CN116067434B - 一种大节段桥梁的可视化安装系统和安装方法 - Google Patents

一种大节段桥梁的可视化安装系统和安装方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种大节段桥梁的可视化安装系统和安装方法，该系统包括：姿态监测单元，其用于监测大节段桥梁的姿态参数；安全监测单元，其用于监测所述大节段桥梁的应力参数和所述大节段桥梁所在的环境参数；数据处理单元，其用于根据所述姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，并根据所述应力参数和所述环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态；可视化单元，其用于驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行动态变化，并显示所述安全状态。实现了大节段桥梁安装可视化监测与管控，能够有效的提升大节段桥梁安装时的安全保障，提高工程质量。

Description

一种大节段桥梁的可视化安装系统和安装方法
技术领域
本申请涉及大节段桥梁安装技术领域，尤其涉及一种大节段桥梁的可视化安装系统和安装方法。
背景技术
随着世界桥梁建设向大跨度、高强、重载、高速方向的发展,传统散拼架设建造方法受制于现场工作量繁重、施工作业环境差、拼装误差累计大等因素，已愈来愈不适应大型桥梁的建造。随而代之的是采用模块化节段吊装架设、甚至整孔吊装架设建造模式。采用大节段桥梁整体安装技术具有施工进度块、整体性好等优点，但对桥梁的制造、安装以及起吊设备的要求会更高，施工控制难度也更大。
近年来，以数字化、网络化和智能化为特征的新一代信息技术快速发展，开启了人类新一轮科技变革。将现代建造技术与现代信息技术深入融合，推动工程建造向数字化、智能化转型升级，促进工程建造在形式及空间上的突破与创新，提升工程建设效率和管理水平，已经成为行业趋势。对于各种工程的可视化也将成为工程管理的发展趋势。
因此，如何对大节段桥梁安装进行可视化监测与管控是有待解决的技术问题。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种大节段桥梁的可视化安装系统和安装方法，旨在解决如何在大节段桥梁安装过程中进行可视化监测与管控的技术问题。
第一方面，本申请提供一种大节段桥梁的可视化安装系统，该系统包括：
姿态监测单元，其用于监测大节段桥梁的姿态参数；
安全监测单元，其用于监测所述大节段桥梁的应力参数和所述大节段桥梁所在的环境参数；
数据处理单元，其用于根据所述姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，并根据所述应力参数和所述环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态；
可视化单元，其用于驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行动态变化，并显示所述安全状态。
一些实施例中，所述姿态监测单元包括：
两台卫星定位GNSS设备，其设置于所述大节段桥梁上，用于监测其各自所在位置的坐标；
一台倾角监测传感器，其设置于所述大节段桥梁上，用于确定所述大节段桥梁绕水平轴线的转动角度。
一些实施例中，所述姿态监测单元包括：
三台GNSS设备，其设置于大节段桥梁上的，用于监测其各自所在位置的坐标。
一些实施例中，所述数据处理单元包括：
数据解算模块，其用于将所述姿态参数、所述应力参数和环境参数由原始数据解算为三次数据；
数据预处理模块，其用于将解算后存在突变的姿态参数、应力参数和环境参数剔除；
数据分析模块，其用于根据保留的姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，根据保留的应力参数和环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态。
一些实施例中，所述数据解算模块，还用于：
将GNSS设备所在位置的坐标由大地WGS-84坐标数据转换为大节段桥梁局部坐标数据。
一些实施例中，当姿态监测单元包括两台卫星定位GNSS设备和一台倾角监测传感器时，所述数据分析模块用于：
根据保留的两台GNSS设备所在位置的坐标和大节段桥梁绕水平轴线的转动角度确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的中心点的偏差值、旋转角度和倾斜角度；
当姿态监测单元包括三台卫星定位GNSS设备时，所述数据分析模块用于：
根据保留的三台GNSS设备所在位置的坐标，确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的中心点的偏差值、旋转角度和倾斜角度。
一些实施例中，所述数据分析模块还用于：
确定保留的应力参数是否超过预设的应力参数阈值或保留的环境参数是否超过预设的环境参数阈值；
若是，则确定所述安全状态合格，否则，不合格；
其中，所述环境参数包括风速参数、风向参数和温度参数。
一些实施例中，所述可视化单元包括：
三维展示模块，其用于通过三维引擎驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行平移和旋转；
二维展示模块，其用于展示所述大节段桥梁的正视图、侧视图和俯视图，并根据所述应力参数和所述环境参数生成并展示应力参数曲线和环境参数曲线；
预警模块，其用于在所述安全状态不合格时发出安全状态预警；
视频监控模块，其用于接收并展示摄像头拍摄的所述大节段桥梁的现场画面。
第二方面，本申请还提供一种桥梁的可视化安装方法，所述方法包括：
监测大节段桥梁的姿态参数；
监测所述大节段桥梁的应力参数和所述大节段桥梁所在的环境参数；
根据所述姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，并根据所述应力参数和所述环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态；
驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行动态变化，并显示所述安全状态。
一些实施例中，监测大节段桥梁的姿态参数，包括：
通过两台GNSS设备确定其各自所在位置的坐标，通过一台倾角监测传感器确定所述大节段桥梁绕水平轴线的转动角度。
本申请提供一种大节段桥梁的可视化安装系统和安装方法，该系统包括：姿态监测单元，其用于监测大节段桥梁的姿态参数；安全监测单元，其用于监测所述大节段桥梁的应力参数和所述大节段桥梁所在的环境参数；数据处理单元，其用于根据所述姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，并根据所述应力参数和所述环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态；可视化单元，其用于驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行动态变化，并显示所述安全状态。实现了大节段桥梁安装可视化监测与管控，能够有效的提升大节段桥梁安装时的安全保障，提高工程质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种大节段桥梁的可视化安装系统的结构示意性框图；
图2为两台GNSS设备和一台倾角监测传感器的安装位置示意图；
图3为三台GNSS设备的安装位置示意图；
图4为姿态监测单元的结构示意性框图；
图5为安全监测单元的结构示意性框图；
图6为数据处理单元的结构示意性框图；
图7为两台GNSS设备和一台倾角监测传感器的安装位置的平面示意图；
图8为桥面坐标示意图；
图9为两台GNSS设备时大节段桥梁当前姿态与预设姿态的俯视图；
图10为大节段桥梁当前姿态与预设姿态的正视图；
图11为大节段桥梁当前姿态与预设姿态的左视图；
图12为三台GNSS设备的安装位置的平面示意图；
图13为三台GNSS设备时大节段桥梁当前姿态与预设姿态的俯视图；
图14可视化单元的结构示意性框图；
图15为本申请实施例提供的一种大节段桥梁的可视化安装方法的流程示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
本申请实施例提供一种大节段桥梁的可视化安装系统和安装方法。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1，图1为本申请的实施例提供的一种大节段桥梁的可视化安装系统的结构示意性框图。
如图1所示，该系统包括：姿态监测单元、安全监测单元、数据处理单元和可视化单元。
姿态监测单元，其用于监测大节段桥梁的姿态参数。
具体的，如图2和图3所示，姿态监测单元的设备可以有两种组合方式。第一种包括两台卫星定位GNSS设备(GNSS-A和GNSS-B)，其设置于所述大节段桥梁上，用于监测其各自所在位置的坐标，一台倾角监测传感器(倾角-C)，其设置于所述大节段桥梁上，用于确定所述大节段桥梁绕水平轴线的转动角度。第二种包括三台GNSS设备（GNSS-1、GNSS-2和GNSS-3），其设置于大节段桥梁上的，用于监测其各自所在位置的坐标。
安装在大节段桥梁上的GNSS设备，用于测量其所在位置的坐标，从而确定大节段桥梁的位置、基线向量以及旋转角度的等参数。安装在大节段桥梁上的倾角监测传感器，可以用于测量大节段桥梁绕水平轴线的转动角度。一般认为大节段桥梁为刚体，确定刚体6个自由度即可唯一确定刚体姿态，因此在应用时两种设备组合二者择一即可确定大节段桥梁的姿态。如图4所示，姿态监测单元中还包括配套的供电设备，用于给GNSS设备和倾角监测传感器供电。姿态监测单元还包括数据采集传输设备，用于将GNSS设备和倾角监测传感器采集的桥梁的姿态参数通过无线网络传输到数据处理单元。然后由数据处理单元根据大节段桥梁的姿态参数确定大节段桥梁的姿态。
可以理解的是，根据姿态监测单元中的设备不同，位姿参数包括GNSS设备所在位置的坐标，或者包括GNSS设备所在位置的坐标和倾角监测传感器监测的转动角度。
安全监测单元，其用于监测所述大节段桥梁的应力参数和所述大节段桥梁所在的环境参数。
示范性的，如图5所示，安全监测单元包括安装在大节段桥梁关键受力构件上的应力监测传感器，其用于监测大节段桥梁关键构件在安装过程中的应力变化，采集应力参数；还包括安装在施工现场固定位置的环境监测传感器，其用于监测大节段桥梁安装过程中的环境参数，其中环境参数包括风速参数、风向参数、以及温度参数和湿度参数等。所述安全监测单元与所述姿态监测单元共用供电设备，该供电设备为应力监测传感器和环境监测传感器供电。所述安全监测单元还与所述姿态监测单元共用数据采集传输设备，该数据传输设备还用于将所述应力参数和所述环境参数通过无线网络传输到数据处理单元。然后由数据处理单元根据大节段桥梁的姿态参数确定大节段桥梁的安全状态。
数据处理单元，其用于根据所述姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，并根据所述应力参数和所述环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态。
一些实施例中，如图6所示，数据处理单元包括数据解算模块、数据存储模块、数据预处理模块和数据分析模块。本实施例中数据处理单元可以是云监测平台。
数据解算模块用于将所述姿态参数、所述应力参数和环境参数由原始数据解算为三次数据。值得说明的是，传感器监测的原始数据因为存在缺失值、噪声、重复值等情形，无法直接使用，称为零次数据，零次数据经过预置算法进行调制解算等初步地加工，就变成了一次数据，一次数据再经过加工，就变成了二次数据，对一次数据或二次数据再进行一下分析，可以得到供分析使用的三次数据，即解算得到准确的坐标、转角、应力、风速以及风向数据。对数据进行解算是本领域技术人员悉知的，在此不再赘述。
数据解算模块还用于：将GNSS设备所在位置的坐标由大地WGS-84坐标数据转换为大节段桥梁局部坐标数据。因为GNSS设备监测数据即为WGS-84坐标数据，根据现场需求换算成大地2000坐标或施工坐标或大节段桥梁局部坐标能够帮助后续方便确定大节段桥梁的姿态参数。本实施例中将坐标换算成大节段桥梁局部坐标，坐标的具体换算方法是本领域技术人员悉知的，在此不再赘述。
数据存储模块用于储存姿态监测单元发送的原始的姿态参数和安全监测单元发送的原始的应力参数和原始的环境参数，并且用于储存数据解算模块解算后的各种参数。
数据预处理模块用于将数据预处理模块，其用于将解算后存在突变的姿态参数、应力参数和环境参数剔除。剔除由于随机偶然因素产生的奇异值，以避免这些奇异值对分析结果产生影响。
数据分析模块，其用于根据保留的姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，根据保留的应力参数和环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态。
具体的，当姿态监测单元包括两台卫星定位GNSS设备和一台倾角监测传感器时，所述数据分析模块用于：根据保留的两台GNSS设备所在位置的坐标和大节段桥梁绕水平轴线的转动角度确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的中心点的偏差值、旋转角度和倾斜角度。
示范性的，如图7所示，大节段桥梁长度为A，宽度为B。两台GNSS设备安装点位分别为G1、G2。G1点位距离大节段桥梁中线距离分别为a1和b1，G2点位距离大节段桥梁中线距离分别为a2和b2。倾角监测传感器Q安装x轴与大节段桥梁顺桥向中心线平行，y轴与大节段桥梁横桥向中心线平行。
如图8和图9所示所示，本实施例中，以大节段桥梁的设计安装位置的顺桥向为X轴，横桥向为Y轴，竖向为Z轴建立坐标系。大节段桥梁的设计安装位置及当前位置的俯视图如图9所示，预设安装姿态位置四个角点分别为A、B、C、D，中心点为M。大节段桥梁的当前位置的四个角点分别为A＇、B＇、C＇、D＇，中心点为M＇当前位置桥轴线与X轴的夹角为θ。
大节段桥梁当前位置下，正视图及左视图如图10和图11所示。正视图中，大节段桥梁顺桥向轴线与XY平面夹角为α；左视图中，大节段桥梁横桥向轴线与XY平面夹角为β。
当大节段桥梁前位置下两个GNSS设备坐标分别为G1（G1X，G1Y，G1Z），G2（G2X，G2Y，G2Z），倾角监测传感器监测的绕桥梁纵轴倾角值为β，绕桥梁横轴倾角值为α。进行大节段桥梁当前位置对比设计安装位置中心点偏差、旋转角度θ计算，方式如下：
根据公式
Figure SMS_1
或根据公式
Figure SMS_2
计算可得
Figure SMS_3
其中，M'x为大节段桥梁当前位置中心点对比预设位置中心点在X轴上的偏差，M'y为中心点在Y轴上的偏差，M'z为中心点在Z轴上的偏差，G1为第一个GNSS设备的坐标，G2为第二个GNSS设备的坐标，a1和b1为第一个GNSSS设备与大节段桥梁中线距离，a2和b2为第二个GNSSS设备与大节段桥梁中线距离，α为大节段桥梁顺桥向轴线与XY平面夹角，β为大节段桥梁横桥向轴线与XY平面夹角，θ为当前位置桥轴线与X轴的夹角，W为第一计算参数，T为第二计算参数。根据上述公式求解即可得到当前位置对比设计安装位置中心点偏差M'x、M'y、M'z当前位置对比设计安装位置旋转角度θ以及倾斜角度α、β。
进一步的，当姿态监测单元包括三台卫星定位GNSS设备时，所述数据分析模块用于：根据保留的三台GNSS设备所在位置的坐标，确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的中心点的偏差值、旋转角度和倾斜角度。
示范性的，三台GNSS设备安装位置如图12所示。大节段桥梁长度为A，宽度为B。三台GNSS设备安装点位分别为G1、G2和G3。G1点位距离大节段桥梁中线距离分别为a1和b1，G2点位距离大节段桥梁中线距离分别为a2和b2，G3点位距离大节段桥梁中线距离分别为a3和b3。
同样的，以设计安装位置顺桥向为X轴，横桥向为Y轴，竖向为Z轴建立坐标系。大节段桥梁设计安装位置及当前位置的俯视图如图13所示，预设安装姿态位置四个角点分别为A、B、C、D，中心点为M。大节段桥梁的当前位置的四个角点分别为A＇、B＇、C＇、D＇，中心点为M＇当前位置桥轴线与X轴的夹角为θ。正视图中，大节段桥梁顺桥向轴线与XY平面夹角为α；左视图中，大节段桥梁横桥向轴线与XY平面夹角为β。
当前位置三个GNSS设备坐标分别为G1（G1X，G1Y，G1Z），G2（G2X，G2Y，G2Z），G3（G3X，G3Y，G3Z）。进行当前位置对比设计安装位置中心点偏差、旋转角度θ及倾斜角度α、β计算，计算方式如下：
根据公式
Figure SMS_4
或根据公式
Figure SMS_5
或根据公式
Figure SMS_6
再根据：
Figure SMS_7
计算得到：
Figure SMS_8
带入M'x得到：
Figure SMS_9
其中，M'x为大节段桥梁当前位置中心点对比预设位置中心点在X轴上的偏差为，M'y为中心点在Y轴上的偏差，M'z为中心点在Z轴上的偏差，G1为第一个GNSS设备的坐标，G2为第二个GNSS设备的坐标，G3为第三个GNSS设备的坐标，a1和b1为第一个GNSSS设备与大节段桥梁中线距离，a2和b2为第二个GNSSS设备与大节段桥梁中线距离，a3和b3为第三个GNSSS设备与大节段桥梁中线距离，α为大节段桥梁顺桥向轴线与XY平面夹角，β为大节段桥梁横桥向轴线与XY平面夹角，θ为当前位置桥轴线与X轴的夹角，N为第三计算参数。根据上述公式求解即可得到当前位置对比设计安装位置中心点偏差M'x、M'y、M'z，当前位置对比设计安装位置旋转角度θ以及倾斜角度α、β。
所述数据分析模块还用于：确定保留的应力参数是否超过预设的应力参数阈值或保留的环境参数是否超过预设的环境参数阈值；若是，则确定所述安全状态合格，否则，不合格；其中，所述环境参数包括风速参数、风向参数和温度参数。大节段桥梁在安装过程中，如果某一根杆件应力值超过预设阈值，则杆件有一定的安全风险发生弯曲或者断裂，因此需要控制应力参数应该在预设阈值内。大风情况下进行吊装作业有明确的规范，风速不能超过设定值，因此风速风向作为一个安全参数；温度会影响相邻大节段桥梁对接时候的精确度，为了保证大节段桥梁的安装质量，需要对对温度进行关注。
可视化单元，其用于驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行动态变化，并显示所述安全状态。
具体的，如图14所示，可视化单元，采用B/S架构开发，对大节段桥梁吊装过程进行三维模拟和可视化展示、预警。所述可视化单元包括：三维展示模块，其用于通过三维引擎驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行平移和旋转，实现大节段桥梁BIM模型真实映射现场施工的效果。二维展示模块，其用于展示所述大节段桥梁的正视图、侧视图和俯视图，并根据所述应力参数和所述环境参数生成并展示应力参数曲线和环境参数曲线。预警模块，其用于在所述安全状态不合格时发出安全状态预警，例如，发现实测参数超过预警阈值，则通过短信通知、平台提示等方式进行预警。视频监控模块，接收并展示摄像头拍摄的所述大节段桥梁的现场画面。其可以包括安装在固定位置的摄像头以及画面传输存储设备，用于对大节段桥梁安装现场进行监控。
本申请采用数字传感器+云监测平台为核心的云监测技术，对大节段桥梁安装施工过程中的环境、应力、温度、位置、姿态等参数进行在线实时监测和预警。基于数字孪生理念，通过监测数据驱动大节段桥梁BIM模型动态变化，实时映射施工现场大节段桥梁空中姿态，最终实现大节段桥梁三维动态可视化安装。实现了大节段桥梁安装可视化监测与管控，能够有效的提升大节段桥梁安装时的安全保障，提高工程质量。
如图15所示，本申请实施例还提供一种大节段桥梁的可视化安装方法，该方法包括：
步骤S1、监测大节段桥梁的姿态参数。
步骤S2、监测所述大节段桥梁的应力参数和所述大节段桥梁所在的环境参数。
步骤S3、根据所述姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，并根据所述应力参数和所述环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态。
步骤S4、驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行动态变化，并显示所述安全状态。
其中，监测大节段桥梁的姿态参数，包括：
通过两台GNSS设备确定其各自所在位置的坐标，通过一台倾角监测传感器确定所述大节段桥梁绕水平轴线的转动角度。
其中，监测大节段桥梁的姿态参数，还包括：
通过三台GNSS设备确定其各自所在位置的坐标。
其中，根据所述姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，并根据所述应力参数和所述环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态，包括：
将所述姿态参数、所述应力参数和环境参数由原始数据解算为三次数据；
将解算后存在突变的姿态参数、应力参数和环境参数剔除；
根据保留的姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，根据保留的应力参数和环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态。
其中，该方法还包括：
将GNSS设备所在位置的坐标由大地WGS-84坐标数据转换为大节段桥梁局部坐标数据。
其中，根据保留的姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，包括：
根据保留的两台GNSS设备所在位置的坐标和大节段桥梁绕水平轴线的转动角度确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的中心点的偏差值、旋转角度和倾斜角度。
其中，根据保留的姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，包括：
根据保留的三台GNSS设备所在位置的坐标，确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的中心点的偏差值、旋转角度和倾斜角度。
其中，根据保留的应力参数和环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态，包括：
确定保留的应力参数是否超过预设的应力参数阈值或保留的环境参数是否超过预设的环境参数阈值；
若是，则确定所述安全状态合格，否则，不合格；
其中，所述环境参数包括风速参数、风向参数和温度参数。
其中，驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行动态变化，并显示所述安全状态，包括：
通过三维引擎驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行平移和旋转；
展示所述大节段桥梁的正视图、侧视图和俯视图，并根据所述应力参数和所述环境参数生成并展示应力参数曲线和环境参数曲线；
在所述安全状态不合格时发出安全状态预警；
接收并展示摄像头拍摄的所述大节段桥梁的现场画面。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和各模块及单元的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种大节段桥梁的可视化安装系统，其特征在于，包括：
姿态监测单元，其用于监测大节段桥梁的姿态参数；
安全监测单元，其用于监测所述大节段桥梁的应力参数和所述大节段桥梁所在的环境参数；
数据处理单元，其用于根据所述姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，并根据所述应力参数和所述环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态；
可视化单元，其用于驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行动态变化，并显示所述安全状态；
所述姿态监测单元包括：
三台GNSS设备，其设置于大节段桥梁上的，用于监测其各自所在位置的坐标；
其中，所述数据处理单元包括：
数据解算模块，其用于将所述姿态参数、所述应力参数和环境参数由原始数据解算为三次数据；
数据预处理模块，其用于将解算后存在突变的姿态参数、应力参数和环境参数剔除；
数据分析模块，其用于根据保留的姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，根据保留的应力参数和环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态；
其中，当姿态监测单元包括三台卫星定位GNSS设备时，所述数据分析模块用于：
根据保留的三台GNSS设备所在位置的坐标，确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的中心点的偏差值、旋转角度和倾斜角度；
其中，GNSS设备所在位置的坐标对应的坐标系是以大节段桥梁的设计安装位置的顺桥向为X轴，横桥向为Y轴，竖向为Z轴建立的，第一台GNSS的坐标为G1（G1X，G1Y，G1Z），第二台GNSS的坐标为G2（G2X，G2Y，G2Z），第三台GNSS的坐标G3（G3X，G3Y，G3Z）；
基于三台GNSS设备所在位置的坐标，根据公式：
Figure QLYQS_1
根据公式:
Figure QLYQS_2
根据公式：
Figure QLYQS_3
再根据：
Figure QLYQS_4
计算得到：
Figure QLYQS_5
带入M'x得到：
Figure QLYQS_6
计算得到大节段桥梁当前位置与设计安装位置的中心点偏差值、大节段桥梁当前位置对比设计安装位置的旋转角度和倾斜角度；
其中，M'x为大节段桥梁当前位置中心点对比预设安装位置中心点在X轴上的偏差，M'y为中心点在Y轴上的偏差，M'z为中心点在Z轴上的偏差，a1和b1分别为第一台GNSSS设备与大节段桥梁上两条中线的距离，a2和b2分别为第二台GNSSS设备与大节段桥梁上两条中线的距离，a3和b3分别为第三台GNSS设备与大节段桥梁上两条中线的距离，α为大节段桥梁顺桥向轴线与XY平面的夹角，β为大节段桥梁横桥向轴线与XY平面的夹角，θ为大节段桥梁当前位置桥轴线与X轴的夹角，N为第三计算参数，M'x为大节段桥梁当前位置与设计安装位置的中心点在X轴方向的偏差值，M'y为大节段桥梁当前位置与设计安装位置的中心点在Y轴方向的偏差值、M'z为大节段桥梁当前位置与设计安装位置的中心点在Z轴方向的偏差值，θ为大节段桥梁当前位置相对于设计安装位置的旋转角度，α为大节段桥梁顺桥向轴线在XY平面的倾斜角度，β为大节段桥梁横桥向轴线与XY平面的倾斜角度。
2.根据权利要求1所述的大节段桥梁的可视化安装系统，其特征在于，所述数据解算模块，还用于：
将GNSS设备所在位置的坐标由大地WGS-84坐标数据转换为大节段桥梁局部坐标数据。
3.根据权利要求1所述的大节段桥梁的可视化安装系统，其特征在于，所述数据分析模块还用于：
确定保留的应力参数是否超过预设的应力参数阈值或保留的环境参数是否超过预设的环境参数阈值；
若是，则确定所述安全状态合格，否则，不合格；
其中，所述环境参数包括风速参数、风向参数和温度参数。
4.根据权利要求1所述的大节段桥梁的可视化安装系统，其特征在于，所述可视化单元包括：
三维展示模块，其用于通过三维引擎驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行平移和旋转；
二维展示模块，其用于展示所述大节段桥梁的正视图、侧视图和俯视图，并根据所述应力参数和所述环境参数生成并展示应力参数曲线和环境参数曲线；
预警模块，其用于在所述安全状态不合格时发出安全状态预警；
视频监控模块，其用于接收并展示摄像头拍摄的所述大节段桥梁的现场画面。
5.一种桥梁的可视化安装方法，其特征在于，包括：
监测大节段桥梁的姿态参数；
监测所述大节段桥梁的应力参数和所述大节段桥梁所在的环境参数；
根据所述姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，并根据所述应力参数和所述环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态；
驱动所述大节段桥梁的BIM模型根据所述偏差数据进行动态变化，并显示所述安全状态；
其中，监测大节段桥梁的姿态参数，包括：
通过三台GNSS设备确定其各自所在位置的坐标；
其中，根据所述姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，并根据所述应力参数和所述环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态，包括：
将所述姿态参数、所述应力参数和环境参数由原始数据解算为三次数据；
将解算后存在突变的姿态参数、应力参数和环境参数剔除；
根据保留的姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，根据保留的应力参数和环境参数确定所述大节段桥梁的安全状态；
其中，根据保留的姿态参数确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的偏差数据，包括：
根据保留的三台GNSS设备所在位置的坐标，确定所述大节段桥梁的当前姿态和预设姿态的中心点的偏差值、旋转角度和倾斜角度；
其中，GNSS设备所在位置的坐标对应的坐标系是以大节段桥梁的设计安装位置的顺桥向为X轴，横桥向为Y轴，竖向为Z轴建立的，第一台GNSS的坐标为G1（G1X，G1Y，G1Z），第二台GNSS的坐标为G2（G2X，G2Y，G2Z），第三台GNSS的坐标G3（G3X，G3Y，G3Z）；
基于三台GNSS设备所在位置的坐标，根据公式：
Figure QLYQS_7
根据公式:
Figure QLYQS_8
根据公式：
Figure QLYQS_9
再根据：
Figure QLYQS_10
计算得到：
Figure QLYQS_11
带入M'x得到：
Figure QLYQS_12
计算得到大节段桥梁当前位置与设计安装位置的中心点偏差值、大节段桥梁当前位置对比设计安装位置的旋转角度和倾斜角度；
其中，M'x为大节段桥梁当前位置中心点对比预设安装位置中心点在X轴上的偏差，M'y为中心点在Y轴上的偏差，M'z为中心点在Z轴上的偏差，a1和b1分别为第一台GNSSS设备与大节段桥梁上两条中线的距离，a2和b2分别为第二台GNSSS设备与大节段桥梁上两条中线的距离，a3和b3分别为第三台GNSS设备与大节段桥梁上两条中线的距离，α为大节段桥梁顺桥向轴线与XY平面的夹角，β为大节段桥梁横桥向轴线与XY平面的夹角，θ为大节段桥梁当前位置桥轴线与X轴的夹角，N为第三计算参数，M'x为大节段桥梁当前位置与设计安装位置的中心点在X轴方向的偏差值，M'y为大节段桥梁当前位置与设计安装位置的中心点在Y轴方向的偏差值、M'z为大节段桥梁当前位置与设计安装位置的中心点在Z轴方向的偏差值，θ为大节段桥梁当前位置相对于设计安装位置的旋转角度，α为大节段桥梁顺桥向轴线在XY平面的倾斜角度，β为大节段桥梁横桥向轴线与XY平面的倾斜角度。
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