CN113222407A - 一种基于bim的公路项目安全性评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM的公路项目安全性评估系统，包括：三维公路模型建立模块、公路安全定量评估模块、公路安全定性分析模块和公路项目安全性评价模块。首先使用无人机+Lidar技术进行地形勘测、地表点云数据的获取；然后使用Recap、InfraWorks、Civil3d、Revit分别建立了三维点云模型、数字地表模型、公路模型、附属设施模型，并最终在InfraWorks中整合成三维公路模型；其次，分别在InfraWorks、Civil3d、虚拟驾驶仿真软件中，进行了视距分析、交通标志布设合理性分析、交通量分析、虚拟驾驶安全性分析、速度一致性分析、速度连续性分析、线形指标分析、雨雪天气通行能力分析、运行速度分析；最后，综合考虑上述分析，完成公路项目安全性评估。
Description
技术领域
本发明属于BIM技术领域，特别涉及一种基于BIM的公路项目安全性评估系统。
背景技术
BIM(Building Information Model)的核心是通过建立虚拟的建筑三维模型，使用数字化技术，提供与实际工程完全一致的信息库。由于BIM集成了工程项目的实际信息并且拥有可视化、模拟性等特点，因此BIM技术除了储存工程信息以外，也常被用户应用于模拟和分析。目前，BIM技术已经在我国土木工程领域掀起了变革的浪潮，公民建筑、桥梁工程、道路工程等已经在设计、施工、运维等阶段广泛应用BIM技术。
随着我国公路交通的快速发展，人们对交通安全的需求与日俱增，强化推广和应用公路项目安全性评价已是形势所需。尽管BIM技术在土木工程诸多领域广泛应用且体系完善，但在公路安全领域应用尚浅，没有形成完整的应用评估体系。
发明内容
本发明提供一种基于BIM的公路项目安全性评估系统，本发明借助BIM技术实现对设计、建设中的公路进行安全评估，提前预知潜在安全隐患，充分协同使用AutoDesk系列BIM软件的优势功能，准确、快速、有效的进行公路安全性评价。将BIM技术应用于公路项目安全评估，在公路设计阶段根据设计图纸还原公路竣工后模型，并对模型进行分析和模拟，以提前对公路设计、施工、交工阶段进行安全性评估，预知公路在设计阶段潜在的安全隐患便于及时指导施工图纸修正，克服传统设计方法的不足，减少公路实际通行时的事故发生概率。
技术方案如下：
一种基于BIM的公路项目安全性评估系统，包括：三维公路模型建立模块、公路安全定量评估模块、公路安全定性分析模块和公路项目安全性评价模块。
进一步的，所述三维公路模型建立模块使用无人机+Lidar设备现场采集地表数据信息；通过Recap软件将Lidar采集的点云数据生成三维点云模型；使用InfraWorks软件处理三维点云模型，通过点云地形和点云建模功能将三维点云模型转换为三维数字地表模型；根据公路施工图纸，使用Civil3d软件通过平曲线、纵曲线、横断面信息的输入建立公路模型；根据附属结构图纸使用Revit软件生成附属结构的模型族或模型组；将Civil3d公路模型导入到InfraWorks数字地表模型之中，在统一坐标系的前提下，通过调整控制点坐标，将公路模型与数字地表模型进行整合；将Revit所建附属设施导入到InfraWorks之中，根据施工图纸的布设桩号将附属设施在已有场景内进行布设，完成三维公路模型的建立。
进一步的，所述公路安全定量评估模块在Civil3d公路模型中对公路进行线形指标评价、速度连续性分析、速度一致性分析和速度梯度分析；在InfraWorks三维公路模型中，通过InfraWorks视距分析功能对公路进行视距分析，通过InfraWorks交通模拟功能对公路进行交通量分析；将InfraWorks软件导入3dsMax软件中，进行模型渲染处理最大程度还原真实场景；将3dsMax处理过的场景模型导入到虚拟驾驶仿真软件之中，编辑车辆信息、车辆路径虚拟驾驶参数完成虚拟驾驶场景编辑后，进行虚拟驾驶采集驾驶过程中的运行速度和加速度信息；根据驾驶过程中采集的数据进行运行速度分析、雨雪天气通行能力分析。
进一步的，所述公路安全定性分析模块在InfraWorks建立的三维公路模型中，使用故事板编辑功能进行虚拟驾驶漫游动画编辑；通过虚拟驾驶漫游动画体验，对交通标志布设合理性、虚拟驾驶行车安全性、行车舒适性进行定性评估。
进一步的，所述公路项目安全性评价模块综合考虑公路安全定量评估结果和公路安全定性分析内容，进行公路项目安全性评估：根据评价结果，找出公路设计中存在安全隐患的路段及时进行图纸的修改。
本发明的有益效果为：
(1)与现有公路安全性评价技术相比，本发明结合了BIM技术，能快速、高效、合理、准确的进行公路安全性评估，极大的提高了评估效率及质量，为BIM技术应用于公路安全领域提供了应用方法与安全评估体系；
(2)本发明可以在公路设计阶段提取预知公路在使用阶段的危险隐患，便于及时指导施工图纸的修改，减少公路运营时的事故；
(3)将BIM技术与无人机、Lidar设备相结合，将工程地形地貌有效还原，通过数字地表模型就可以完成现场地形勘察，规避了危险地区现场勘察的风险；
(4)将BIM与虚拟驾驶设备相结合，通过BIM的可视化还原与虚拟驾驶的沉浸式体验，更真实的模拟实际驾驶场景，能更有效的进行公路安全性评估；通过漫游动画能实时观察竣工后的工程全景，便于进行工程全貌的考察。
附图说明
图1是基于BIM的公路项目安全性评估系统的工作流程图。
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一种基于BIM的公路项目安全性评估系统进行详细描述。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。
实施例1
如图1所示，基于BIM的公路项目安全性评估系统的工作方法如下：
步骤1，生成三维数字地表模型：
S1.采用Lidar+无人机技术进行地形勘测并采集地表点云数据。
将Lidar置于无人机内，进行合理的无人机飞行航线规划，设置无人机飞行航线，通过不同飞行航线的设置进行多方向、多角度的点云数据采集，保证数据的完整性、准确性。
S2.处理点云数据。
将采集的点云数据转换成BIM可读取的格式，导入到Recap软件进行处理，剔除点云数据异常点，生成三维点云模型。
S3.将Recap建立的三维点云模型导入到InfraWorks软件中，使用“点云地形”、“点云建模”等功能，将点云模型中的地形、树木等转化为三维数字地表模型。
步骤2，生成三维公路模型：
S1.根据公路施工图纸，在Civil3d中进行公路模型建模。通过平曲线、纵曲线、横断面、交叉口信息的输入，建立公路Civil3d模型。
S2.将Civil3d公路模型导入到InfraWorks数字地表模型之中，将两个模型统一坐标系并调节控制点坐标，完成公路模型与数字地表模型的整合。
S3.根据公路附属设施图纸，在Revit中建立公路附属设施对应的模型族或模型组，具体包括交通标志牌、防撞体、防眩屏等。
S4.将Revit建立的附属设施模型导入到InfraWorks已有模型中，根据施工图纸的布设桩号，在InfraWorks模型中进行附属设施的布设。完成三维公路模型的建立。
步骤3，使用InfraWorks进行公路安全分析：
S1.将导入的Civil3d公路模型转换为组件道路，用于后续分析模拟。
S2.使用InfraWorks视距分析功能，进行组件道路的视距分析。在视距分析前，输入道路的设计速度、行车方向、车道数量等有关信息。完成视距分析后记录存在视距不足的路段，并根据视距线、视角、遮挡物的显示，具体分析造成视距不足的原因。
S3.使用InfraWorks交通模拟功能，对组件道路进行交通量分析。在交通量分析前，按现场测定的交通量、客货比或预测的交通量、客货比输入到交通量分析模块内，进行交通模拟分析，并记录交通模拟过程中的拥堵路段。
S4.使用InfraWorks故事板编辑功能，对组件道路进行虚拟驾驶漫游动画编辑。先将视图调整为概念视图模式，然后调节时间、日期、风速、云量等环境信息，打开故事板编辑器编辑虚拟驾驶漫游动画，通过帧数的调节控制虚拟驾驶车速。根据虚拟驾驶漫游动画，进行交通标志布设合理性分析，公路行驶安全性、舒适性分析，并记录可能存在安全隐患的路段。
步骤4，使用Civil3d进行公路安全性分析：
S1.使用BIM储存信息的特性，通过二次开发，根据不同分析内容自动提取相应的分析数据。
S2.根据提取的分析数据结合规范标准，完成公路线形指标分析、速度一致性分析、速度连续性分析、运行速度梯度分析，记录不满足规范标准的路段。
步骤5，使用虚拟驾驶进行公路安全性分析：
S1.将InfraWorks的三维公路模型导入到3dsMax，在3dsMax进行模型渲染处理，最大程度还原真实场景。
S2.将3dsMax渲染后的模型导入到虚拟驾驶仿真软件中，作为虚拟驾驶过程中的场景模型。在场景模型中，编辑车辆行驶逻辑层、车辆控制参数、车流量等虚拟驾驶参数。并根据驾驶过程中的不同天气，设置不同的环境和轮胎摩擦系数，完成虚拟驾驶模型的建立。
S3.将虚拟驾驶模型与虚拟驾驶设备结合，进行虚拟驾驶，使用数据采集器，采集驾驶过程中的运行速度、加速度、横向加速度、驾驶员心率等数据。
S4.使用采集的数据，进行运行速度分析、雨雪天气通行能力分析，记录存在安全隐患的路段。
步骤6，进行公路项目安全性评估：
S1.综合考虑步骤3—步骤5的分析结果，完成公路项目安全性评价，并将评价结果用于指导施工图纸的修改。
本发明的一种基于BIM的公路项目安全性评价方法，首先使用无人机+Lidar技术进行地形勘测、地表点云数据的获取；然后使用Recap、InfraWorks、Civil3d、Revit分别建立了三维点云模型、数字地表模型、公路模型、附属设施模型，并最终在InfraWorks中整合成三维公路模型；其次，分别在InfraWorks、Civil3d、虚拟驾驶仿真软件中，进行了视距分析、交通标志布设合理性分析、交通量分析、虚拟驾驶安全性分析、速度一致性分析、速度连续性分析、线形指标分析、雨雪天气通行能力分析、运行速度分析；最后，综合考虑上述分析，完成公路项目安全性评估。
本发明实施例上述方案，充分使用了BIM软件各自的优势，并进行了有效的协同分析，通过此方法可以高效、精确的进行公路项目安全性评价，克服了传统评价方法的不足，预知公路存在的安全隐患。该方法用到的软件Recap、InfraWorks、Civil3d、Revit、3dsMax均出自AutoDesk公司，可以无缝进行模型交互，克服了其它BIM软件的缺陷。因此，本发明提供的方法高效、实用，有很高的工程应用价值。
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)
1.一种基于BIM的公路项目安全性评估系统，其特征在于，包括：三维公路模型建立模块、公路安全定量评估模块、公路安全定性分析模块和公路项目安全性评价模块。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的公路项目安全性评估系统，其特征在于，所述三维公路模型建立模块使用无人机+Lidar设备现场采集地表数据信息；通过Recap软件将Lidar采集的点云数据生成三维点云模型；使用InfraWorks软件处理三维点云模型，通过点云地形和点云建模功能将三维点云模型转换为三维数字地表模型；根据公路施工图纸，使用Civil3d软件通过平曲线、纵曲线、横断面信息的输入建立公路模型；根据附属结构图纸使用Revit软件生成附属结构的模型族或模型组；将Civil3d公路模型导入到InfraWorks数字地表模型之中，在统一坐标系的前提下，通过调整控制点坐标，将公路模型与数字地表模型进行整合；将Revit所建附属设施导入到InfraWorks之中，根据施工图纸的布设桩号将附属设施在已有场景内进行布设，完成三维公路模型的建立。
3.根据权利要求2所述的基于BIM的公路项目安全性评估系统，其特征在于，所述公路安全定量评估模块在Civil3d公路模型中对公路进行线形指标评价、速度连续性分析、速度一致性分析和速度梯度分析；在InfraWorks三维公路模型中，通过InfraWorks视距分析功能对公路进行视距分析，通过InfraWorks交通模拟功能对公路进行交通量分析；将InfraWorks软件导入3dsMax软件中，进行模型渲染处理最大程度还原真实场景；将3dsMax处理过的场景模型导入到虚拟驾驶仿真软件之中，编辑车辆信息、车辆路径虚拟驾驶参数完成虚拟驾驶场景编辑后，进行虚拟驾驶采集驾驶过程中的运行速度和加速度信息；根据驾驶过程中采集的数据进行运行速度分析、雨雪天气通行能力分析。
4.根据权利要求3所述的基于BIM的公路项目安全性评估系统，其特征在于，所述公路安全定性分析模块在InfraWorks建立的三维公路模型中，使用故事板编辑功能进行虚拟驾驶漫游动画编辑；通过虚拟驾驶漫游动画体验，对交通标志布设合理性、虚拟驾驶行车安全性、行车舒适性进行定性评估。
5.根据权利要求4所述的基于BIM的公路项目安全性评估系统，其特征在于，所述公路项目安全性评价模块综合考虑公路安全定量评估结果和公路安全定性分析内容，进行公路项目安全性评估：根据评价结果，找出公路设计中存在安全隐患的路段及时进行图纸的修改。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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