CN207424869U - 一种桥梁施工管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桥梁施工管理系统，包括施工方案数据库、现场信息采集单元、数据转换单元、服务器、移动终端；所述服务器包含了BIM建模平台，用于结合数据建立桥梁施工动态模型；所述现场信息采集单元通过数据转换单元与服务器连接，用于在桥梁施工现场实时采集施工建模所需参数。所述施工方案数据库通过数据转换单元与服务器连接，以作为建立施工基础模型的依据；所述移动终端与服务器通讯连接，用于向服务器发送各项目进度信息和接收服务器的建立的施工模型信息。通过BIM技术建立桥梁施工过程的动态模型，以提高施工过程中各阶段、各专业间的沟通协调能力，从而提高施工管理效率。

Description

一种桥梁施工管理系统

技术领域

本实用新型涉及桥梁施工领域，具体的说，是一种桥梁施工管理系统。

背景技术

传统CAD技术已经在建筑师、工程师们手中得到普及，但是CAD技术还只是停留于作为绘图工具，无法实现信息的完整传递，各个专业以及各图纸之间是独立存在的，各领域各专业之间没有信息的关联，在工程建设全生命周期的各个阶段之间存在大量信息的丢失，在地铁管线综合设计阶段最为复杂，采用传统CAD二位技术很难做到面面俱到，经常会出现各类管线之间的碰撞及各专业间的协调问题。

建筑信息模型技术(BuildingInformationModeling，BIM)，BIM是继CAD技术革命后出现在工程建设行业的一次史无前例的技术革命。BIM技术是一种创新性的建筑设计、施工和管理方法。BIM通过数字化技术，在计算机中建立一座虚拟建筑，这一虚拟建筑会提供一个单一的、完整的、有逻辑的建筑信息库。在这里，信息的内涵不仅仅是几何形状描述的视觉信息，还包含大量的非几何信息，如材料的耐火等级、材料的传热系数、构件的造价、采购信息等。即通过数字信息仿真模拟建筑物后产生的真实信息，并且它使工程人员不再苦于如何用传统的二维施工图来表达一个空间的三维复杂形态，从而极大地拓展了工程人员对建筑形态的表达能力、理解能力和实施能力。BIM模型更深层次的含义相当于一个数据库，这个数据库记录了建筑各阶段的所有数据信息，包括建筑构件的几何物理性能、数量、时间等。这些数据能贯穿项目的整个生命周期，对项目的建造以及后期的运营管理持续发挥作用。

目前桥梁建设的现场施工的情况是，现场施工人员根据提前编制的施工方案、结合国家标准规范等进行现场施工，然后监理再根据国家验收标准进行验收。大量的图纸、标准等资料都需要带到现场，以便随时查阅。而每周的进度则根据现场的施工情况，大致估计出一个数值。这样的工作方式，不仅效率低下，而且收集到的数据的准确度也亟待商榷，工程的实时进度难以统计，也难以作为管理人员决策的参考。再加上现代工程有经验的管理人员稀缺，而优秀的有经验的管理人员就更加如凤毛麟角，如何用一套软件机制代替指导现场施工是现代工程需要解决的难题。而且传统的施工数据多为纸面表格形式，不利于直观的展示，且缺少数据与建筑构件之间的关联，也缺少数据记录、编辑、推送等操作的可视化手段方式。因此，鉴于BIM技术的出现，提供一种利用BIM技术的桥梁施工管理系统是非常有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种桥梁施工管理系统，通过BIM技术建立桥梁施工过程的动态模型，以提高施工过程中各阶段、各专业间的沟通协调能力，从而提高施工管理效率。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种桥梁施工管理系统，包括施工方案数据库、现场信息采集单元、数据转换单元、服务器、移动终端。

所述服务器包含了BIM建模平台，用于结合数据建立桥梁施工动态模型。

所述现场信息采集单元通过数据转换单元与服务器连接，用于在桥梁施工现场实时采集施工建模所需参数，以作为建立施工动态模型的依据。

所述施工方案数据库包括桥梁GIS地理信息数据、施工设备信息、施工方案图纸信息、施工人员信息、桥梁施工进度计划表，且施工方案数据库通过数据转换单元与服务器连接，以作为建立施工基础模型的依据。

所述移动终端与服务器通讯连接，用于向服务器发送各项目进度信息和接收服务器的建立的施工模型信息。

其工作原理：现场信息采集单元负责在桥梁施工现场对管理系统建模所需数据进行采集，例如施工天气情况采集、桥梁当前结构情况采集、施工用的电气设备采集、施工进度情况采集等等。采集的现场数据以作为建立施工动态模型的依据。

而施工方案数据库存储着桥梁GIS地理信息数据、施工设备信息、施工方案图纸信息、施工人员信息、桥梁施工进度计划表，具体的，施工方案图纸信息包含了施工桥梁所计划的桥梁结构、高度、质量、尺寸等等信息；施工设备信息包含了施工时所用的电气设备，例如起重机、搅拌机的型号、工作电压、功率等信息；桥梁GIS地理信息数据包含了桥梁周围的建筑、河流、道路、地形等地理信息；桥梁施工进度计划表包含了施工人员的专业、工作内容信息等等；桥梁施工进度计划表包含了所计划的施工阶段、施工时间表信息。以上信息均用于作为建立施工基础模型的依据。

由于BIM技术的关键在于集成了建筑工程项目全寿命周期的所有信息，而目前的软件工具只是涉及建筑全生命周期某个阶段的、某个专业领域的应用，因此引发了新的问题，也就是建筑工程项目各阶段各部门使用各种不同的软件，而这些软件定义的数据格式各异，因此需要一种中立的数据格式来实现各种异构数据的集成，实现各种不同应用软件之间的兼容性。在此我们通过数据转换单元对施工方案数据库中的数据和现场信息采集单元的采集数据进行统一、整合，以便于后续的建模。

然后，由服务器接收由数据转换单元统一过后的数据，并且通过BIM建模平台进行桥梁施工管理系统的模型建立，通过施工方案数据库的数据一方面建立桥梁计划阶段的可视化3D结构模型以及周边地理情况模型，另一方面建立施工进度模型，进度模型中记录着参与施工工程工作人员和施工设备的具体信息，以上模型结合为基础模型。接着通过现场信息采集单元的采集数据在基础模型上进行实时的动态记录，以建立动态施工模型。

移动终端则随时随地接收管理系统更新施工进度，并且可以通过移动终端输入校正信息，保证施工进度的准确性和施工过程的良好协同性。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述现场信息采集单元包括施工人员信息采集模块、电气设备信息采集模块、天气信息采集模块、桥梁信息采集模块、桥梁地理信息采集模块；所述施工人员信息采集模块、电气设备信息采集模块、天气信息采集模块、桥梁信息采集模块、桥梁地理信息采集模块分别连接有ZigBee模块，以通过ZigBee模块与数据转换单元实现通信。通过对施工人员信息、电气设备信息、天气信息、桥梁信息、桥梁地理信息进行全面检测，从而保证对桥梁施工现场信息的准确监测。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述施工人员信息采集模块包括RFID身份卡以及用于识别RFID身份卡的RFID读写器；所述RFID读写器与ZigBee模块连接。这里使用RFID模块是因为RFID最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务，此特性非常适用于本管理系统。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述桥梁信息采集模块包括激光距离传感器、GPS定位模块、三维扫描模块、图像采集模块、结构应力传感器，所述激光距离传感器、GPS定位模块、三维扫描模块、图像采集模块分别与ZigBee模块连接。通过激光距离传感器、GPS定位模块、三维扫描模块、图像采集模块、结构应力传感器实时、全面检测桥梁情况。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述三维扫描模块为三维激光扫描仪，所述图像采集模块为工业相机。通过三维激光扫描仪和工业相机能够更加精准、逼真地生成虚拟模型。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述天气信息采集模块包括温湿度传感器、风速传感器、风向检测器；所述温湿度传感器、风速传感器、风向检测器分别与ZigBee模块连接。通过全面检测天气信息有助于分析影响施工的外界因素，从而进一步预测施工进度。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述数据转换单元为BIM数据接口，且BIM数据接口与服务器连接用于把不同的数据进行IFC标准转化。其中，IFC是一个计算机可以处理的建筑数据表示和交换标准，其目标是提供一个不依赖于任何具体系统的，适合于描述贯穿整个建筑项目生命周期内产品数据的中性机制，可以有效地支持建筑行业各个应用系统之间的数据交换和建筑物全生命周期的数据管理。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型通过BIM技术建立桥梁施工过程的动态模型，以提高施工过程中各阶段、各专业间的沟通协调能力，从而提高施工管理效率。

（2）本实用新型通过采用ZigBee模块实现采集点与服务器其之间的无线数据传输，避免了多点布线的冗杂，节约成本，便于维护。而且ZigBee模块，不仅结构简单，使用方便，工作可靠，价格较低，除此之外，每一个ZigBee网络节点还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点无线连接，非常适用与距离不是很远的传感器与控制总机的稳定信息传输，非常适用于本系统中多个节点的检测。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种桥梁施工管理系统，如图1所示：一种桥梁施工管理系统，包括施工方案数据库、现场信息采集单元、数据转换单元、服务器、移动终端。

所述服务器包含了BIM建模平台，用于结合数据建立桥梁施工动态模型。

所述现场信息采集单元通过数据转换单元与服务器连接，用于在桥梁施工现场实时采集施工建模所需参数，以作为建立施工动态模型的依据。

所述施工方案数据库包括桥梁GIS地理信息数据、施工设备信息、施工方案图纸信息、施工人员信息、桥梁施工进度计划表，且施工方案数据库通过数据转换单元与服务器连接，以作为建立施工基础模型的依据。

所述移动终端与服务器通讯连接，用于向服务器发送各项目进度信息和接收服务器的建立的施工模型信息。

其工作原理：现场信息采集单元负责在桥梁施工现场对管理系统建模所需数据进行采集，例如施工天气情况采集、桥梁当前结构情况采集、施工用的电气设备采集、施工进度情况采集等等。采集的现场数据以作为建立施工动态模型的依据。

而施工方案数据库存储着桥梁GIS地理信息数据、施工设备信息、施工方案图纸信息、施工人员信息、桥梁施工进度计划表，具体的，施工方案图纸信息包含了施工桥梁所计划的桥梁结构、高度、质量、尺寸等等信息；施工设备信息包含了施工时所用的电气设备，例如起重机、搅拌机的型号、工作电压、功率等信息；桥梁GIS地理信息数据包含了桥梁周围的建筑、河流、道路、地形等地理信息；桥梁施工进度计划表包含了施工人员的专业、工作内容信息等等；桥梁施工进度计划表包含了所计划的施工阶段、施工时间表信息。以上信息均用于作为建立施工基础模型的依据。

由于BIM技术的关键在于集成了建筑工程项目全寿命周期的所有信息，而目前的软件工具只是涉及建筑全生命周期某个阶段的、某个专业领域的应用，因此引发了新的问题，也就是建筑工程项目各阶段各部门使用各种不同的软件，而这些软件定义的数据格式各异，因此需要一种中立的数据格式来实现各种异构数据的集成，实现各种不同应用软件之间的兼容性。在此我们通过数据转换单元对施工方案数据库中的数据和现场信息采集单元的采集数据进行统一、整合，以便于后续的建模。

然后，由服务器接收由数据转换单元统一过后的数据，并且通过BIM建模平台进行桥梁施工管理系统的模型建立，通过施工方案数据库的数据一方面建立桥梁计划阶段的可视化3D结构模型以及周边地理情况模型，另一方面建立施工进度模型，进度模型中记录着参与施工工程工作人员和施工设备的具体信息，以上模型结合为基础模型。接着通过现场信息采集单元的采集数据在基础模型上进行实时的动态记录，以建立动态施工模型。

移动终端则随时随地接收管理系统更新施工进度，并且可以通过移动终端输入校正信息，保证施工进度的准确性和施工过程的良好协同性。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，所述现场信息采集单元包括施工人员信息采集模块、电气设备信息采集模块、天气信息采集模块、桥梁信息采集模块、桥梁地理信息采集模块；所述施工人员信息采集模块、电气设备信息采集模块、天气信息采集模块、桥梁信息采集模块、桥梁地理信息采集模块分别连接有ZigBee模块，以通过ZigBee模块与数据转换单元实现通信。通过对施工人员信息、电气设备信息、天气信息、桥梁信息、桥梁地理信息进行全面检测，从而保证对桥梁施工现场信息的准确监测。

所述施工人员信息采集模块包括RFID身份卡以及用于识别RFID身份卡的RFID读写器；所述RFID读写器与ZigBee模块连接。这里使用RFID模块是因为RFID最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务，此特性非常适用于本管理系统。

所述桥梁信息采集模块包括激光距离传感器、GPS定位模块、三维扫描模块、图像采集模块、结构应力传感器，所述激光距离传感器、GPS定位模块、三维扫描模块、图像采集模块分别与ZigBee模块连接。通过激光距离传感器、GPS定位模块、三维扫描模块、图像采集模块、结构应力传感器实时、全面检测桥梁情况。激光距离传感器检测桥梁各点之间的距离，GPS定位模块则进一步检测桥梁各点的坐标信息，并且可以得到施工过程中桥梁沉降情况，三维扫描模块和图像采集模块用于细化模型建立，让模型监测更加精确，结构应力传感器检测桥梁各点的受力情况。

所述三维扫描模块为三维激光扫描仪，所述图像采集模块为工业相机。通过三维激光扫描仪和工业相机能够更加精准、逼真地生成虚拟模型。

所述天气信息采集模块包括温湿度传感器、风速传感器、风向检测器；所述温湿度传感器、风速传感器、风向检测器分别与ZigBee模块连接。通过全面检测天气信息有助于分析影响施工的外界因素，从而进一步预测施工进度。

所述数据转换单元为BIM数据接口，且BIM数据接口与服务器连接用于把不同的数据进行IFC标准转化。其中，IFC是一个计算机可以处理的建筑数据表示和交换标准，其目标是提供一个不依赖于任何具体系统的，适合于描述贯穿整个建筑项目生命周期内产品数据的中性机制，可以有效地支持建筑行业各个应用系统之间的数据交换和建筑物全生命周期的数据管理。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

在本实施例中的一种桥梁施工管理系统包括施工方案数据库、现场信息采集单元、数据转换单元、服务器、移动终端；上述施工方案数据库、现场信息采集单元均通过数据转换单元与服务器通信连接，上述移动终端与服务器通信连接。

其中，上述服务器包含了BIM建模平台，用于结合数据建立桥梁施工动态模型。

上述现场信息采集单元用于在桥梁施工现场实时采集施工建模所需参数，以作为建立施工动态模型的依据。

上述施工方案数据库包括桥梁GIS地理信息数据、施工设备信息、施工方案图纸信息、施工人员信息、桥梁施工进度计划表。以作为建立施工基础模型的依据。

上述移动终端与服务器通讯连接，用于向服务器发送各项目进度信息和接收服务器的建立的施工模型信息。

上述现场信息采集单元包括施工人员信息采集模块、电气设备信息采集模块、天气信息采集模块、桥梁信息采集模块、桥梁地理信息采集模块；上述施工人员信息采集模块、电气设备信息采集模块、天气信息采集模块、桥梁信息采集模块、桥梁地理信息采集模块分别连接有ZigBee模块，以通过ZigBee模块与数据转换单元实现通信。

上述施工人员信息采集模块包括RFID身份卡以及用于识别RFID身份卡的RFID读写器；上述RFID读写器与ZigBee模块连接。

上述桥梁信息采集模块包括激光距离传感器、GPS定位模块、三维扫描模块、图像采集模块、结构应力传感器，上述激光距离传感器、GPS定位模块、三维扫描模块、图像采集模块分别与ZigBee模块连接。上述三维扫描模块为三维激光扫描仪，具体型号为PRINCE775，上述图像采集模块为工业相机，型号为速美达的CCD-003。

上述天气信息采集模块包括温湿度传感器、风速传感器、风向检测器；上述温湿度传感器、风速传感器、风向检测器分别与ZigBee模块连接。其中，上述ZigBee模块型号为XBee-PROS2。

上述数据转换单元为BIM数据接口，且BIM数据接口与服务器连接用于把不同的数据进行IFC标准转化。

其工作流程如图2所示：BIM建模工具利用施工方案数据库数据建立桥梁施工的3D模型，进度计划编制工具利用现场信息采集单元采集的数据建立基于BIM的进度计划，然后结合上述两个项目，通过模型与进度链接平台进行4D虚拟建造，形成桥梁施工管理系统。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种桥梁施工管理系统，其特征在于：包括施工方案数据库、现场信息采集单元、数据转换单元、服务器、移动终端；

所述服务器包含了BIM建模平台，用于结合数据建立桥梁施工动态模型；

所述现场信息采集单元通过数据转换单元与服务器连接，用于在桥梁施工现场实时采集施工建模所需参数，以作为建立施工动态模型的依据；

所述施工方案数据库包括桥梁GIS地理信息数据、施工设备信息、施工方案图纸信息、施工人员信息、桥梁施工进度计划表，且施工方案数据库通过数据转换单元与服务器连接，以作为建立施工基础模型的依据；

所述移动终端与服务器通讯连接，用于向服务器发送各项目进度信息和接收服务器的建立的施工模型信息。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁施工管理系统，其特征在于：所述现场信息采集单元包括施工人员信息采集模块、电气设备信息采集模块、天气信息采集模块、桥梁信息采集模块、桥梁地理信息采集模块；所述施工人员信息采集模块、电气设备信息采集模块、天气信息采集模块、桥梁信息采集模块、桥梁地理信息采集模块分别连接有ZigBee模块，以通过ZigBee模块与数据转换单元实现通信。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁施工管理系统，其特征在于：所述施工人员信息采集模块包括RFID身份卡以及用于识别RFID身份卡的RFID读写器；所述RFID读写器与ZigBee模块连接。

4.根据权利要求2所述的一种桥梁施工管理系统，其特征在于：所述桥梁信息采集模块包括激光距离传感器、GPS定位模块、三维扫描模块、图像采集模块、结构应力传感器，所述激光距离传感器、GPS定位模块、三维扫描模块、图像采集模块、结构应力传感器分别与ZigBee模块连接。

5.根据权利要求4所述的一种桥梁施工管理系统，其特征在于：所述三维扫描模块为三维激光扫描仪，所述图像采集模块为工业相机。

6.根据权利要求2所述的一种桥梁施工管理系统，其特征在于：所述天气信息采集模块包括温湿度传感器、风速传感器、风向检测器；所述温湿度传感器、风速传感器、风向检测器分别与ZigBee模块连接。

7.根据权利要求1所述的一种桥梁施工管理系统，其特征在于：所述数据转换单元为BIM数据接口，且BIM数据接口与服务器连接用于把不同的数据进行IFC标准转化。