CN110275932A - 一种基于bim+gis技术的路面铺筑动态监管装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM+GIS技术的路面铺筑动态监管装置，包括BIM服务器、地理信息系统、工程设备管理系统、工程建设信息管理平台、设置于工程现场的拌和生产管理系统、运输智能监管系统、摊铺智能监管系统以及压实动态管控系统，所述拌和生产管理系统、运输智能监管系统、摊铺智能监管系统以及压实动态管控系统并联设置，在并联接口的一端与现场监控终端相连并通过现场监控终端进行实施动态监控，而在并联接口的另一端则通过数据采集/传输装置与工程建设信息管理平台相连。本发明搭建基于“互联网+”的公路路面施工动态管控一体化服务平台，对路面施工全过程的相关指标进行智能监管、大数据分析、共享等，建立了完善的施工过程化预警系统。
Description
技术领域
本发明涉及施工动态管理技术领域，具体为一种基于BIM+GIS技术的路面铺筑动态监管装置。
背景技术
随着我国高速公路建设步伐加快，建设总里程通车达到13万公里，主要以沥青路面为主，但纵观我国现有工程质量管理体制、方法，施工质量的监管还依赖人工经验判断及仪器试验作为支持，使得整个施工过程缺乏信息化动态监管系统，质量监管还存在不少急需解决的问题。
交通部2004年发布沥青路面施工规范《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)，第11条款“施工质量管理与检查验收”中提出“高速公路、一级公路沥青路面应加强施工过程质量控制，实行动态质量管理”，其出发点是根据沥青路面施工的全面质量管理要求，建立健全有效的质量保证体系，对施工各工序的质量监管检验评定，其目的是沥青路面施工达到规定的质量标准，确保施工质量的稳定性均匀性。规范要求在施工过程中，利用计算机等现代技术建立工程质量管理数据库，通过对实时监测施工数据与系统输入试验数据进行比对，检验施工数据与试验数据的误差是否超出规范要求，及时发现并动态分析不符合技术规范要求的情况，及时分析原因并采取应对措施，其重点在于沥青施工的动态质量监管及过程质量控制。近20年来，随着我国信息技术的发展，工程信息化建设得到较大的发展，但目前我国高速公路工程在动态质量监管上大多继续沿用原有传统方法，或在某一环节采用了信息监管手段，并未实现真正的过程化监管及控制，动态质量管理方法并未得到实质性全面性推广应用。
目前大部分工程信息化系统主要注重在“费用、进度”等控制内容，而对路面施工过程质量管理，还缺高效可靠的综合性信息化管理，如对混合料生产级配、温度、时间、摊铺速度、温度、碾压温度、遍数等内容只进行某一环节的信息化动态管理或采用传统人工监管的方式，质量管理得不到及时有效的监管和全面的控制管理，但这些都是影响公路路面质量的重要因素，对道路的安全与寿命有着决定性的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于BIM+GIS技术的路面铺筑动态监管装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于BIM+GIS技术的路面铺筑动态监管装置，包括BIM服务器、地理信息系统、工程设备管理系统、工程建设信息管理平台、设置于工程现场的拌和生产管理系统、运输智能监管系统、摊铺智能监管系统以及压实动态管控系统，所述拌和生产管理系统、运输智能监管系统、摊铺智能监管系统以及压实动态管控系统并联设置，在并联接口的一端与现场监控终端相连并通过现场监控终端进行实施动态监控，而在并联接口的另一端则通过数据采集/传输装置与工程建设信息管理平台相连，而所述工程建设信息管理平台与BIM服务器相连，并通过BIM服务器与远程监控终端数据连接；
所述BIM服务器获取工程设备的结构信息，根据所述结构信息建立多个可视化的工程设备BIM模型，其中，每个工程设备对应一个项目；
所述地理信息系统与所述BIM服务器连接，用于对每个项目设置监控方案、设备信息和测点信息；采用GIS技术实现项目的地理位置定位，将BIM模型数据进行解析、转换、轻量化处理并集成导入地理信息系统上，并传输到工程建设信息管理平台进行显示；
所述工程设备管理系统与GIS地理信息系统远程通讯，用于在工程设备前端采集现场数据信息，以作为动态模型建立的依据；
所述工程建设信息管理平台与所工程设备管理系统相连，用于查看项目当前使用情况、故障维修情况、监测的曲线图和监控报表信息，以对工程设备进行远程监控和管理；
所述拌和生产管理系统包括拌和生产数据监控模块和拌和场视频监控模块，所述拌和生产数据监控模块实时监测拌和场的生产状况，利用拌和数据采集装置对数据进行收集，并通过拌和数据采集终端收集数据后与拌和数据库管理服务器进行远程数据连接；而所述拌和场视频监控模块包括设置于拌和场中的若干摄像头，这些摄像头与本地视频存储单元相连，并在监控屏幕上显示监控状态，所述拌和场视频监控模块以及所述本地视频存储单元与拌和场远程视频监控服务器相连，并通过拌和场远程视频监控服务器与BIM服务器相连，而所述拌和数据库管理服务器则通过工程建设信息管理平台与BIM服务器相连并对其进行控制；
所述运输智能监管系统包括若干混合料运输车，所述混合料运输车中内置有定位系统、温度传感器以及车载视频，定位系统、温度传感器以及车载视频通过数据线与混合料运输智能监控终端相连，并通过混合料运输智能监控终端中内置的远程通讯模块与运输数据库管理服务器进行远程数据连接，并在运输数据库管理服务器上通过工程建设信息管理平台与BIM服务器相连；
所述摊铺智能监管系统包括若干混合料摊铺机，所述混合料摊铺机中内置有定位系统、温度传感器以及车载视频，定位系统、温度传感器以及车载视频通过数据线与混合料摊铺智能监控终端相连，并通过混合料摊铺智能监控终端中内置的远程通讯模块与摊铺数据库管理服务器进行远程数据连接，并在摊铺数据库管理服务器上通过工程建设信息管理平台与BIM服务器相连；
所述压实动态管控系统中包括压实现场动态总控模块以及在压实现场参与施工的若干压路机，其每台压路机上均设置有压路机监控终端以及压路机信息采集终端，并通过压路机监控终端以及压路机信息采集终端收集压路机的工况信息，压路机的总控之间通过无线通讯模块互联，且在每个压路机的总控中均设置有远程通讯模块与工程建设信息管理平台相连，并通过工程建设信息管理平台与BIM服务器相连。
作为优选，所述工程设备管理系统包括视频监控模块、故障维修记录模块和人员管理模块，其中，所述视频监控模块用于对每个项目进行实时监控，并对异常事件进行自动检测、事件消息上报、事件录像；
所述故障维修记录模块用于存储并管理每个项目的设备检修计划信息、设备变动信息以及设备故障和检修历史信息，并对上述信息提供增加、删除、修改、查询和统计分析功能；
所述人员管理模块用于存储故障相对应的工程设备管理责任人信息。
作为优选，所述工程建设信息管理平台与动态预警系统相连，并通过动态预警系统与现场监控终端进行连接以实现信息反馈。
作为优选，所述拌和数据库管理服务器、运输数据库管理服务器、摊铺数据库管理服务器中内置远程通讯模块，并通过此远程通讯模块与装有对应APP的移动端进行数据交互。
作为优选，所述远程通讯模块为4G/GPRS模块。
作为优选，所述无线通讯模块为WIFI模块或者LORA模块。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1)、本发明的核心为GIS+BIM融合的路面铺筑动态监管系统，通过将工程设备BIM模型与三维地形场景融合，并将所有工程设备进行统一的实时监控管理，可以实现工程设备任一角度和方位旋转显示、无级缩放、快速无缝浏览，让管理者全局掌握工程设备的静态信息和使用状态信息，同时基于BIM模型能实现工程设备档案的电子化管理，基于BIM模型与现场监控的交互设计，实现工程设备监测状态的实时显示、工程设备的三维控制以及工程设备故障维修的空间响应，使设备管理有序可行，达到智能化高效的安全监控管理。
2)、本发明开发了压实智能动态管控系统，提出并实现了基于差分GPS压路机动态高精度定位技术，实现了压实作业过程实时计算机图形动态显示及监控，并对路面压实过程及质量进行智能监管，有效保障路面压实质量。
3)、利用基于差分GPS摊铺信息动态监控系统，获取现场摊铺的位置、摊铺温度、摊铺速度、摊铺工作方向、摊铺工作层、摊铺当前桩号等相关信息，实现了摊铺过程质量的动态监管。
4)、利用基于北斗/GPS混合料运输信息监测系统，获取当前运输车辆的位置、速度、运输混合料温度等相关信息，实现了混合料运输质量的动态实时监测。
5)、拌和场动态监控系统，有效监测拌和生产质量及场内视频监测。
6)、搭建基于“互联网+”的公路路面施工动态管控一体化服务平台，对路面施工全过程的相关指标进行智能监管、大数据分析、共享等，建立了完善的施工过程化预警系统。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1所示的一种基于BIM+GIS技术的路面铺筑动态监管装置，包括BIM服务器、地理信息系统、工程设备管理系统、工程建设信息管理平台、设置于工程现场的拌和生产管理系统、运输智能监管系统、摊铺智能监管系统以及压实动态管控系统，所述拌和生产管理系统、运输智能监管系统、摊铺智能监管系统以及压实动态管控系统并联设置，在并联接口的一端与现场监控终端相连并通过现场监控终端进行实施动态监控，而在并联接口的另一端则通过数据采集/传输装置与工程建设信息管理平台相连，而所述工程建设信息管理平台与BIM服务器相连，并通过BIM服务器与远程监控终端数据连接。
所述BIM服务器获取工程设备的结构信息，根据所述结构信息建立多个可视化的工程设备BIM模型，其中，每个工程设备对应一个项目。所述地理信息系统与所述BIM服务器连接，用于对每个项目设置监控方案、设备信息和测点信息；采用GIS技术实现项目的地理位置定位，将BIM模型数据进行解析、转换、轻量化处理并集成导入地理信息系统上，并传输到工程建设信息管理平台进行显示。所述工程设备管理系统与GIS地理信息系统远程通讯，用于在工程设备前端采集现场数据信息，以作为动态模型建立的依据。所述工程建设信息管理平台与所工程设备管理系统相连，用于查看项目当前使用情况、故障维修情况、监测的曲线图和监控报表信息，以对工程设备进行远程监控和管理。所述拌和生产管理系统包括拌和生产数据监控模块和拌和场视频监控模块，所述拌和生产数据监控模块实时监测拌和场的生产状况，利用拌和数据采集装置对数据进行收集，并通过拌和数据采集终端收集数据后与拌和数据库管理服务器进行远程数据连接；而所述拌和场视频监控模块包括设置于拌和场中的若干摄像头，这些摄像头与本地视频存储单元相连，并在监控屏幕上显示监控状态，所述拌和场视频监控模块以及所述本地视频存储单元与拌和场远程视频监控服务器相连，并通过拌和场远程视频监控服务器与BIM服务器相连，而所述拌和数据库管理服务器则通过工程建设信息管理平台与BIM服务器相连并对其进行控制。所述运输智能监管系统包括若干混合料运输车，所述混合料运输车中内置有定位系统、温度传感器以及车载视频，定位系统、温度传感器以及车载视频通过数据线与混合料运输智能监控终端相连，并通过混合料运输智能监控终端中内置的远程通讯模块与运输数据库管理服务器进行远程数据连接，并在运输数据库管理服务器上通过工程建设信息管理平台与BIM服务器相连。所述摊铺智能监管系统包括若干混合料摊铺机，所述混合料摊铺机中内置有定位系统、温度传感器以及车载视频，定位系统、温度传感器以及车载视频通过数据线与混合料摊铺智能监控终端相连，并通过混合料摊铺智能监控终端中内置的远程通讯模块与摊铺数据库管理服务器进行远程数据连接，并在摊铺数据库管理服务器上通过工程建设信息管理平台与BIM服务器相连；所述压实动态管控系统中包括压实现场动态总控模块以及在压实现场参与施工的若干压路机，其每台压路机上均设置有压路机监控终端以及压路机信息采集终端，并通过压路机监控终端以及压路机信息采集终端收集压路机的工况信息，压路机的总控之间通过无线通讯模块互联，且在每个压路机的总控中均设置有远程通讯模块与工程建设信息管理平台相连，并通过工程建设信息管理平台与BIM服务器相连。
具体地，所述工程设备管理系统包括视频监控模块、故障维修记录模块和人员管理模块，其中，所述视频监控模块用于对每个项目进行实时监控，并对异常事件进行自动检测、事件消息上报、事件录像；所述故障维修记录模块用于存储并管理每个项目的设备检修计划信息、设备变动信息以及设备故障和检修历史信息，并对上述信息提供增加、删除、修改、查询和统计分析功能；所述人员管理模块用于存储故障相对应的工程设备管理责任人信息。
具体地，所述工程建设信息管理平台与动态预警系统相连，并通过动态预警系统与现场监控终端进行连接以实现信息反馈。
具体地，所述拌和数据库管理服务器、运输数据库管理服务器、摊铺数据库管理服务器中内置远程通讯模块，并通过此远程通讯模块与装有对应APP的移动端进行数据交互。
具体地，所述远程通讯模块为4G/GPRS模块。
具体地，所述无线通讯模块为WIFI模块或者LORA模块。
本发明一种基于BIM+GIS技术的路面铺筑动态监管装置，方便了现场工程设备的管理。利用GIS和BIM技术生成工程项目的三维可视化图形，并导入工程建设信息管理平台中；根据实际使用情况，对所有工程设备的使用、故障维修情况进行录入(对已有电子记录的进行导入即可)，并导入工程建设信息管理平台中；将设备的实时监控系统并入到工程建设信息管理平台中，在平台中可实时了解设备现场情况；使用者在工程建设信息管理平台功能区选择工程管理，在GIS的工程三维可视化画面点击进入相应工程，选择需查看的工程设备，选中的工程设备会出现最近该设备的实时监控画面，可选择查看使用情况、故障维修情况和监测的曲线图，也可选择生成设备监控报表，供管理者查看。系统根据工程设备的监测记录，生成检测报表和数据，若报表中的安全系数在管理者初始设置值之外系统会自动选择报警。利用GIS技术及计算机通讯技术等实现了摊铺机、压路机、运输车等路面施工机械的协同调度作业；并通过智能采集拌和数据，对级配、油石比、温度等参数指标进行实时动态监测及质量动态分析，异常状态及时预警，有效减少不合格混合料产生，提高了混合料生产质量稳定性及均匀性；实时监测运输、摊铺速度、碾压位置及遍数等协调控制施工质量均匀性；同时，也利用了远程视频技术辅助路面施工安全，实现了管理者对施工现场形象化垂直化管理；运用B/S技术实现对数据仓库交互访问，施工综合数据信息平台化共享，以此加强路面施工质量的智能信息化监管和施工信息科学化管理，产生社会经济效益巨大，实现施工原始数据信息智能化管理，减少废料产生及材料浪费，提升路面工程建设质量的均衡性，减少和延缓沥青路面病害，提高路面使用寿命，减少养护成本，其社会效益十分显著。搭建基于“互联网+”的公路路面施工动态管控一体化服务平台，对路面施工全过程的相关指标进行智能监管、大数据分析、共享等，建立了完善的施工过程化预警系统。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (6)
1.一种基于BIM+GIS技术的路面铺筑动态监管装置，其特征在于：包括BIM服务器、地理信息系统、工程设备管理系统、工程建设信息管理平台、设置于工程现场的拌和生产管理系统、运输智能监管系统、摊铺智能监管系统以及压实动态管控系统，所述拌和生产管理系统、运输智能监管系统、摊铺智能监管系统以及压实动态管控系统并联设置，在并联接口的一端与现场监控终端相连并通过现场监控终端进行实施动态监控，而在并联接口的另一端则通过数据采集/传输装置与工程建设信息管理平台相连，而所述工程建设信息管理平台与BIM服务器相连，并通过BIM服务器与远程监控终端数据连接；
所述BIM服务器获取工程设备的结构信息，根据所述结构信息建立多个可视化的工程设备BIM模型，其中，每个工程设备对应一个项目；
所述地理信息系统与所述BIM服务器连接，用于对每个项目设置监控方案、设备信息和测点信息；采用GIS技术实现项目的地理位置定位，将BIM模型数据进行解析、转换、轻量化处理并集成导入地理信息系统上，并传输到工程建设信息管理平台进行显示；
所述工程设备管理系统与GIS地理信息系统远程通讯，用于在工程设备前端采集现场数据信息，以作为动态模型建立的依据；
所述工程建设信息管理平台与所工程设备管理系统相连，用于查看项目当前使用情况、故障维修情况、监测的曲线图和监控报表信息，以对工程设备进行远程监控和管理；
所述拌和生产管理系统包括拌和生产数据监控模块和拌和场视频监控模块，所述拌和生产数据监控模块实时监测拌和场的生产状况，利用拌和数据采集装置对数据进行收集，并通过拌和数据采集终端收集数据后与拌和数据库管理服务器进行远程数据连接；而所述拌和场视频监控模块包括设置于拌和场中的若干摄像头，这些摄像头与本地视频存储单元相连，并在监控屏幕上显示监控状态，所述拌和场视频监控模块以及所述本地视频存储单元与拌和场远程视频监控服务器相连，并通过拌和场远程视频监控服务器与BIM服务器相连，而所述拌和数据库管理服务器则通过工程建设信息管理平台与BIM服务器相连并对其进行控制；
所述运输智能监管系统包括若干混合料运输车，所述混合料运输车中内置有定位系统、温度传感器以及车载视频，定位系统、温度传感器以及车载视频通过数据线与混合料运输智能监控终端相连，并通过混合料运输智能监控终端中内置的远程通讯模块与运输数据库管理服务器进行远程数据连接，并在运输数据库管理服务器上通过工程建设信息管理平台与BIM服务器相连；
所述摊铺智能监管系统包括若干混合料摊铺机，所述混合料摊铺机中内置有定位系统、温度传感器以及车载视频，定位系统、温度传感器以及车载视频通过数据线与混合料摊铺智能监控终端相连，并通过混合料摊铺智能监控终端中内置的远程通讯模块与摊铺数据库管理服务器进行远程数据连接，并在摊铺数据库管理服务器上通过工程建设信息管理平台与BIM服务器相连；
所述压实动态管控系统中包括压实现场动态总控模块以及在压实现场参与施工的若干压路机，其每台压路机上均设置有压路机监控终端以及压路机信息采集终端，并通过压路机监控终端以及压路机信息采集终端收集压路机的工况信息，压路机的总控之间通过无线通讯模块互联，且在每个压路机的总控中均设置有远程通讯模块与工程建设信息管理平台相连，并通过工程建设信息管理平台与BIM服务器相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS技术的路面铺筑动态监管装置，其特征在于：所述工程设备管理系统包括视频监控模块、故障维修记录模块和人员管理模块，其中，所述视频监控模块用于对每个项目进行实时监控，并对异常事件进行自动检测、事件消息上报、事件录像；
所述故障维修记录模块用于存储并管理每个项目的设备检修计划信息、设备变动信息以及设备故障和检修历史信息，并对上述信息提供增加、删除、修改、查询和统计分析功能；
所述人员管理模块用于存储故障相对应的工程设备管理责任人信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS技术的路面铺筑动态监管装置，其特征在于：所述工程建设信息管理平台与动态预警系统相连，并通过动态预警系统与现场监控终端进行连接以实现信息反馈。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS技术的路面铺筑动态监管装置，其特征在于：所述拌和数据库管理服务器、运输数据库管理服务器、摊铺数据库管理服务器中内置远程通讯模块，并通过此远程通讯模块与装有对应APP的移动端进行数据交互。
5.根据权利要求4所述的一种基于BIM+GIS技术的路面铺筑动态监管装置，其特征在于：所述远程通讯模块为4G/GPRS模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于BIM+GIS技术的路面铺筑动态监管装置，其特征在于：所述无线通讯模块为WIFI模块或者LORA模块。
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