CN111274637B - 基于bim技术的四维桥梁信息管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明为基于BIM技术的四维桥梁信息管理系统，利用Revit软件搭建桥梁的三维模型，包括：信息采集模块，用于获取桥梁相关的基础信息、桥梁病害的病害信息、桥梁相关的养护维修信息，并将相应信息转为系统格式；病害信息读取模块，获取病害信息并对其进行类型判别，并在桥梁三维模型中生成病害三维实体模型；病害四维模型的生成模块，包括病害信息按照不同时间阶段与病害三维实体模型关联；桥梁信息管理模块，将桥梁三维模型和病害四维模型轻量化后，获得包含各个时间阶段病害信息、养护维修信息、基础信息及桥梁三维模型的桥梁的三维信息化模型。该系统集成桥梁的基础信息、不同时间的病害信息和不同时间的养护维修信息，使得桥梁评估决策更加便利。

Description

基于BIM技术的四维桥梁信息管理系统

技术领域

本发明涉及桥梁养护管理领域，具体为基于BIM技术的四维桥梁信息管理系统。

背景技术

当前，我国基础建设的发展如火如荼，许许多多的不同类型桥梁在近些年来迅速出现。然而传统的项目管理中对于桥梁的基础信息管理还是采用电子文档和打印造册的方式进行存储，使得后期读取使用极为困难。

桥梁在服役过程中，可能会经历小修保养工程、中修工程、大修工程、改善工程和专项工程等五类养护管理。这其中短至按月进行的小修保养、长至按年进行的中修，甚至是大破损的大修和提高桥梁等级的改善以及专项工程，都会产生许多的信息需要管理，而当前采用的一般是电子表格记录，展示不直观，并且信息零散，缺乏统一的管理，使得桥梁养护管理和后期信息的查询使用都不能有效的进行。

BIM技术自被提出以来，多被用来解决工程中信息零散和查询使用困难的难题。因其建立的三维模型具备的信息化，并且各类信息可以按照时间轴进行管理，符合桥梁工程施工管理的需求，所以利用BIM技术来进行桥梁养护管理是一个合理有效的途径。

有鉴于此，亟需一套基于BIM技术的四维桥梁信息管理系统，该系统可以基于BIM技术集成桥梁基础信息建立桥梁的信息化三维模型，集成桥梁的所有基础信息和病害信息。同时，该系统可以将桥梁的三维模型、各时间节点的病害信息以及各时间节点养护维修信息进行统一管理，使得桥梁评估决策更加便利，为桥梁信息化管理奠定了基础。

发明内容

本发明的目的在于建立一套基于BIM技术的四维桥梁信息管理系统，该系统可以建立桥梁的三维信息化模型，集成桥梁的基础信息、不同时间的病害信息和不同时间的养护维修信息。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于BIM技术的四维桥梁信息管理系统，其特征在于，该系统利用Revit软件搭建桥梁的三维模型，包括：

信息采集模块，用于获取桥梁相关的基础信息、桥梁病害的病害信息、桥梁相关的养护维修信息，并将相应信息转为系统格式，桥梁相关的基础信息的系统格式为：①桥梁的类型、主要结构的控制尺寸信息、主要部分的标高信息、地下基础信息、工程数量信息、材料信息和设备信息；

②桥梁病害的病害信息的系统格式为：病害的类型、病害所在构件的编码、病害所在构件上的位置坐标、病害的尺寸和病害采集的时间；

③桥梁相关的养护维修信息的系统格式为：养护维修的方式、养护维修的时间、维修人员和养护材料；

病害信息读取模块，获取病害信息并对其进行类型判别，并在桥梁三维模型中生成病害三维实体模型；其中病害的类型分为构件开裂破损、构件缺失和钢筋锈蚀，构件开裂破损按照采集到病害所在构建上的位置坐标在桥梁三维模型中自动生成线或者面来表示，构件缺失则对相应的构件进行透明度改变处理，钢筋锈蚀按照锈蚀的大小在对应的桥梁三维模型位置上贴锈迹图；

病害四维模型的生成模块，包括病害三维实体模型与时间轴，病害信息按照不同时间阶段与病害三维实体模型关联，不同时间病害信息按照时间轴在Revit软件中建立不同时间阶段对应的病害三维实体模型形成病害四维模型；

桥梁信息管理模块，将桥梁三维模型和病害四维模型轻量化后，按照时间轴将桥梁基础信息与桥梁三维模型逐一关联，将病害四维模型按照时间轴与病害信息、养护维修信息关联，获得包含各个时间阶段病害信息、养护维修信息、基础信息及桥梁三维模型的桥梁的三维信息化模型，当选择好时间节点后，点击不同模型或者模型不同部分能在当前页面显示对应信息；在病害信息和养护维修信息更新时，能对比系统中当前的病害信息与养护维修信息筛选出新增病害信息与养护维修信息并自动提示工作人员进行病害三维实体模型更新，工作人员利用新的病害信息发送给Revit软件中的病害信息读取模块，在原有的桥梁三维模型中自动建立新的时间阶段下新的病害三维实体模型，该新的病害三维实体模型轻量化后再与更新的病害信息与养护维修信息的关联，确保系统中的模型与信息的有效性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：结合BIM技术建立了桥梁的三维信息化模型，模型中包括桥梁的三维模型和病害四维模型，分别关联着对应的信息。本发明构建了统一的信息数据格式，通过采集到的病害信息在桥梁三维模型中生成不同时间阶段的病害三维实体模型，桥梁的三维模型在所有阶段中始终存在，轻量化后直接关联桥梁的基础信息，不同时间阶段的病害三维实体模型则在轻量化后管理对应时间节点的病害信息和养护维修信息。在病害信息和养护维修信息更新时，可在Revit中生成新的时间阶段并自动生成病害三维实体模型和关联病害信息与养护维修信息，保证桥梁信息的准确性。

本发明系统按照不同时间阶段的病害信息借助Revit软件的阶段化功能生成不同阶段的病害三维实体模型与病害采集的时间对应，这样的病害三维实体模型每次检测维修都会自动生成一个，维修完成之后在下一个阶段的桥梁模型中就不再存储了，但是通过时间轴依然可以查看历史的病害模型与病害信息，并可与当前的病害信息对比分析。

具体实施方式

下面结合实施例进一步解释本发明，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。

本发明为构建上述的基于BIM技术的四维桥梁信息管理系统，采用以下步骤建立：

1、选用Revit软件，在软件中开发桥梁的三维模型搭建功能区；根据Revit软件搭建三维模型的习惯，首先组建桥梁模型的构件族库，然后便可对具体的桥梁进行三维模型的快速搭建；

2、为系统建立统一的基础信息、病害信息与养护维修信息格式，使用采集仪器进行桥梁病害信息获取，并转换为系统格式；

3、在Revit软件中开发病害信息读取模块，读取病害信息并对其进行类型判别，按照不同类型在桥梁三维模型中生成病害四维模型；

4、使用WEB前端编程建立桥梁信息管理模块，将病害四维模型与桥梁的三维模型按照不同阶段进行轻量化处理后上传；

5、按照系统预设好的信息数据格式，对桥梁的基础信息、病害信息以及养护维修信息进行整理存储在系统当中，并与桥梁的三维模型进行关联，构建桥梁的三维信息化模型。

所述的组建桥梁模型的构件族库，参考《中国市政行业BIM实施指南》中对桥梁构筑无构件拆分、命名与设计参数的规定，采用《天津市市政工程信息模型设计技术导则》中对于构件编码方式的规定。

所述的采集仪器采用当前已有的桥梁信息采集仪器系统，如PDA数据采集测量系统，所得信息数据需转换为本发明中的数据格式。

所述的桥梁基础信息数据格式包括：

①桥梁的类型、主要结构的控制尺寸信息、主要部分的标高信息、地下基础信息、工程数量信息、材料信息和设备信息；

②病害的类型、病害所在构件的编码、病害所在构件上的位置坐标、病害的尺寸和病害采集的时间；

③养护维修的方式、养护维修的时间、维修人员和养护材料。

所述的病害四维模型的生成，包括病害三维实体模型与时间轴，不同时间病害信息按照时间轴在Revit软件中建立不同时间阶段对应的病害三维实体模型，病害的类型主要分为构件开裂破损、构件缺失和钢筋锈蚀，构件开裂破损按照采集到信息数据中的位置坐标在桥梁模型中自动生成线或者面来表示，构件缺失则对相应的构件进行透明度改变处理，钢筋锈蚀按照锈蚀的大小在对应的模型位置上贴锈迹图。

所述的轻量化处理是BIM技术中一项已经成熟的模型处理技术。

所述的信息关联，在信息管理模块中，按照时间轴将桥梁基础信息与桥梁模型关联，病害信息和养护维修信息按照不同时间阶段与病害三维实体模型关联，当选择好时间节点后点击不同的模型或者模型的部分构件在页面中可以显示对应时间阶段的信息。

所述的信息管理模块在病害信息和养护维修信息更新时，可以对比筛选出新增项并自动提示工作人员进行模型更新，工作人员利用新的病害信息发送给Revit软件中的病害信息读取模块，在原有的桥梁模型中建立新的时间阶段自动生成新的病害三维实体模型，该模型轻量化后再按不同时间阶段进行病害信息与养护维修信息的关联，确保系统中的模型与信息的有效性。

实施例1

本实施例以某高速公路桥梁为例，该桥于2003年9月建成通车，至今已有十六年的历史。该桥梁分为了主桥和引桥两部分，主桥为双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，引桥部分为T梁结构。

通过桥梁的三维模型搭建功能区选择桥梁构件所对应的族文件，按照桥梁的实际结构进行桥梁的三维模型搭建。

通过采集仪器对桥梁的病害信息进行采集，并将病害信息按照系统格式进行存储，病害信息包括了病害的类型、病害所在构件的编码、病害所在构件上的位置坐标、病害的尺寸和病害采集的时间，如2016年6月5日所采集的病害信息的桥梁主梁上的第一条混凝土裂缝，需要存储的信息有：①病害的类型为构件开裂破损；②按照《天津市市政工程信息模型设计技术导则》中主梁编号后加“-”，再加构件的编号“i”，其中构件编号可以根据离确定的坐标原点远近、上下、左右位置依次从1开始编号，本实施例中病害的所在的构件编码为14-70.30.03.01-1；③以第一块桥面板左下角作为坐标原点，病害所在构件上的位置坐标为(X₁，Y₁，Z₁)＝(1980,3689，0)，(X₂，Y₂，Z₂)＝(1980,4289,0)(对于裂缝来说是这两个坐标表示始末点)；④病害的尺寸为0.6m；⑤病害采集的时间为2016年6月5日。

利用所述的系统统一的信息格式将养护信息进行整理并存储在系统中，如上述的第一条混凝土裂缝的养护维修信息为：①养护维修的方式：填充裂缝；②养护维修时间：2016年6月15日；③维修人员：xxx有限公司技术员张三；④养护材料：环氧树脂

通过所述的Revit软件病害信息读取模块，读取病害信息，并在桥梁的三维模型中生成病害的三维实体模型，如上述桥梁主梁上的第一条混凝土裂缝，先在桥梁的三维模型中构件编码为14-70.30.03.01-1的主梁上生成两个坐标为(X₁，Y₁，Z₁)＝(1980,3689，0)，(X₂，Y₂，Z₂)＝(1980,4289,0)的point，然后将两个point用一条line进行连接，从而生成裂缝的三维实体模型，若为构件开裂破损中涉及到面破损，以同样的方式生成point，用line将各个point逐个连接成一个face，多个face构成一个solid(对于破损面(体)来说这需要四个坐标点形成一个破损面)。不同时间阶段的病害信息在Revit软件中按照Revit的阶段功能建立起时间轴进行模型生成，从而构成病害四维模型。

通过轻量化功能将桥梁的三维模型以及各时间阶段的病害三维实体模型进行轻量化处理，存储在所述的桥梁信息管理模块，将桥梁的基础信息与桥梁模型逐一关联，将各个时间阶段病害信息与养护维修信息与对应时间阶段的病害三维实体模型关联，点击不同模型或者模型不同部分可在当前页面显示对应信息，从而构建起桥梁的三维信息化模型。

在病害信息与养护维修信息更新时，通过所述的信息管理模块对比更新后的信息，筛选出新增项并提示工作人员，工作人员利用系统自动生成病害四维模型和轻量化功能进行模型的生成与处理，然后存储在信息管理模块并关联最新的病害信息与养护维修信息。每个阶段养护完成后，即呈现的为养护后的桥梁模型。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (1)

1.一种基于BIM技术的四维桥梁信息管理系统，其特征在于，该系统利用Revit软件搭建桥梁的三维模型，包括：

信息采集模块，用于获取桥梁相关的基础信息、桥梁病害的病害信息、桥梁相关的养护维修信息，并将相应信息转为系统格式，桥梁相关的基础信息的系统格式为：①桥梁的类型、主要结构的控制尺寸信息、主要部分的标高信息、地下基础信息、工程数量信息、材料信息和设备信息；

②桥梁病害的病害信息的系统格式为：病害的类型、病害所在构件的编码、病害所在构件上的位置坐标、病害的尺寸和病害采集的时间；

③桥梁相关的养护维修信息的系统格式为：养护维修的方式、养护维修的时间、维修人员和养护材料；

病害信息读取模块，获取病害信息并对其进行类型判别，并在桥梁三维模型中生成病害三维实体模型；其中病害的类型分为构件开裂破损、构件缺失和钢筋锈蚀，构件开裂破损按照采集到病害所在构建上的位置坐标在桥梁三维模型中自动生成线或者面来表示，构件缺失则对相应的构件进行透明度改变处理，钢筋锈蚀按照锈蚀的大小在对应的桥梁三维模型位置上贴锈迹图；

病害四维模型的生成模块，包括病害三维实体模型与时间轴，病害信息按照不同时间阶段与病害三维实体模型关联，不同时间病害信息按照时间轴在Revit软件中建立不同时间阶段对应的病害三维实体模型形成病害四维模型；

桥梁信息管理模块，将桥梁三维模型和病害四维模型轻量化后，按照时间轴将桥梁基础信息与桥梁三维模型逐一关联，将病害四维模型按照时间轴与病害信息、养护维修信息关联，获得包含各个时间阶段病害信息、养护维修信息、基础信息及桥梁三维模型的桥梁的三维信息化模型，当选择好时间节点后，点击不同模型或者模型不同部分能在当前页面显示对应信息；在病害信息和养护维修信息更新时，能对比系统中当前的病害信息与养护维修信息筛选出新增病害信息与养护维修信息并自动提示工作人员进行病害三维实体模型更新，工作人员利用新的病害信息发送给Revit软件中的病害信息读取模块，在原有的桥梁三维模型中自动建立新的时间阶段下新的病害三维实体模型，该新的病害三维实体模型轻量化后再与更新的病害信息与养护维修信息的关联，确保系统中的模型与信息的有效性；

构建了统一的信息数据格式，通过采集到的病害信息在桥梁三维模型中生成不同时间阶段的病害三维实体模型，桥梁的三维模型在所有阶段中始终存在，轻量化后直接关联桥梁的基础信息，不同时间阶段的病害三维实体模型则在轻量化后管理对应时间节点的病害信息和养护维修信息；在病害信息和养护维修信息更新时，可在Revit中生成新的时间阶段并自动生成病害三维实体模型和关联病害信息与养护维修信息，保证桥梁信息的准确性；

系统按照不同时间阶段的病害信息借助Revit软件的阶段化功能生成不同阶段的病害三维实体模型与病害采集的时间对应，这样的病害三维实体模型每次检测维修都会自动生成一个，维修完成之后在下一个阶段的桥梁模型中就不再存储了，但是通过时间轴依然可以查看历史的病害模型与病害信息，并可与当前的病害信息对比分析。