基于mis与gis相结合的桥梁安全监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于MIS与GIS相结合的桥梁安全监测系统，包括相互通信连接的数据感知单元、GIS软件单元、前端数据预处理服务器、数据管理单元、数据分析处理服务器和数据应用单元，数据应用单元包括相互通信连接的MIS屏应用服务子单元和GIS屏应用服务子单元。本发明通过将MIS和GIS相结合进行桥梁安全监测诊断，并且二者之间可以进行无缝集成和联动，为桥梁监管部门提供了图文一体化的基于B/S结构的协同工作应用环境，实现桥梁安全监测业务管理的信息化和可视化，把桥梁监管部门所需的数据准确、真实、图文并茂地输出出来，满足桥梁监管部门对桥梁安全监测的业务、空间信息和属性信息的要求。
【专利说明】
基于MIS与GIS相结合的桥梁安全监测系统
技术领域
[0001]本发明属于桥梁安全监测与管理技术领域，涉及一种桥梁安全监测诊断系统，具体是一种基于MIS与GIS相结合的桥梁安全监测诊断系统。
【背景技术】
[0002]桥梁安全监测系统涉及公共安全、物联网、云计算、大数据、移动互联、有限元分析、结构建模及计算、计算机辅助工程等多学科、多系统、多数据库、多应用平台、多厂商网络及系统设备等复杂的管理环境，数据类型繁多。如何发现数据及其结构关系，找出大量、复杂和多维数据中隐含的现象，帮助用户理解大量的数据信息，且以数据图像化的方式让用户直观的感受到数据自己说话，就显得越来越为重要。尤其是桥梁安全监测系统由于涉及位移、加速度、温度、应变、倾角等多种不同类型的传感器，而且不同类型的传感器遍布在桥梁的不同位置，因此系统的空间属性较为突出。然而目前传统的桥梁安全监测系统大多建立了基于桥梁安全监测的MIS信息管理系统，缺乏对传感器等设备空间空间位置以及空间关系的表达。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种基于MIS与GIS相结合的桥梁安全监测系统，实现桥梁安全监测业务管理的信息化和可视化，把桥梁监管部门所需的数据准确、真实、图文并茂地输出出来。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
[0005]基于MIS与GIS相结合的桥梁安全监测系统，包括
[0006]数据感知单元，用于采集桥梁结构静态、动态、环境和载荷信息；
[0007]GIS软件单元，用于将桥梁管理人员输入的桥梁结构图纸、传感器测点布控信息与GIS信息融合，进行三维建模，记录桥梁和传感器地理空间信息以及对应的属性数据；
[0008]前端数据预处理服务器，用于对数据感知单元采集的桥梁结构静态、动态、环境、载荷信息进行数据预处理，通过工程量转换获取对应的桥梁结构数据；
[0009]数据管理单元，用于存储桥梁结构数据、桥梁和传感器地理空间信息以及桥梁档案信息；
[0010]数据分析处理服务器，用于对桥梁结构数据、桥梁和传感器地理空间信息及桥梁档案信息进行结合处理，形成桥梁结构安全信息；
[0011 ]数据应用单元，所述的数据应用单元包括
[0012]MIS屏应用服务子单元，用于对桥梁档案信息和数据感知单元监测数据进行展示，对桥梁进行安全预警、安全评估、信息发布，以及对系统参数进行管理；
[0013]GIS屏应用服务子单元，用于实现桥梁地理信息的三维展示、传感器空间信息的三维展示、监测设备数据关联管理以及基于空间可视化的桥梁档案管理；
[0014]所述的数据感知单元与前端数据预处理服务器通信连接，所述的GIS软件单元和前端数据预处理服务器均与数据管理单元通信连接，所述的数据管理单元与数据分析处理服务器通信连接，所述的数据分析处理服务器与数据应用单元通信连接，所述的MIS屏应用服务子单元与GIS屏应用服务子单元通信连接。
[0015]进一步地，所述的数据管理单元包括用于存储桥梁档案信息的基础数据库、用于存储现有桥梁安全问题解决方案的专家知识库、用于存储桥梁三维建模信息的模型库、用于存储桥梁结构数据的监测信息数据库、用于存储桥梁和传感器地理空间信息以及对应属性数据的GIS数据库。
[0016]进一步地，所述的MIS屏应用服务子单元包括
[0017]桥梁基本信息管理模块，用于对桥梁各类信息的集成处理和显示，支持对桥梁历史数据查询、编辑和现状的显示功能；
[0018]监测数据管理模块，用于对各类传感器、视频采集信息的接入和展示。
[0019]预警管理模块，通过将数据感知单元采集的桥梁监测数据与预设阀值进行比较，对超过预设阀值的监测数据进行预警；
[0020]安全评估管理模块，对桥梁结构安全信息进行处理，根据桥梁安全标准对桥梁健康状态进行评估，产生安全评估报告；
[0021 ]信息发布管理模块，用于针对不同发布手段形成预警发布策略，对预警发布时间、覆盖范围以及响应优先级的进行控制；
[0022]系统管理模块，用于系统的配置管理、系统日志管理以及对用户，角色及权限的管理。
[0023]进一步地，所述的GIS屏应用服务子单元包括
[0024]桥梁结构信息三维展示模块，基于三维地图对桥梁结构信息进行展现；
[0025]传感器空间信息三维展示模块，基于三维地图对传感器空间信息进行展现；
[0026]监测设备数据关联管理模块，用于直观展示每个传感器的位置信息、状态信息以及时程曲线；
[0027]可视化桥梁档案管理模块，用于提供桥梁三维模拟现实、游览、地下模式、透明模式、测量与标注、空间查询与检索、三维制图及输出。
[0028]本发明的有益效果:本发明在基础地形图、遥感底图基础上，搭建桥梁三维结构、传感器测点分布等GIS专题图，并通过与桥梁安全监测MIS系统的相关业务相结合，实现MIS、GIS的技术一体化，通过将MIS和GIS相结合进行桥梁安全监测诊断，并且二者之间可以进行无缝集成和联动，为桥梁监管部门提供了图文一体化的基于B/S结构的协同工作应用环境，实现桥梁安全监测业务管理的信息化和可视化，把桥梁监管部门所需的数据准确、真实、图文并茂地输出出来，满足桥梁监管部门对桥梁安全监测的业务、空间信息和属性信息的要求。
【附图说明】
[0029]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[°03°]图1是本发明示意图。
【具体实施方式】
[0031]如图1所示，本发明提供了一种基于MIS与GIS相结合的桥梁安全监测系统，包括数据感知单元1、GIS软件单元2、前端数据预处理服务器3、数据管理单元4、数据分析处理服务器5和数据应用单元6，数据感知单元I与前端数据预处理服务器3通信连接，GIS软件单元2和前端数据预处理服务器3均与数据管理单元4通信连接，数据管理单元4与数据分析处理服务器5通信连接，数据分析处理服务器5与数据应用单元6通信连接。
[0032]数据感知单元I包括风速风向仪、加速度传感器、倾角传感器、位移计、应力传感器、静力水准仪、索力计、表面应变计、温度传感器和视频监控设备，数据感知单元I用于采集桥梁结构静态、动态、环境和载荷信息，并将采集到的信息发送到前端数据预处理服务器3。
[0033]GIS软件单元2用于将桥梁管理人员输入的桥梁结构图纸、传感器测点布控信息与GIS信息融合，进行三维建模，记录桥梁和传感器地理空间信息以及对应的属性数据，并发送到数据管理单元4。
[0034]前端数据预处理服务器3用于对数据感知单元I采集的桥梁结构静态、动态、环境、载荷信息进行数据预处理，通过工程量转换获取对应的桥梁结构数据，并发送到数据管理单元4。
[0035]数据管理单元4包括用于存储桥梁档案信息的基础数据库401、用于存储现有桥梁安全问题解决方案的专家知识库402、用于存储桥梁三维建模信息的模型库403、用于存储桥梁结构数据的监测信息数据库404、用于存储桥梁和传感器地理空间信息以及对应属性数据的GIS数据库405。数据管理单元4用于存储桥梁结构数据、桥梁和传感器地理空间信息以及桥梁档案信息，并发送到数据分析处理服务器5。
[0036]数据分析处理服务器5用于对桥梁结构数据、桥梁和传感器地理空间信息及桥梁档案信息进行结合处理，形成桥梁结构安全信息，并发送到数据应用单元6。
[0037]数据应用单元6包括相互通信连接的MIS屏应用服务子单元601和GIS屏应用服务子单元602，其中MIS屏应用服务子单元601的核心业务包括对桥梁档案信息和数据感知单元I监测数据进行展示，对桥梁进行安全预警、安全评估、信息发布，以及对系统参数进行管理;GIS屏应用服务子单元602的核心业务包括桥梁地理信息的三维展示、传感器空间信息的三维展示、监测设备数据关联管理以及基于空间可视化的桥梁档案管理。
[0038]MIS屏应用服务子单元601包括桥梁基本信息管理模块601A、监测数据管理模块601B、预警管理模块601C、安全评估管理模块601D、信息发布管理模块601E和系统管理模块601Fo
[0039]基本信息管理模块601A用于对桥梁各类信息的集成处理和显示，支持对桥梁历史数据查询、编辑和现状的显示功能，便于系统访问人员对公路桥梁整体状态快速直观的了解。
[0040]监测数据管理模块601B用于对各类传感器、视频采集信息的接入和展示。
[0041]预警管理模块601C通过将数据感知单元I采集的桥梁监测数据与预设阀值进行比较，对超过预设阀值的监测数据进行预警，实现对桥梁结构安全、极端荷载和超载现象的预警，为政府管理者提供交通管制和桥梁养护的决策依据。
[0042]安全评估管理模块601D对桥梁结构安全信息进行处理，根据现有桥梁安全标准对桥梁健康状态进行评估，产生安全评估报告，提供对政府相关管理部门的数据服务。
[0043]信息发布管理模块601E用于针对不同发布手段形成预警发布策略，实现对预警发布时间、覆盖范围以及响应优先级的控制。
[0044]系统管理模块601F用于系统的配置管理、系统日志管理以及对用户，角色及权限的管理。
[0045]GIS屏应用服务子单元602包括桥梁结构信息三维展示模块602A、传感器空间信息三维展示模块602B、监测设备数据关联管理模块602C以及可视化桥梁档案管理模块602D。
[0046]桥梁信息三维展示模块602A基于三维地图对桥梁结构信息进行展现，用户可对桥梁模型进行放大、缩小、任意角度旋转浏览，实现从桥梁宏观分布到每座桥梁支座、桥墩等细节结构的多媒体实境化管理。
[0047]传感器空间信息三维展示模块602B基于三维地图对传感器空间信息进行展现，可以直观展示每个传感器所在空间位置信息。
[0048]监测设备数据关联管理模块602C用于直观展示每个传感器的位置信息、状态信息以及时程曲线。
[0049]可视化桥梁档案管理模块602D用于提供桥梁三维模拟现实、游览、地下模式、透明模式、测量与标注、空间查询与检索、三维制图及输出。
[0050]本发明在基础地形图、遥感底图基础上，搭建桥梁三维结构、传感器测点分布等GIS专题图，并通过与桥梁安全监测MIS系统的相关业务相结合，实现MIS、GIS的技术一体化。
[0051 ] MIS系统集公共安全、物联网、云计算、大数据、移动互联、结构建模及计算、通讯、网络与数据库等多种理论相融合，主要处理与桥梁安全监测和桥梁档案等相关信息，注重数据的输入、处理与输出。MIS系统核心业务包括桥梁基本信息管理、监测数据管理、预警管理、安全评估管理、信息发布管理、系统管理等。
[0052]GIS系统集计算机科学、地理学、几何学、测绘遥感等多种技术，将桥梁专题地理信息数据整理入库，并在三维基础地形图、遥感底图基础上加载，借助可视化手段来管理桥梁三维空间信息以及传感器等设备的空间属性信息，实现桥梁实景化的全方位管理，以图像化的方式进行人机交互。GIS系统核心业务包括桥梁结构信息的三维展示，传感器空间信息的三维展示，监测设备数据关联管理、以及基于空间可视化的桥梁档案管理等。
[0053]本发明通过将MIS和GIS相结合进行桥梁安全监测诊断，并且二者之间可以进行无缝集成和联动，为桥梁监管部门提供了图文一体化的基于B/S结构的协同工作应用环境，实现桥梁安全监测业务管理的信息化和可视化，把桥梁监管部门所需的数据准确、真实、图文并茂地输出出来，满足桥梁监管部门对桥梁安全监测的业务、空间信息和属性信息的要求。
[0054]以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.基于MIS与GIS相结合的桥梁安全监测系统，其特征在于:包括 数据感知单元(I)，用于采集桥梁结构静态、动态、环境和载荷信息； GIS软件单元(2)，用于将桥梁管理人员输入的桥梁结构图纸、传感器测点布控信息与GIS信息融合，进行三维建模，记录桥梁和传感器地理空间信息以及对应的属性数据； 前端数据预处理服务器(3)，用于对数据感知单元(I)采集的桥梁结构静态、动态、环境、载荷信息进行数据预处理，通过工程量转换获取对应的桥梁结构数据； 数据管理单元(4)，用于存储桥梁结构数据、桥梁和传感器地理空间信息以及桥梁档案信息； 数据分析处理服务器(5)，用于对桥梁结构数据、桥梁和传感器地理空间信息及桥梁档案信息进行结合处理，形成桥梁结构安全信息； 数据应用单元(6)，所述的数据应用单元(6)包括 MIS屏应用服务子单元(601)，用于对桥梁档案信息和数据感知单元(I)监测数据进行展示，对桥梁进行安全预警、安全评估、信息发布，以及对系统参数进行管理； GIS屏应用服务子单元(602)，用于实现桥梁地理信息的三维展示、传感器空间信息的三维展示、监测设备数据关联管理以及基于空间可视化的桥梁档案管理； 所述的数据感知单元(I)与前端数据预处理服务器(3)通信连接，所述的GIS软件单元(2)和前端数据预处理服务器(3)均与数据管理单元(4)通信连接，所述的数据管理单元(4)与数据分析处理服务器(5)通信连接，所述的数据分析处理服务器(5)与数据应用单元(6)通信连接，所述的MIS屏应用服务子单元(601)与GIS屏应用服务子单元(602)通信连接。2.根据权利要求1所述的基于MIS与GIS相结合的桥梁安全监测系统，其特征在于:所述的数据管理单元(4)包括用于存储桥梁档案信息的基础数据库(401)、用于存储现有桥梁安全问题解决方案的专家知识库(402)、用于存储桥梁三维建模信息的模型库(403 )、用于存储桥梁结构数据的监测信息数据库(404)、用于存储桥梁和传感器地理空间信息以及对应属性数据的GIS数据库(405)。3.根据权利要求1所述的基于MIS与GIS相结合的桥梁安全监测系统，其特征在于:所述的MIS屏应用服务子单元(601)包括 桥梁基本信息管理模块(601A)，用于对桥梁各类信息的集成处理和显示，支持对桥梁历史数据查询、编辑和现状的显示功能； 监测数据管理模块(601B)，用于对各类传感器、视频采集信息的接入和展示。 预警管理模块(601C)，通过将数据感知单元(I)采集的桥梁监测数据与预设阀值进行比较，对超过预设阀值的监测数据进行预警； 安全评估管理模块(601D)，对桥梁结构安全信息进行处理，根据现有桥梁安全标准对桥梁健康状态进行评估，产生安全评估报告； 信息发布管理模块(601E)，用于针对不同发布手段形成预警发布策略，对预警发布时间、覆盖范围以及响应优先级的进行控制； 系统管理模块(601F)，用于系统的配置管理、系统日志管理以及对用户，角色及权限的管理。4.根据权利要求1所述的基于MIS与GIS相结合的桥梁安全监测系统，其特征在于:所述的GIS屏应用服务子单元(602)包括 桥梁结构信息三维展示模块(602A)，基于三维地图对桥梁结构信息进行展现； 传感器空间信息三维展示模块(602B)，基于三维地图对传感器空间信息进行展现；监测设备数据关联管理模块(602C)，用于直观展示每个传感器的位置信息、状态信息以及时程曲线； 可视化桥梁档案管理模块(602D)，用于提供桥梁三维模拟现实、游览、地下模式、透明模式、测量与标注、空间查询与检索、三维制图及输出。
【文档编号】G01M99/00GK106017960SQ201610402160
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】李祥东, 王玫, 徐磊, 孔永祥, 朱冰涛
【申请人】清华大学合肥公共安全研究院, 合肥泽众城市智能科技有限公司