CN111401827B - 一种桥梁病害数字化采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁病害数字化采集系统，包括病害记录标准、MongoDB数据库、对象存储OSS、Web客户端、现场采集装置。本发明在病害记录标准的基础上依托MongoDB数据库、对象存储OSS开发Web客户端、现场采集装置，实现了病害数字化采集，有利于养护质量的统计分析；同时以易交互的移动终端取代纸质记录，可应对无网络的情况，病害记录效率高、易保存、准确性高。

Description

一种桥梁病害数字化采集系统

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，特别涉及一种桥梁病害数字化采集系统。

背景技术

桥梁病害调查普遍以人工目测判断，现场纸质记录结合相机记录的方式实施，速度慢、漏记多、出错率高、照片易混淆，纸质记录容易污损、丢失，病害信息整理成Word报告工作繁琐。此外，碎片化病害信息，进行技术状况评定计算和病害统计时困难重重，病害数据未实现数字化成为阻碍桥梁智慧管养的关键因素。

随着信息化技术的发展，出现了一些智能的桥梁技术状况评定方法。但对于Web端的开发关注度强于现场采集装置，实现了系统录入数据后快速评定但未解决数据快速采集的问题，用户交互体验差，以至于使用移动终端进行录入时速度慢于人工纸质记录的现象，导致推广困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种桥梁病害数字化采集系统，实现病害快速数字化采集，在保证采集效率的同时显著提升的病害判断的准确性、病害记录的完整性、病害数据的可利用性。

技术方案如下：

一种桥梁病害快速化采集方法，包括：病害记录标准、MongoDB数据库、对象存储OSS、Web客户端、现场采集装置；

所述病害记录标准，通过统一格式实现病害数字化，其中：结构离散原则规定各类不同桥梁在构件划分时应遵循的原则，按照联、幅、跨、位置、部件、子部件、构件7个层级依次划分；构件编号规则与结构离散原则相对应，规定不同类型构件的编号方法，通过构件编号+子部件名称来判断构件具体位置的功能；病害描述规则分为病害位置描述、病害特征描述和养护信息，位置描述分为区域划分、横向坐标、纵向坐标和补充描述，特征描述分为长度、宽度、最大缝宽、数量、补充描述和标度指标，养护信息为对病害处治方法的记录；

所述MongoDB数据库，用于储存桥梁的基础信息、结构模型、构件编号、病害描述，以及通用的维修处治对策、技术状况评定模型、项目信息，通过Web客户端和现场采集装置与用户进行交互；

所述对象存储OSS，用于存储图片和视频，并提供链接方便终端调阅以减轻数据库负担并提高系统运行速度；

所述Web客户端，用于创建技术状况评定模型、录入维修处治对策、导入或新建基础信息、创建检测项目、创建结构模型、形成构件编号、查看/编辑病害描述；

技术状况评定模型创建方式：①在Web客户端的桥梁定检模块依据《公路桥梁技术状况评定标准》创建部件，②在部件下创建子部件，③在子部件中添加病害类型；

维修处治对策录入方式包括：①在Web客户端下载Excel模板，根据固定的格式上传后导入，②使用Web客户端提供的新增维修处治对策功能逐条录入；

项目信息的创建和管理方式包括：①Web客户端养护单位管理员创建项目，包括项目名称、委托单位、承担单位、计划起止时间、项目桥梁列表，②承担单位任务分配给相应的项目负责人、现场负责人和检测人员，③项目负责人通过设备管理选择用于该项目的检测设备，④养护单位管理员查阅检测报告确认项目结束后将项目状态修改为已完成；

基础信息录入方式包括：①在Web客户端下载Excel模板根据固定的格式、依据标准示例填写，上传后导入，②使用Web客户端提供的新建桥梁功能逐桥逐条录入；

结构模型，联的创建方式包括复制和新建，新建包括：①选择创建联的上部结构形式，且与技术状况评定模型对应；②输入所需参数；③根据具体情况，进行局部新增、删除、复制调整；

构件编号，根据Web客户端开发的默认编号规则和自定义编号规则编号后储存到数据库：默认编号规则针对常用子部件联、幅、跨是否参与编号进行定义；自定义编号规则在创建的结构模型中调整编号的方法；

病害描述为部件、子部件、构件编号、病害类型、区域、横向坐标、纵向坐标、位置补充描述、长度、宽度、最大缝宽、数量、特征补充描述指标，通过Web客户端或现场采集装置逐条录入；

所述现场采集装置，包含桥列表、构件列表、病害列表、历史病害列表、病害类型列表、病害描述、病害评定标准、待上传病害及数据同步、结构模型修改界面；

所述桥列表，展示由Web客户端项目管理指派的所有桥梁名称以及联编号，点击联编号进入构件列表；

所述构件列表，展示所选桥梁某联下所有部件、子部件及构件编号，点击构件编号进入病害列表；

所述病害列表，为所选构件病害，包括历史病害和新增病害，点击历史病害进入历史病害列表，点击新增病害进入病害类型列表；

所述历史病害列表，展示所选构件往期病害，点击某历史病害进入病害描述列表；

所述病害类型列表，展示所选构件可能发生的所有病害类型，点击某病害类型进入病害描述列表；

所述病害描述，依次为：图片形式的区域选择及所选区域对应的文字描述，滚动数字形式的两个横坐标(y₁,y₂)选择，滚动数字形式的两个纵坐标(x₁,x₂)选择，文本框形式的位置补充描述填写以及常用词，支持自动生成及输入的长度，块形病害＝x₁-x₂，

支持自动生成及输入的宽度块形病害＝y₁-y₂，滚动数字形式的最大缝宽选择，滚动数字形式的数量选择，文本框形式的特征补充描述填写以及常用词，列表形式的标度选择，包含定性描述及定量描述，列表形式的维修处治对策选择，支持照片、视频上传的图片添加，且病害特征描述项根据Web客户端配置仅显示必填项；

所述待上传病害，展示本地保存的还未联网上传的新增病害；

所述数据同步界面，用于通过网络下载数据库中保存的项目信息、结构模型、历史病害、子部件列表、病害列表等；

所述结构模型修改界面，用于桥梁实际结构与数据同步后系统保存的结构模型不相符时，联网新增、删除、复制联、跨、构件。

优选的，所述Web客户端项目创建时桥梁选择在桥梁基础信息管理界面以路线、路段、桥梁长度分类、上部结构形式、技术状况等级、桥梁位置、最大跨径超过固定长度方式进行筛选后全选添加。

优选的，所述现场采集装置具有采集设备位置信息的功能，与数据库中桥梁基础信息中心的经纬度对比，距离超过1km时不可开展桥梁病害调查。

优选的，所述现场采集装置具备联网修改结构模型功能，用于桥梁实际结构与数据同步后系统保存的结构模型不相符时，对联、跨、构件进行新增、删除、复制操作，根据子部件选择的编号规则进行自动编号，并上传至数据库。

优选的，所述现场采集装置具备含维修处治记录的历史病害追踪、上部承重构件病害位置点选、特征自动计算功能：

所述包含维修处治记录的历史病害追踪，通过点击病害列表界面的历史病害按钮打开历史病害列表，点击某历史病害进入病害描述列表，将病害现状与历史病害信息进行对比，如已经修复则选择养护维修对策库中的的维修处治方法，如未修复则记录新特征值，修改后保存为新记录，同时历史病害中该条记录标记已查阅，该操作建立了新增病害与历史病害的关联，建立了病害维修处治的跟踪机制，形成病害追踪记录，展示于Web客户端；

所述上部承重构件病害位置点选，包含区域点选和坐标点选；其中，区域点选，在病害描述界面中设计了板梁、T梁、小箱梁、整体箱梁四类横断面分割图，板梁划分为翼板、腹板、底板，T梁划分为左侧翼板、腹板左侧上部、腹板左侧中部、腹板左侧下部、马蹄左侧、马蹄底部、马蹄右侧、腹板右侧下部、腹板右侧中部、腹板右侧上部、右侧翼板11个区域，小箱梁划分为左侧翼板、左侧腹板上部、左侧腹板中部、左侧腹板下部、底板左侧、底板中部、底板右侧、右侧腹板下部、右侧腹板中部、右侧腹板上部、右侧翼板11个区域，整体箱梁在小箱梁11个区域基础上增加了箱内共12个区域，面内支持单选、双选、三选对应不同描述，跨面支持连续点选对应从A到B的描述方式；坐标点选，在病害描述界面中设计左右两栏滚动数字形式的纵坐标(x₁,x₂)和横坐标(y₁,y₂)选择功能，左右手同时操作；

所述特征自动计算，长度块形病害＝x₁-x₂，

宽度块形病害＝y₁-y₂。

本发明提供的桥梁病害数字化采集系统具有以下优点：

(1)Web客户端项目创建选择桥梁可筛查后全选功能，相比逐桥点击添加速度显著提升；

(2)现场采集装置通过坐标比对避免了虚假检测和错检桥梁现象的出现，提高了病害的真实性；

(3)现场采集装置联网修改结构模型功能解决了结构模型错建导致的无法检测现象的出现，亦可称为结构模型现场核查，提高数据库结构模型的准确性；

(4)现场采集装置最大限度地减少了界面切换，相关数据重复录入，现场打字输入等操作，显著提高病害采集效率；

(5)现场采集装置将养护记录融入检测信息，结合历史病害追踪功能，方便了对养护维修策略使用效果进行评价。

附图说明

图1为本发明提供的桥梁病害数字化采集系统的整体结构及数据传输路径图；

图2为本发明提供的桥梁病害数字化采集系统的总体步骤及子流程图；

图3为本发明提供的桥梁病害数字化采集系统的现场采集装置板梁面域点选方案示意图；

图4为本发明提供的桥梁病害数字化采集系统的现场采集装置T梁面域点选方案示意图；

图5为本发明提供的桥梁病害数字化采集系统的现场采集装置小箱梁面域点选方案示意图；

图6为本发明提供的桥梁病害数字化采集系统的现场采集装置整体箱梁面域点选方案示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明提供的桥梁病害数字化采集系统进行详细描述。以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

对本发明提供的桥梁病害数字化采集系统包括病害记录标准、MongoDB数据库、对象存储OSS、Web客户端、现场采集装置；病害记录标准，统一结构离散原则、构件编号规则、病害描述规则，指导总体方案设计；MongoDB数据库，储存桥梁的基础信息、结构模型、构件编号、病害描述，以及通用的维修处治对策、技术状况评定模型；对象存储OSS，存储图片、视频，并提供链接，方便调阅；Web客户端，访问及编辑MongoDB数据库、对象存储OSS数据，录入桥梁病害调查所需信息并指派检测任务；现场采集装置，依据病害记录标准开发，用于现场无纸化、快速、离线病害记录，面向MongoDB数据库、对象存储OSS上传、下载数据。本发明在病害记录标准的基础上依托MongoDB数据库、对象存储OSS开发Web客户端、现场采集装置，实现了病害数字化采集，有利于养护质量的统计分析；同时以易交互的移动终端取代纸质记录，可应对无网络的情况，病害记录效率高、易保存、准确性高。

实施例1

如图2所示，本发明提供的桥梁病害数字化采集系统包含内业操作4步(正常使用时前两步可省)，外业操作4步：

S1：依据《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21-2011)通过Web客户端中创建通用的技术状况评定模型，包括桥型、包含部件、包含子部件以及子部件可能发生的病害类型；依据调查资料录入病害维修处治对策，包括对策名称、单位、单价；

S2：Web客户端录入桥梁基础信息，包括路线、路段、桥名、上部结构形式、跨径组合等《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)附录A桥梁基本状况卡片中信息，以及选择装置是否强制定位等；

S3：Web客户端创建检测项目，依次执行以下步骤：①养护单位一般管理员创建项目，包括项目名称、委托单位、承担单位、计划起止时间、项目桥梁列表，项目桥梁添加时跳转至基本信息管理界面，以路线、路段、桥梁长度分类、上部结构形式、技术状况等级、桥梁位置、最大跨径超过X米进行筛选后全选添加；②承担单位任务分配给相应的项目负责人、现场负责人和检测人员；③项目负责人通过设备管理界面选择用于该项目的检测设备，检测设备信息包括型号、编号、精度、产地、厂商、状态；

S4：Web客户端创建结构模型，项目负责人或技术负责人依次执行以下步骤：①选择创建联的上部结构形式(与技术状况评定模型对应)；②输入所需参数；③自动生成结构模型并编号；④根据具体情况，可进行局部新增、删除、复制调整；

S5：现场采集装置数据同步，项目检测人员点击数据同步，跳出客户端后再打开课自动下载项目信息，包括项目桥梁列表、结构模型、历史病害、子部件列表、病害列表等；

S6：检测现场结构模型复核，针对于实际情况不符的结构模型，联网新增、删除、复制联、跨、构件；

S7：病害数字化采集，当不参考历史病害时，依次执行以下步骤：

(1)选择桥梁及联号，点击目标桥梁下方名为目标联编号的按钮；

(2)选择目标构件，在出现的构件列表中点击子部件下方名为目标构件编号的按钮；

(3)点击新增病害，在出现的新增病害列表中点击名为“新增”的按钮；

(4)选择病害类型，在弹出的病害类型列表中点击名为目标病害类型名称的按钮；

(5)选择所在面域，本部仅适用于上部承重构件中的板梁、T梁、小箱梁、整体箱梁，按类型划分将横断面示意图划分为不同的区域，支持点选、面内连续双选及三选、跨面连续双选及多选，不同的选择结果对应不同的文字描述，如小箱梁中依次选择右侧腹板中部、右侧腹板下部后会显示右侧腹板中下部，T梁中依次选择腹板右侧上部、腹板右侧中部、腹板右侧下部、马蹄右侧、马蹄底部、马蹄左侧会显示腹板右侧上部到马蹄左侧，板梁中依次选择翼板、底板会弹出报错信息：不支持跳跃式选择；

(6)选择横、纵向位置，为左右两栏滚动数字形式的纵坐标(x₁,x₂)和横坐标(y₁,y₂)，左右手同时操作，其中纵坐标以0.5m为单位，横坐标2.0m以内以0.1m为单位，2.0m以外以0.5m为单位，横、纵在不同界面输入；

(7)填写位置补充描述，为手动形式输入的文本框，支持常用词点击录入，常用词根据使用过程中检测报告内特殊位置描述词语出现的频次确定，提供5个；

(8)生成或录入长、宽，根据录入的横、纵坐标生成长度(块形病害＝x₁-x₂，

宽度(块形病害＝y₁-y₂)，或手动录入；

(9)录入最大缝宽，为滚动数字形式，以0.01mm为单位；

(10)录入数量，为滚动数字形式，以1为单位；

(11)填写病害补充描述，为手动形式输入的文本框，支持常用词点击录入，常用词根据使用过程中检测报告内特殊位置描述词语出现的频次确定，提供5个；

(12)选择标度，为列表形式(包含标度1～5的定性描述及定量描述)，直接点击选择会突出显示以示选中，用于计算扣分值；

(13)选择维修处治对策，为列表形式(包含当前病害类型可能采用的维修处治对策名称)，直接点击选择会突出显示以示选中；

(14)图片或视频采集，打开手机拍照和路线功能，支持录入3张/段照片或视频；

(15)确认生成病害，检查录入的所有信息后点击保存，该条病害出现在新增病害列表；

病害数字化采集，当参考历史病害时，依次执行以下步骤：

(1)、(2)参考历史病害的情况中步骤(1)、(2)；

(3)点击历史病害，在出现的新增病害列表中点击名为“历史”的按钮；

(4)编辑历史病害，在出现的历史病害描述中对当前病害状态进行对比，修改发生变化的项目；

(5)、(6)、(7)参考历史病害的情况中步骤(13)、(14)、(15)；

S8：离线数据上传，可在新增病害列表中逐条点击上传按钮，亦可在待上传病害界面统一上传。

上面结合实施例对本发明的实例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种桥梁病害数字化采集系统，其特征在于，包括：病害记录标准、MongoDB数据库、对象存储OSS、Web客户端、现场采集装置；

所述病害记录标准，通过统一格式实现病害数字化，其中：结构离散原则规定各类不同桥梁在构件划分时应遵循的原则，按照联、幅、跨、位置、部件、子部件、构件7个层级依次划分；构件编号规则与结构离散原则相对应，规定不同类型构件的编号方法，通过构件编号+子部件名称来判断构件具体位置的功能；病害描述规则分为病害位置描述、病害特征描述和养护信息，位置描述分为区域划分、横向坐标、纵向坐标和补充描述，特征描述分为长度、宽度、最大缝宽、数量、补充描述和标度指标，养护信息为对病害处治方法的记录；

所述MongoDB数据库，用于储存桥梁的基础信息、结构模型、构件编号、病害描述，以及通用的维修处治对策、技术状况评定模型、项目信息，通过Web客户端和现场采集装置与用户进行交互；

所述对象存储OSS，用于存储图片和视频，并提供链接方便终端调阅以减轻数据库负担并提高系统运行速度；

所述Web客户端，用于创建技术状况评定模型、录入维修处治对策、导入或新建基础信息、创建检测项目、创建结构模型、形成构件编号、查看/编辑病害描述；

技术状况评定模型创建方式：①在Web客户端的桥梁定检模块依据《公路桥梁技术状况评定标准》创建部件，②在部件下创建子部件，③在子部件中添加病害类型；

维修处治对策录入方式包括：①在Web客户端下载Excel模板，根据固定的格式上传后导入，②使用Web客户端提供的新增维修处治对策功能逐条录入；

项目信息的创建和管理方式包括：①Web客户端养护单位管理员创建项目，包括项目名称、委托单位、承担单位、计划起止时间、项目桥梁列表，②承担单位任务分配给相应的项目负责人、现场负责人和检测人员，③项目负责人通过设备管理选择用于该项目的检测设备，④养护单位管理员查阅检测报告确认项目结束后将项目状态修改为已完成；

基础信息录入方式包括：①在Web客户端下载Excel模板根据固定的格式、依据标准示例填写，上传后导入，②使用Web客户端提供的新建桥梁功能逐桥逐条录入；

结构模型，联的创建方式包括复制和新建，新建包括：①选择创建联的上部结构形式，且与技术状况评定模型对应；②输入所需参数；③根据具体情况，进行局部新增、删除、复制调整；

构件编号，根据Web客户端开发的默认编号规则和自定义编号规则编号后储存到数据库：默认编号规则针对常用子部件联、幅、跨是否参与编号进行定义；自定义编号规则在创建的结构模型中调整编号的方法；

病害描述为部件、子部件、构件编号、病害类型、区域、横向坐标、纵向坐标、位置补充描述、长度、宽度、最大缝宽、数量、特征补充描述指标，通过Web客户端或现场采集装置逐条录入；

所述现场采集装置，包含桥列表、构件列表、病害列表、历史病害列表、病害类型列表、病害描述、病害评定标准、待上传病害及数据同步、结构模型修改界面；

所述桥列表，展示由Web客户端项目管理指派的所有桥梁名称以及联编号，点击联编号进入构件列表；

所述构件列表，展示所选桥梁某联下所有部件、子部件及构件编号，点击构件编号进入病害列表；

所述病害列表，为所选构件病害，包括历史病害和新增病害，点击历史病害进入历史病害列表，点击新增病害进入病害类型列表；

所述历史病害列表，展示所选构件往期病害，点击某历史病害进入病害描述列表；

所述病害类型列表，展示所选构件可能发生的所有病害类型，点击某病害类型进入病害描述列表；

所述病害描述，依次为：图片形式的区域选择及所选区域对应的文字描述，滚动数字形式的两个横坐标(y₁,y₂)选择，滚动数字形式的两个纵坐标(x₁,x₂)选择，文本框形式的位置补充描述填写以及常用词，支持自动生成及输入的长度块形病害＝x₁-x₂，

支持自动生成及输入的宽度块形病害＝y₁-y₂，滚动数字形式的最大缝宽选择，滚动数字形式的数量选择，文本框形式的特征补充描述填写以及常用词，列表形式的标度选择，包含定性描述及定量描述，列表形式的维修处治对策选择，支持照片、视频上传的图片添加，且病害特征描述项根据Web客户端配置仅显示必填项；

所述待上传病害，展示本地保存的还未联网上传的新增病害；

所述数据同步界面，用于通过网络下载数据库中保存的项目信息、结构模型、历史病害、子部件列表、病害列表；

所述结构模型修改界面，用于桥梁实际结构与数据同步后系统保存的结构模型不相符时，联网新增、删除、复制联、跨、构件。

2.根据权利要求1所述桥梁病害数字化采集系统，其特征在于，所述Web客户端项目创建时桥梁选择在桥梁基础信息管理界面以路线、路段、桥梁长度分类、上部结构形式、技术状况等级、桥梁位置、最大跨径超过固定长度方式进行筛选后全选添加。

3.根据权利要求1所述桥梁病害数字化采集系统，其特征在于，所述现场采集装置具有采集设备位置信息的功能，与数据库中桥梁基础信息中心的经纬度对比，距离超过1km时不可开展桥梁病害调查。

4.根据权利要求1所述桥梁病害数字化采集系统，其特征在于，所述现场采集装置具备联网修改结构模型功能，用于桥梁实际结构与数据同步后系统保存的结构模型不相符时，对联、跨、构件进行新增、删除、复制操作，根据子部件选择的编号规则进行自动编号，并上传至数据库。

5.根据权利要求1所述桥梁病害数字化采集系统，其特征在于，所述现场采集装置具备包含维修处治记录的历史病害追踪、上部承重构件病害位置点选、特征自动计算功能：

所述包含维修处治记录的历史病害追踪，通过点击病害列表界面的历史病害按钮打开历史病害列表，点击某历史病害进入病害描述列表，将病害现状与历史病害信息进行对比，如已经修复则选择养护维修对策库中的维修处治方法，如未修复则记录新特征值，修改后保存为新记录，同时历史病害中该条记录标记已查阅，该操作建立了新增病害与历史病害的关联，建立了病害维修处治的跟踪机制，形成病害追踪记录，展示于Web客户端；

所述上部承重构件病害位置点选，包含区域点选和坐标点选；其中，区域点选，在病害描述界面中设计了板梁、T梁、小箱梁、整体箱梁四类横断面分割图，板梁划分为翼板、腹板、底板，T梁划分为左侧翼板、腹板左侧上部、腹板左侧中部、腹板左侧下部、马蹄左侧、马蹄底部、马蹄右侧、腹板右侧下部、腹板右侧中部、腹板右侧上部、右侧翼板11个区域，小箱梁划分为左侧翼板、左侧腹板上部、左侧腹板中部、左侧腹板下部、底板左侧、底板中部、底板右侧、右侧腹板下部、右侧腹板中部、右侧腹板上部、右侧翼板11个区域，整体箱梁在小箱梁11个区域基础上增加了箱内共12个区域，面内支持单选、双选、三选对应不同描述，跨面支持连续点选对应从A到B的描述方式；坐标点选，在病害描述界面中设计左右两栏滚动数字形式的纵坐标(x₁,x₂)和横坐标(y₁,y₂)选择功能，左右手同时操作；

所述特征自动计算，长度块形病害＝x₁-x₂，

宽度块形病害＝y₁-y₂。

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