时数据和监控视频历史数据并发送至所述数据传输装置；

所述动态称重模块，与所述数据传输装置相耦接，用于对经过桥梁的过往车辆进行重量监控得到动态车辆重量数据并发送至所述数据传输装置；

所述数据传输装置，分别与所述云平台服务器、所述桥梁监测装置的通行控制模块、数据采集模块、视频监控模块和动态称重模块相耦接，用于接收所述云平台服务器的通行控制信息并发送至所述通行控制模块，接收所述数据采集模块发送的桥梁构件数据、并发送至所述云平台服务器，接收所述视频监控模块发送的视频监控实时数据和监控视频历史数据、并发送至所述云平台服务器，接收所述动态称重模块发送的动态车辆重量数据、并发送至所述云平台服务器；

所述云平台服务器，分别与所述数据传输装置和客户端相耦接，对所述数据传输装置发送的桥梁构件数据、视频监控实时数据、监控视频历史数据、动态车辆重量数据进行数据分析，并将分析结果发送至所述客户端，所述云平台服务器包括数据接收入库模块、模型数据关联模块、数据分析模块和报警阈值设定模块，其中，

所述数据接收入库模块，与所述数据传输装置相耦接，用于接收所述数据传输装置发送的桥梁构件数据、视频监控实时数据、监控视频历史数据、和动态车辆重量数据，进行分类存储；

所述模型数据关联模块，用于对所述传感器与桥梁构件基于建筑信息模型BIM进行建模，得到传感器模型和桥梁构件模型，将传感器模型和桥梁构件模型设定唯一编码，通过所述唯一编码将传感器模型和桥梁构件模型进行关联；

所述数据分析模块，分别与所述数据接收入库模块、模型数据关联模块、和报警阈值设定模块相耦接，用于对所述桥梁构件数据、视频监控实时数据、监控视频历史数据、和动态车辆重量数据通过所述传感器模型和桥梁构件模型进行对比分析、趋势分析和相关性分析，将分析结果发送至所述客户端，还用于根据所述报警阈值设定模块内的报警阈值判断桥梁结构是否处于正常使用状态内、是否即将达到或超越服役状态，当判断桥梁结构处于非正常使用状态、或即将达到或超越服役状态时发送报警信息至客户端；

所述报警阈值设定模块，分别与所述数据接收入库模块和客户端相耦接，对所述传感器进行报警阈值设定，并进行分级设置报警阈值；

所述客户端，与所述云平台服务器的数据接收入库模块、数据分析模块、和报警阈值设定模块相耦接，用于通过网络地理信息系统WebGIS和建筑信息模型BIM对所述监测数据进行展示，当接收到所述数据分析模块发送的报警信息时进行报警并作出连锁反应，所述客户端包括数据展示模块、报警模块、专家会商模块、巡查模块、以及报警总结和还原模块，其中，

所述数据展示模块，与所述云平台服务器的数据分析模块相耦接，包括WebGIS地图展示和BIM展示：WebGIS地图展示将监测的桥梁在地图上进行空间定位，将桥梁监测状态进行标识，正常使用状态时以绿色标识桥梁状态，桥梁发生报警时以红色标识桥梁状态并进行闪烁提示；BIM展示，对所述桥梁进行桥梁监测设备模型，将所述监测数据实时显示在监测设备模型上，当所述监测数据超出报警阀值，所述桥梁监测设备和与其关联的桥梁构件进行红色闪烁显示；

所述报警模块，分别与所述云平台服务器的数据分析模块、专家会商模块、巡查模块、以及报警总结和还原模块相耦接，用于接收所述数据分析模块发送的报警信息，进行报警，并将报警信息发送至所述专家会商模块、巡查模块、以及报警总结和还原模块；

所述专家会商模块，与所述报警模块相耦接，用于根据桥梁结构信息和所述监测数据对所述桥梁进行研判，研判后通过数据传输装置所述发送通行控制信息至所述通行控制模块；

所述巡查模块，与所述报警模块相耦接，接收到所述报警信息后发送巡查指令给巡查人员，巡查人员收到所述巡查指令后，及时到现场探查情况，巡查人员到达现场后通过手机App拍照、录制视频上传云平台服务器，巡查人员将现场的情况以文字和语音的形式通过App上传到云平台服务器；

所述报警总结和还原模块，与所述报警模块相耦接，用于根据报警信息生成事件报告。

优选地，所述分级设置报警阈值包括黄色报警阈值、和红色报警阈值，

当所述监测数据处于黄色报警阈值内，进行黄色报警；

当所述监测数据处于红色报警阈值内，进行红色报警。

优选地，所述黄色报警阈值包括黄色低限值和黄色高限值，所述红色报警阈值包括红色低限值和红色高限值，所述黄色低限值大于所述红色低限值，所述红色高限值大于所述黄色高限值。

优选地，当所述监测数据位于所述黄色低限值和黄色高限值之间时为正常范围值，不发生报警。

优选地，所述传感器包括温度计、风速风向计、动态称重系统、应变计、位移计、裂缝计、和静力水准仪。

优选地，所述数据传输装置，通过GPRS或4G无线通讯方式进行传输。

优选地，所述客户端包括手机客户端或Web客户端。

优选地，所述桥梁监测设备模型内还包括桥梁构件模型和传感器模型，桥梁构件模型和传感器模型内具有属性信息。

优选地，所述报警模块包括声光报警子模块、短信报警子模块、微信报警子模块、手机App报警子模块、或Web客户端报警子模块中的至少一种，其中，

所述声光报警子模块，包括网络声光报警器，通过局域网向所述网络声光报警器发送报警信号，驱动网络报警器进行声光报警；

所述短信报警子模块，用于访问短信服务，推送报警短信；

所述微信报警子模块，用于访问微信服务，推送报警短信；

所述手机App报警子模块和Web客户端报警子模块，通过P2P搜索技术向具有权限的手机App、和Web客户端推送报警信息。

优选地，所述报警总结和还原模块提供的事件报告包括：报警的桥梁、报警的传感器、报警的构件、存储报警时段的报警数据，以及报警时间点前后一小时的监测数据、巡查数据、专家会商数据、现场控制信息；所述巡查数据是巡查指令信息和巡查反馈信息，所述专家会商数据是专家的文字信息、语音信息、视频信息、和标绘信息，所述现场控制信息是情报板信息、限高杆控制信息、声光报警信息、语音播报信息；

还用于报警重现，选择报警事件后，在WebGIS地图中定位报警的桥梁，BIM中展示报警的传感器和所监测的桥梁构件，提供事件报告，展示报警时段的报警数据，以及报警时间点前后一小时的监测数据、巡查数据、专家会商数据、现场控制信息，以时间轴的形式展示。

与现有技术相比，本发明提供的基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，至少实现了如下的有益效果：

本发明的桥梁监测辅助决策系统采用先进的传感器、通讯及云平台技术，建立桥梁安全监测系统，对桥梁安全状态进行在线监测，及时发现桥梁安全隐患，在桥梁发生危险前进行报警，保障桥梁的安全运行，确保桥梁的安全运行，避免或减小人民生命财产的损失，实现了桥梁监测实时化；

本发明的桥梁监测辅助决策系统在桥梁实时监测过程中对发生威胁到结构运营安全的可变荷载以及结构响应指标进行报警，当传感器设备产生报警信息时，通过微信、短信、手机App将报警信息推送给用户，提醒管理养护人员予以关注，必要时进行到现场进行检查或启动专项监测及评估，根据检查和评估结果确定结构整体或构件局部是否处于安全使用状态、是否需要采用限载或封闭交通等措施，实现了报警便捷化；

本发明的桥梁监测辅助决策系统实现了监测地图化，采用基于WebGIS技术对桥梁地理信息进行展示，在WebGIS系统中实现桥梁的位置分布展示、BCI信息展示、监测状态展示以及桥梁基础信息详情和桥梁传感器监测详情跳转等功能，以及桥梁总体数量统计、巡检检查统计、桥梁监测总览等，桥梁监测总览显示桥梁正常运行数、桥梁红色报警数、桥梁黄色报警数；

本发明的桥梁监测辅助决策系统实现了监测立体化，基于BIM对桥梁的构件管理和实时监测更加立体和形象，在线监测设备和监测数据能够在三维桥梁上展示浏览。对各类附属设施(如路灯)的三维模型进行加载，提供精细化的三维模型查看，包括俯视、仰视、斜视等多种角度，并基于三维场景实现视点操作，可按预设路线进行漫游查看；

本发明实现了桥梁监控现场化，在桥梁监测区域安装监控视频、动态称重系统，提供电脑端和手机端查看桥梁监控视频的功能，能够第一时间查看桥梁的现场情况，同时提供桥梁监控视频历史查看功能，以便于追溯桥梁报警的原因，通过通行控制信息可远程控制桥梁的交通，及时快速的封锁交通避免次生事故的发生。

当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是实施例1中基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统的结构示意图；

图2是实施例2中分级报警阈值设定范围示意图；

图3是实施例2中报警模块结构示意图；

图4是实施例3中桥梁监测报警处置流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

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讨论。

实施例1：

结合图1，本实施例提供了一种基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，包括：桥梁监测装置1、数据传输装置4、云平台服务器23、以及客户端3。

所述桥梁监测装置1，与所述数据传输装置4相耦接，用于对桥梁构件进行实时监测并将监测数据发送至所述数据传输装置4，包括并行的通行控制模块11、数据采集模块12、视频监控模块13和动态称重模块14，其中，

所述通行控制模块11，与所述数据传输装置4相耦接，用于接收所述数据传输装置4发送的通行控制信息；

所述数据采集模块12，与所述数据传输装置4相耦接，用于通过传感器采集桥梁构件数据并发送至所述数据传输装置4相耦接，所述桥梁构件数据包括应变、温度、风速、风向、位移、裂缝、和沉降；

所述视频监控模块13，与所述数据传输装置4相耦接，用于对经过桥梁的过往车辆进行监控，得到视频监控实时数据和监控视频历史数据并发送至所述数据传输装置4；

所述动态称重模块14，与所述数据传输装置4相耦接，用于对经过桥梁的过往车辆进行重量监控得到动态车辆重量数据并发送至所述数据传输装置4；

所述数据传输装置4，分别与所述云平台服务器23、所述桥梁监测装置1的通行控制模块11、数据采集模块12、视频监控模块13和动态称重模块14相耦接，用于接收所述云平台服务器23的通行控制信息并发送至所述通行控制模块11，接收所述数据采集模块12发送的桥梁构件数据、并发送至所述云平台服务器23，接收所述视频监控模块13发送的视频监控实时数据和监控视频历史数据、并发送至所述云平台服务器23，接收所述动态称重模块14发送的动态车辆重量数据、并发送至所述云平台服务器23；

所述云平台服务器23，分别与所述数据传输装置4和客户端3相耦接，对所述数据传输装置4发送的桥梁构件数据、视频监控实时数据、监控视频历史数据、动态车辆重量数据进行数据分析，并将分析结果发送至所述客户端3，所述云平台服务器23包括数据接收入库模块21、模型数据关联模块22、数据分析模块23和报警阈值设定模块24，其中，

所述数据接收入库模块21，与所述数据传输装置4相耦接，用于接收所述数据传输装置4发送的桥梁构件数据、视频监控实时数据、监控视频历史数据、和动态车辆重量数据，进行分类存储；

所述模型数据关联模块22，用于对所述传感器与桥梁构件基于建筑信息模型BIM进行建模，得到传感器模型和桥梁构件模型，将传感器模型和桥梁构件模型设定唯一编码，通过所述唯一编码将传感器模型和桥梁构件模型进行关联；

所述数据分析模块23，分别与所述数据接收入库模块21、模型数据关联模块22、和报警阈值设定模块24相耦接，用于对所述桥梁构件数据、视频监控实时数据、监控视频历史数据、和动态车辆重量数据通过所述传感器模型和桥梁构件模型进行对比分析、趋势分析和相关性分析，将分析结果发送至所述客户端3，还用于根据所述报警阈值设定模块24内的报警阈值判断桥梁结构是否处于正常使用状态内、是否即将达到或超越服役状态，当判断桥梁结构处于非正常使用状态、或即将达到或超越服役状态时发送报警信息至客户端3；

所述报警阈值设定模块24，分别与所述数据接收入库模块21和客户端3相耦接，对所述传感器进行报警阈值设定，并进行分级设置报警阈值；

所述客户端3，与所述云平台服务器23的数据接收入库模块21、数据分析模块23、和报警阈值设定模块24相耦接，用于通过网络地理信息系统WebGIS和建筑信息模型BIM对所述监测数据进行展示，当接收到所述数据分析模块23发送的报警信息时进行报警并作出连锁反应，所述客户端3包括数据展示模块31、报警模块32、专家会商模块33、巡查模块34、以及报警总结和还原模块35。

所述数据展示模块31，与所述云平台服务器23的数据分析模块23相耦接，包括WebGIS地图展示和BIM展示：WebGIS地图展示将监测的桥梁在地图上进行空间定位，将桥梁监测状态进行标识，正常使用状态时以绿色标识桥梁状态，桥梁发生报警时以红色标识桥梁状态并进行闪烁提示；BIM展示，对所述桥梁进行桥梁监测设备模型，将所述监测数据实时显示在监测设备模型上，当所述监测数据超出报警阀值，所述桥梁监测设备和与其关联的桥梁构件进行红色闪烁显示；

所述报警模块32，分别与所述云平台服务器23的数据分析模块23、专家会商模块33、巡查模块34、以及报警总结和还原模块35相耦接，用于接收所述数据分析模块23发送的报警信息，进行报警，并将报警信息发送至所述专家会商模块33、巡查模块34、以及报警总结和还原模块35；

所述专家会商模块33，与所述报警模块32相耦接，用于根据桥梁结构信息和所述监测数据对所述桥梁进行研判，研判后通过数据传输装置4所述发送通行控制信息至所述通行控制模块11；

所述巡查模块34，与所述报警模块32相耦接，接收到所述报警信息后发送巡查指令给巡查人员，巡查人员收到所述巡查指令后，及时到现场探查情况，巡查人员到达现场后通过手机App拍照、录制视频上传云平台服务器23，巡查人员将现场的情况以文字和语音的形式通过App上传到云平台服务器23；

所述报警总结和还原模块35，与所述报警模块32相耦接，用于根据报警信息生成事件报告。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统的又一实施例。

本实施例提供了一种基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，包括：桥梁监测装置1、数据传输装置4、云平台服务器23、以及客户端3。

所述桥梁监测装置1，与所述数据传输装置4相耦接，用于对桥梁构件进行实时监测并将监测数据发送至所述数据传输装置4，包括并行的通行控制模块11、数据采集模块12、视频监控模块13和动态称重模块14。

所述通行控制模块11，与所述数据传输装置4相耦接，用于接收所述数据传输装置4发送的通行控制信息；

可选的，通行控制模块11包含情报板模块、限高杆控制子模块、现场声光报警子模块321、语音播报子模块，云平台服务器23Web中心端首先向限高杆控制子模块、现场声光报警子模块321发送指令完成，其次发送文字信息和语音信息分别推送到情报板子模块、语音播报子模块进行文字提醒和语音提醒，可预配置文字信息和语音信息以便于快速向情报板子模块、语音播报子模块推送信息。

所述数据采集模块12，与所述数据传输装置4相耦接，用于通过传感器采集桥梁构件数据并发送至所述数据传输装置4相耦接，所述桥梁构件数据包括应变、温度、风速、风向、位移、裂缝、和沉降；

可选的，所述传感器包括温度计、风速风向计、动态称重系统、应变计、位移计、裂缝计、和静力水准仪。

数据采集是整个监测系统的中枢与关键，主要完成原始数据的获取与传输，是连接桥梁监测传感器和云平台Web中心端的中转站，可采集的数据包括应变、温度、风速、风向、位移、裂缝、沉降，系统有较高的稳定性和可自修复性。采集模块采用主流Linux平台作为采集软件的基础运行环境。具有较好的实时响应性能和多任务处理能力，可靠性和可扩展性较高，基于Linux平台来实现数据采集软件，能够实现数据监测的实时性、高精度性、可靠性、稳定性和抗干扰性等特点。

所述视频监控模块13，与所述数据传输装置4相耦接，用于对经过桥梁的过往车辆进行监控，得到视频监控实时数据和监控视频历史数据并发送至所述数据传输装置4。

可选的，在桥梁两端和重要部位安装视频监控，对过往的车辆进行监控，可查看监控视频实时数据和监控视频历史数据，采取监控视频本地存储、远端查看的方式，可有效减小对数据传输带宽的要求，远端查看分为Web端查看和手机App查看两种方式。

所述动态称重模块14，与所述数据传输装置4相耦接，用于对经过桥梁的过往车辆进行重量监控得到动态车辆重量数据并发送至所述数据传输装置4；

可选的，动态称重包含称重和视频抓拍功能，动态称重系统可对过往车辆的重量监控，车重超过设定的阀值会上传报警信息，包含车辆的重量和视频录像，动态称重能够有效的控制超载现象，减少车辆超载对桥梁的损害。

所述数据传输装置4，分别与所述云平台服务器23、所述桥梁监测装置1的通行控制模块11、数据采集模块12、视频监控模块13和动态称重模块14相耦接，用于接收所述云平台服务器23的通行控制信息并发送至所述通行控制模块11，接收所述数据采集模块12发送的桥梁构件数据、并发送至所述云平台服务器23，接收所述视频监控模块13发送的视频监控实时数据和监控视频历史数据、并发送至所述云平台服务器23，接收所述动态称重模块14发送的动态车辆重量数据、并发送至所述云平台服务器23；

可选的，所述数据传输装置4，通过GPRS或4G无线通讯方式进行传输。

本发明中桥梁数据采集现场与监测云平台之间的传输通过GPRS/4G无线通讯方式进行传输，采用GPRS/4G无线通讯方式进行数据传输可大大减小网络布线的成本，以及解决偏远地区桥梁无法布线的问题。

所述云平台服务器23，分别与所述数据传输装置4和客户端3相耦接，对所述数据传输装置4发送的桥梁构件数据、视频监控实时数据、监控视频历史数据、动态车辆重量数据进行数据分析，并将分析结果发送至所述客户端3，所述云平台服务器23包括数据接收入库模块21、模型数据关联模块22、数据分析模块23和报警阈值设定模块24。

所述数据接收入库模块21，与所述数据传输装置4相耦接，用于接收所述数据传输装置4发送的桥梁构件数据、视频监控实时数据、监控视频历史数据、和动态车辆重量数据，进行分类存储；

数据接收入库模块21实现数据的接收和分类入库，接收子模块通过端口监听的方式接收数据，应变、温度、风速、风向、位移、裂缝、沉降等每一类数据单独设定一个端口，可有效减少单个端口接收数据的压力，接收后将每类数据存放在数据库中不同的数据表中。采用云平台技术搭建Web服务器和存储监测数据，采用云平台方式可减少管理中心建设成本和管理成本，在云端提供数据分析、存储、管理等服务。

所述模型数据关联模块22，用于对所述传感器与桥梁构件基于建筑信息模型BIM进行建模，得到传感器模型和桥梁构件模型，将传感器模型和桥梁构件模型设定唯一编码，通过所述唯一编码将传感器模型和桥梁构件模型进行关联；

可选地，首先将传感器和桥梁构件基于BIM进行建模，将传感器模型和桥梁构建模型设定唯一编码，其次通过桥梁构件模型唯一编码将传感器模型和桥梁构件模型进行关联，构件模型和传感器模型是一对多的关系，即一个构件可通过多个传感器来监测；传感器模型和构件模型是一对一的关系，即一个传感器只能监测一个构件。

所述数据分析模块23，分别与所述数据接收入库模块21、模型数据关联模块22、和报警阈值设定模块24相耦接，用于对所述桥梁构件数据、视频监控实时数据、监控视频历史数据、和动态车辆重量数据通过所述传感器模型和桥梁构件模型进行对比分析、趋势分析和相关性分析，将分析结果发送至所述客户端3，还用于根据所述报警阈值设定模块24内的报警阈值判断桥梁结构是否处于正常使用状态内、是否即将达到或超越服役状态，当判断桥梁结构处于非正常使用状态、或即将达到或超越服役状态时发送报警信息至客户端3；

通过接收到的监测数据，对监测构件的运营状态、安全状况进行评估，判断结构是否处于正常使用状态内，是否即将达到或超越服役状态，对监测及识别的结果进行对比分析、趋势分析和相关性分析，以桥梁构件监测的某个应变计采集的数据为例，对比分析分为季度对比分析和年度对比分析，季度对比分析是指对一年4个季度采集的应变数据进行对比分析，年度对比分析是指以年为单位对比分析历年的应变数据；趋势分析是指对一段时间内应变的数据以时间为横轴、数值为纵轴的曲线分析，可明显观察出数据是持续上升、持续下降、持续接近某一数值，还是围绕某一数值上下波动；关联分析是指应变的变化与温度、车辆通行有着较强的关联关系，在应变数据变化分析中叠加同一时段的温度数据和动态称重系统采集的数据进行关联分析，可得出某个时间点的应变数据跳变与通行车辆的质量和速度有关联；在每月1号凌晨依据构件安全可靠度理论生成上个月的监测月报，对上个月监测情况进行汇总。

所述报警阈值设定模块24，分别与所述数据接收入库模块21和客户端3相耦接，对所述传感器进行报警阈值设定，并进行分级设置报警阈值；

所述分级设置报警阈值包括黄色报警阈值、和红色报警阈值，

当所述监测数据处于黄色报警阈值内，进行黄色报警；

当所述监测数据处于红色报警阈值内，进行红色报警。

所述黄色报警阈值包括黄色低限值和黄色高限值，所述红色报警阈值包括红色低限值和红色高限值，所述黄色低限值大于所述红色低限值，所述红色高限值大于所述黄色高限值。

当所述监测数据位于所述黄色低限值和黄色高限值之间时为正常范围值，不发生报警。

如图2所示，可以理解的是每个传感器(包含温度计、风速风向计、动态称重系统、应变计、位移计、裂缝计、静力水准仪)所监测构件不同，对同一构件的监测部位也不同，需要对每个传感器的报警阀值进行单独设定，并进行分级设置，分级报警分为黄色报警和红色报警，监测值处于黄色报警范围则进行黄色报警，监测值处于红色报警范围则进行红色报警。

黄色报警范围值：监测分项值在黄色高限值(包含黄色高限值)和红色高限值之间，或监测分项值在黄色低限值(包含黄色低限限值)和红色低限值之间；

红色报警范围值：监测分项值大于等于红色高限值，或监测分项值小于等于红色低限值；

正常范围值：监测分项值在黄色低限值和黄色高限值之间。

本发明的桥梁监测辅助决策系统采用先进的传感器、通讯及云平台技术，建立桥梁安全监测系统，对桥梁安全状态进行在线监测，及时发现桥梁安全隐患，在桥梁发生危险前进行报警，保障桥梁的安全运行，确保桥梁的安全运行，避免或减小人民生命财产的损失，实现了桥梁监测实时化；

所述客户端3，与所述云平台服务器23的数据接收入库模块21、数据分析模块23、和报警阈值设定模块24相耦接，用于通过网络地理信息系统WebGIS和建筑信息模型BIM对所述监测数据进行展示，当接收到所述数据分析模块23发送的报警信息时进行报警并作出连锁反应，所述客户端3包括数据展示模块31、报警模块32、专家会商模块33、巡查模块34、以及报警总结和还原模块35。

可选的，所述客户端3包括手机客户端3或Web客户端3。

所述数据展示模块31，与所述云平台服务器23的数据分析模块23相耦接，包括WebGIS地图展示和BIM展示：WebGIS地图展示将监测的桥梁在地图上进行空间定位，将桥梁监测状态进行标识，正常使用状态时以绿色标识桥梁状态，桥梁发生报警时以红色标识桥梁状态并进行闪烁提示；BIM展示，对所述桥梁进行桥梁监测设备模型，将所述监测数据实时显示在监测设备模型上，当所述监测数据超出报警阀值，所述桥梁监测设备和与其关联的桥梁构件进行红色闪烁显示；

本发明的桥梁监测辅助决策系统实现了监测地图化，采用基于WebGIS技术对桥梁地理信息进行展示，在WebGIS系统中实现桥梁的位置分布展示、BCI信息展示、监测状态展示以及桥梁基础信息详情和桥梁传感器监测详情跳转等功能，以及桥梁总体数量统计、巡检检查统计、桥梁监测总览等，桥梁监测总览显示桥梁正常运行数、桥梁红色报警数、桥梁黄色报警数。

本发明的桥梁监测辅助决策系统实现了监测立体化，基于BIM对桥梁的构件管理和实时监测更加立体和形象，在线监测设备和监测数据能够在三维桥梁上展示浏览。对各类附属设施(如路灯)的三维模型进行加载，提供精细化的三维模型查看，包括俯视、仰视、斜视等多种角度，并基于三维场景实现视点操作，可按预设路线进行漫游查看。

可选的，所述桥梁监测设备模型内还包括桥梁构件模型和传感器模型，桥梁构件模型和传感器模型内具有属性信息。

所述报警模块32，分别与所述云平台服务器23的数据分析模块23、专家会商模块33、巡查模块34、以及报警总结和还原模块35相耦接，用于接收所述数据分析模块23发送的报警信息，进行报警，并将报警信息发送至所述专家会商模块33、巡查模块34、以及报警总结和还原模块35；

如图3所示，所述报警模块32包括声光报警子模块321、短信报警子模块322、微信报警子模块323、手机App报警子模块324、或Web客户端报警子模块325中的至少一种。

所述声光报警子模块321，包括网络声光报警器，通过局域网向所述网络声光报警器发送报警信号，驱动网络报警器进行声光报警；

所述短信报警子模块322，用于访问短信服务，推送报警短信；

所述微信报警子模块323，用于访问微信服务，推送报警短信；

所述手机App报警子模块324和Web客户端报警子模块325，通过P2P搜索技术向具有权限的手机App、和Web客户端推送报警信息。

本发明的桥梁监测辅助决策系统在桥梁实时监测过程中对发生威胁到结构运营安全的可变荷载以及结构响应指标进行报警，当传感器设备产生报警信息时，通过微信、短信、手机App将报警信息推送给用户，提醒管理养护人员予以关注，必要时进行到现场进行检查或启动专项监测及评估，根据检查和评估结果确定结构整体或构件局部是否处于安全使用状态、是否需要采用限载或封闭交通等措施，实现了报警便捷化

所述专家会商模块33，与所述报警模块32相耦接，用于根据桥梁结构信息和所述监测数据对所述桥梁进行研判，研判后通过数据传输装置4所述发送通行控制信息至所述通行控制模块11；

专家会商模块33提供静态信息和动态信息供桥梁专家进行研判，其中静态信息包括：桥梁基础资料(包括上部结构资料、下部结构资料、桥面系资料、附挂管线资料)、桥梁档案、历年养护档案、历年健康评估报告，依次可掌握的桥梁构件的病害和维修情况。动态信息包括：实时监测数据、历史监测数据、监控视频、动态称重信息。

专家之间可以进行文字、语音、视频交流，模块存储专家给出的意见，即存储专家对话的文字信息、语言信息、视频信息。

专家可以在BIM上进行绘图标识，可画矩形、圆形、多边形标示桥梁的受损区域，每个客户端3都可以看到其他客户端3绘制的图形。

模块提供组建专家组的功能和推选组长功能，推选出的组长代表专家组对桥梁运行状态做出研判。

所述巡查模块34，与所述报警模块32相耦接，接收到所述报警信息后发送巡查指令给巡查人员，巡查人员收到所述巡查指令后，及时到现场探查情况，巡查人员到达现场后通过手机App拍照、录制视频上传云平台服务器23，巡查人员将现场的情况以文字和语音的形式通过App上传到云平台服务器23；

所述报警总结和还原模块35，与所述报警模块32相耦接，用于根据报警信息生成事件报告。

所述报警总结和还原模块35提供的事件报告包括：报警的桥梁、报警的传感器、报警的构件、存储报警时段的报警数据，以及报警时间点前后一小时的监测数据、巡查数据、专家会商数据、现场控制信息；所述巡查数据是巡查指令信息和巡查反馈信息，所述专家会商数据是专家的文字信息、语音信息、视频信息、和标绘信息，所述现场控制信息是情报板信息、限高杆控制信息、声光报警信息、语音播报信息；

还用于报警重现，选择报警事件后，在WebGIS地图中定位报警的桥梁，BIM中展示报警的传感器和所监测的桥梁构件，提供事件报告，展示报警时段的报警数据，以及报警时间点前后一小时的监测数据、巡查数据、专家会商数据、现场控制信息，以时间轴的形式展示。

本发明实现了桥梁监控现场化，在桥梁监测区域安装监控视频、动态称重系统，提供电脑端和手机端查看桥梁监控视频的功能，能够第一时间查看桥梁的现场情况，同时提供桥梁监控视频历史查看功能，以便于追溯桥梁报警的原因，通过通行控制信息可远程控制桥梁的交通，及时快速的封锁交通避免次生事故的发生。

实施例3：

在实施例1和实施例2的基础上，本实施例为应用实施例，结合图4，桥梁监测报警处置流程如下：

监测桥梁构件的传感器监测数据通过4G网络上传到云平台，云平台数据接收模块判断监测值是否超出阀值，超出阀值后系统通过报警模块32发出报警，分别以短信、微信、手机App方式通知到相关责任人，首先在Web客户端调取桥梁监测的监控视频，查看所监测部位有无监控视频，有监测视频，则立即查看监控视频和报警数据(实时数据和历史数据)，如果发现明显的事故，则立即开启会商流程进行远程协同会商，如果没有发现明显的事故，则通过Web客户端发送巡查指令给巡查人员到现场查看；如果看不到报警部位的监控视频，则立即派遣巡查人员现场查看。

巡查人员到达现场后如果发现有明显的外观损伤，通过手机App发送现场照片或视频到云平台Web中心端，Web中心端将信息推送给Web客户端，负责人则开启会商流程进行远程协同会商；如果巡查人员没有发现桥梁构件有明显的外观损伤，则对监测设备进行故障排查。如果发现是设备故障，则通过手机App将故障信息发送到云平台Web中心端变更桥梁监测状态，然后进行持续的跟踪观察；如果设备没有故障，则立即启动专家会商进行远程协同会商。

根据专家会商的结果，来决定是否需要对桥梁进行通行控制，如果不需要控制通行，则进行持续跟踪观察，并依据实际情况进行会商；如果需要控制通行则执行桥梁通行控制。通行控制结束后对报警事件做出总结，记录报警的监测数据、监控视频、专家意见等。

通过上述实施例可知，本发明提供的基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，至少实现了如下的有益效果：

本发明的桥梁监测辅助决策系统采用先进的传感器、通讯及云平台技术，建立桥梁安全监测系统，对桥梁安全状态进行在线监测，及时发现桥梁安全隐患，在桥梁发生危险前进行报警，保障桥梁的安全运行，确保桥梁的安全运行，避免或减小人民生命财产的损失，实现了桥梁监测实时化；

本发明的桥梁监测辅助决策系统在桥梁实时监测过程中对发生威胁到结构运营安全的可变荷载以及结构响应指标进行报警，当传感器设备产生报警信息时，通过微信、短信、手机App将报警信息推送给用户，提醒管理养护人员予以关注，必要时进行到现场进行检查或启动专项监测及评估，根据检查和评估结果确定结构整体或构件局部是否处于安全使用状态、是否需要采用限载或封闭交通等措施，实现了报警便捷化，

本发明的桥梁监测辅助决策系统实现了监测地图化，采用基于WebGIS技术对桥梁地理信息进行展示，在WebGIS系统中实现桥梁的位置分布展示、BCI信息展示、监测状态展示以及桥梁基础信息详情和桥梁传感器监测详情跳转等功能，以及桥梁总体数量统计、巡检检查统计、桥梁监测总览等，桥梁监测总览显示桥梁正常运行数、桥梁红色报警数、桥梁黄色报警数；

本发明的桥梁监测辅助决策系统实现了监测立体化，基于BIM对桥梁的构件管理和实时监测更加立体和形象，在线监测设备和监测数据能够在三维桥梁上展示浏览。对各类附属设施(如路灯)的三维模型进行加载，提供精细化的三维模型查看，包括俯视、仰视、斜视等多种角度，并基于三维场景实现视点操作，可按预设路线进行漫游查看；

本发明实现了桥梁监控现场化，在桥梁监测区域安装监控视频、动态称重系统，提供电脑端和手机端查看桥梁监控视频的功能，能够第一时间查看桥梁的现场情况，同时提供桥梁监控视频历史查看功能，以便于追溯桥梁报警的原因，通过通行控制信息可远程控制桥梁的交通，及时快速的封锁交通避免次生事故的发生。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，其特征在于，包括：桥梁监测装置、数据传输装置、云平台服务器、以及客户端，其中，

所述桥梁监测装置，与所述数据传输装置相耦接，用于对桥梁构件进行实时监测并将监测数据发送至所述数据传输装置，包括并行的通行控制模块、数据采集模块、视频监控模块和动态称重模块，其中，

所述通行控制模块，与所述数据传输装置相耦接，用于接收所述数据传输装置发送的通行控制信息；

所述数据采集模块，与所述数据传输装置相耦接，用于通过传感器采集桥梁构件数据并发送至所述数据传输装置相耦接，所述桥梁构件数据包括应变、温度、风速、风向、位移、裂缝、和沉降；

所述视频监控模块，与所述数据传输装置相耦接，用于对经过桥梁的过往车辆进行监控，得到视频监控实时数据和监控视频历史数据并发送至所述数据传输装置；

所述动态称重模块，与所述数据传输装置相耦接，用于对经过桥梁的过往车辆进行重量监控得到动态车辆重量数据并发送至所述数据传输装置；

所述数据传输装置，分别与所述云平台服务器、所述桥梁监测装置的通行控制模块、数据采集模块、视频监控模块和动态称重模块相耦接，用于接收所述云平台服务器的通行控制信息并发送至所述通行控制模块，接收所述数据采集模块发送的桥梁构件数据、并发送至所述云平台服务器，接收所述视频监控模块发送的视频监控实时数据和监控视频历史数据、并发送至所述云平台服务器，接收所述动态称重模块发送的动态车辆重量数据、并发送至所述云平台服务器；

所述云平台服务器，分别与所述数据传输装置和客户端相耦接，对所述数据传输装置发送的桥梁构件数据、视频监控实时数据、监控视频历史数据、动态车辆重量数据进行数据分析，并将分析结果发送至所述客户端，所述云平台服务器包括数据接收入库模块、模型数据关联模块、数据分析模块和报警阈值设定模块，其中，

所述数据接收入库模块，与所述数据传输装置相耦接，用于接收所述数据传输装置发送的桥梁构件数据、视频监控实时数据、监控视频历史数据、和动态车辆重量数据，进行分类存储；

所述模型数据关联模块，用于对所述传感器与桥梁构件基于建筑信息模型BIM进行建模，得到传感器模型和桥梁构件模型，将传感器模型和桥梁构件模型设定唯一编码，通过所述唯一编码将传感器模型和桥梁构件模型进行关联；

所述数据分析模块，分别与所述数据接收入库模块、模型数据关联模块、和报警阈值设定模块相耦接，用于对所述桥梁构件数据、视频监控实时数据、监控视频历史数据、和动态车辆重量数据通过所述传感器模型和桥梁构件模型进行对比分析、趋势分析和相关性分析，将分析结果发送至所述客户端，还用于根据所述报警阈值设定模块内的报警阈值判断桥梁结构是否处于正常使用状态内、是否即将达到或超越服役状态，当判断桥梁结构处于非正常使用状态、或即将达到或超越服役状态时发送报警信息至客户端；

所述报警阈值设定模块，分别与所述数据接收入库模块和客户端相耦接，对所述传感器进行报警阈值设定，并进行分级设置报警阈值；

所述客户端，与所述云平台服务器的数据接收入库模块、数据分析模块、和报警阈值设定模块相耦接，用于通过网络地理信息系统WebGIS和建筑信息模型BIM对所述监测数据进行展示，当接收到所述数据分析模块发送的报警信息时进行报警并作出连锁反应，所述客户端包括数据展示模块、报警模块、专家会商模块、巡查模块、以及报警总结和还原模块，其中，

所述数据展示模块，与所述云平台服务器的数据分析模块相耦接，包括WebGIS地图展示和BIM展示：WebGIS地图展示将监测的桥梁在地图上进行空间定位，将桥梁监测状态进行标识，正常使用状态时以绿色标识桥梁状态，桥梁发生报警时以红色标识桥梁状态并进行闪烁提示；BIM展示，对所述桥梁进行桥梁监测设备模型，将所述监测数据实时显示在监测设备模型上，当所述监测数据超出报警阀值，所述桥梁监测设备和与其关联的桥梁构件进行红色闪烁显示；

所述报警模块，分别与所述云平台服务器的数据分析模块、专家会商模块、巡查模块、以及报警总结和还原模块相耦接，用于接收所述数据分析模块发送的报警信息，进行报警，并将报警信息发送至所述专家会商模块、巡查模块、以及报警总结和还原模块；

所述专家会商模块，与所述报警模块相耦接，用于根据桥梁结构信息和所述监测数据对所述桥梁进行研判，研判后通过数据传输装置所述发送通行控制信息至所述通行控制模块；

所述巡查模块，与所述报警模块相耦接，接收到所述报警信息后发送巡查指令给巡查人员，巡查人员收到所述巡查指令后，及时到现场探查情况，巡查人员到达现场后通过手机App拍照、录制视频上传云平台服务器，巡查人员将现场的情况以文字和语音的形式通过App上传到云平台服务器；

所述报警总结和还原模块，与所述报警模块相耦接，用于根据报警信息生成事件报告；

所述报警总结和还原模块提供的事件报告包括：报警的桥梁、报警的传感器、报警的构件、存储报警时段的报警数据，以及报警时间点前后一小时的监测数据、巡查数据、专家会商数据、现场控制信息；所述巡查数据是巡查指令信息和巡查反馈信息，所述专家会商数据是专家的文字信息、语音信息、视频信息、和标绘信息，所述现场控制信息是情报板信息、限高杆控制信息、声光报警信息、语音播报信息；

还用于报警重现，选择报警事件后，在WebGIS地图中定位报警的桥梁，BIM中展示报警的传感器和所监测的桥梁构件，提供事件报告，展示报警时段的报警数据，以及报警时间点前后一小时的监测数据、巡查数据、专家会商数据、现场控制信息，以时间轴的形式展示。

2.根据权利要求1所述的基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，其特征在于，所述分级设置报警阈值包括黄色报警阈值、和红色报警阈值，

当所述监测数据处于黄色报警阈值内，进行黄色报警；

当所述监测数据处于红色报警阈值内，进行红色报警。

3.根据权利要求2所述的基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，其特征在于，所述黄色报警阈值包括黄色低限值和黄色高限值，所述红色报警阈值包括红色低限值和红色高限值，所述黄色低限值大于所述红色低限值，所述红色高限值大于所述黄色高限值。

4.根据权利要求3所述的基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，其特征在于，当所述监测数据位于所述黄色低限值和黄色高限值之间时为正常范围值，不发生报警。

5.根据权利要求1所述的基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，其特征在于，所述传感器包括温度计、风速风向计、动态称重系统、应变计、位移计、裂缝计、和静力水准仪。

6.根据权利要求1所述的基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，其特征在于，所述数据传输装置，通过GPRS或4G无线通讯方式进行传输。

7.根据权利要求1所述的基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，其特征在于，所述客户端包括手机客户端或Web客户端。

8.根据权利要求1所述的基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，所述桥梁监测设备模型内还包括桥梁构件模型和传感器模型，桥梁构件模型和传感器模型内具有属性信息。

9.根据权利要求1所述的基于GIS与BIM的桥梁监测辅助决策系统，所述报警模块包括声光报警子模块、短信报警子模块、微信报警子模块、手机App报警子模块、或Web客户端报警子模块中的至少一种，其中，

所述声光报警子模块，包括网络声光报警器，通过局域网向所述网络声光报警器发送报警信号，驱动网络报警器进行声光报警；

所述短信报警子模块，用于访问短信服务，推送报警短信；

所述微信报警子模块，用于访问微信服务，推送报警短信；

所述手机App报警子模块和Web客户端报警子模块，通过P2P搜索技术向具有权限的手机App、和Web客户端推送报警信息。

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