一种基于BIM平台的斜拉桥健康监测系统

本实用新型涉及监测技术领域，具体涉及一种基于bim平台的斜拉桥健康监测系统。

背景技术：

桥梁结构在交通运输中地位和作用非常突出，其投资规模和社会经济影响巨大。然而受恶劣环境、超龄服役以及超载等影响，安全事故时有发生。因此，需要采取必要的措施来监测桥梁的健康状态。现有桥梁监测依旧普遍采用人工检测的方式，在很大程度上取决于管理者和技术人员的经验，而且存在诸如数据离散不连续，偏远地区检测不便，人员安全不能充分保障等弊端。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有人工桥梁检测所存在的数据离散、检测不便及安全问题，提供一种克服人员依赖性和环境制约，能够对桥梁状态信息进行整体采集、集中处理的基于bim平台的斜拉桥健康监测系统。

为解决上述技术问题，本基于bim平台的斜拉桥健康监测系统包括布设在前方斜拉桥的各桥梁结构位置上的传感器单元、后方与所述传感器单元无线通信连接的数据处理单元、用于实现所述传感器单元和数据处理单元无线通信的通信单元，其中，

所述传感器单元包括，布设在斜拉桥主跨和桥塔处的温湿度传感器、风速风向仪，布设在斜拉桥跨中和塔顶处的gnss传感器，布设在斜拉桥主体结构处的静力水准仪、光纤光栅应变计、振动传感器，布设在斜拉桥梁端和支座处的位移传感器，布设在斜拉桥斜拉索处的索力传感器，布设在斜拉桥桥头路堤处的车辆监测器；所述通信单元包括布设在斜拉桥桥梁结构各区域的若干区域转发节点；各所述传感器通过对应区域的区域转发节点以无线通信的形式，向所述数据处理单元输送数据信号。

传感器采集信号后，为实现信号数据的传输和处理，所述数据处理单元包括用于接收来自各区域转发节点数据信号的数据汇聚中心，与所述数据汇聚中心有线网络通信连接的单位监控中心，与所述单位监控中心通过有线网络通信连接的安全预警应用服务器和安全预警数据信息库，与所述安全预警应用服务器通过有线或无线通信连接的用户终端。

进一步的，所述单位监控中心和安全预警数据信息库之间依次设有路由器或网关和防火墙。

具体的，所述用户终端包括与所述安全预警应用服务器通过宽带有线网络连接的终端计算机、与所述安全预警应用服务器通过4g无线网络连接的终端移动设备。

为实现对桥梁整体状态数据的采集，所述温湿度传感器、风速风向仪、gnss传感器在斜拉桥主跨的布设间距均为50米/个，在斜拉桥主塔的布设间距为30米/个，在斜拉桥的其他部位的布设间距为100米/个；所述静力水准仪、光纤光栅应变计、振动传感器、位移传感器在斜拉桥主跨的布设间距为30米/个，在斜拉桥主塔的布设间距为20米/个，在斜拉桥其他部位的布设间距为50米/个；所述索力传感器在斜拉桥斜拉索的布设间距为20米/个；所述车辆监测器在斜拉桥主跨的布设间距为10米/个，在斜拉桥其他部位的布设间距为200米/个。

本实用新型一种基于bim平台的斜拉桥健康监测系统，解决了现有人工桥梁检测所存在的数据离散、检测不便及安全问题，克服了人员依赖性和环境制约，其能够对桥梁状态信息进行整体采集、集中处理，具体有益效果为，

(1)能够实现全天候、全自动、全生命周期的结构数据采集、传输和分析；

(2)消除了人为因素的不稳定性，基本不受环境因素的制约，有效的保障了技术人员的安全。

附图说明

下面结合附图对本实用新型一种基于bim平台的斜拉桥健康监测系统作进一步说明：

图1是本基于bim平台的斜拉桥健康监测系统的构架线框图。

图中：

1-传感器单元；11-温湿度传感器、12-风速风向仪、13-gnss传感器、14-静力水准仪、15-光纤光栅应变计、16-振动传感器、17-位移传感器、18-索力传感器、19-车辆监测器；

2-数据处理单元；21-数据汇聚中心、22-单位监控中心、23-安全预警应用服务器、24-安全预警数据信息库、25-用户终端、26-路由器或网关、27-防火墙；

3-通信单元；31-区域转发节点。

具体实施方式

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施方式1：如图1所示，本基于bim平台的斜拉桥健康监测系统，其特征是：包括布设在前方斜拉桥的各桥梁结构位置上的传感器单元1、后方与所述传感器单元1无线通信连接的数据处理单元2、用于实现所述传感器单元1和数据处理单元2无线通信的通信单元3，其中，所述传感器1单元包括，布设在斜拉桥主跨和桥塔处的温湿度传感器11、风速风向仪12，布设在斜拉桥跨中和塔顶处的gnss传感器13，布设在斜拉桥主体结构处的静力水准仪14、光纤光栅应变计15、振动传感器16，布设在斜拉桥梁端和支座处的位移传感器17，布设在斜拉桥斜拉索处的索力传感器18，布设在斜拉桥桥头路堤处的车辆监测器19；所述通信单元3包括布设在斜拉桥桥梁结构各区域的若干区域转发节点31；各所述传感器通过对应区域的区域转发节点31以无线通信的形式，向所述数据处理单元2输送数据信号。

实施方式2：本基于bim平台的斜拉桥健康监测系统所述数据处理单元2包括用于接收来自各区域转发节点31数据信号的数据汇聚中心21，与所述数据汇聚中心21有线网络通信连接的单位监控中心22，与所述单位监控中心22通过有线网络通信连接的安全预警应用服务器23和安全预警数据信息库24，与所述安全预警应用服务器23通过有线或无线通信连接的用户终端25。所述单位监控中心22和安全预警数据信息库24之间依次设有路由器或网关26和防火墙27。所述用户终端25包括与所述安全预警应用服务器23通过宽带有线网络连接的终端计算机、与所述安全预警应用服务器23通过4g无线网络连接的终端移动设备。用于实现传传感器所采集信号数据的传输和处理。其余结构和部件如实施方式1所述，不再重复描述。

实施方式3：本基于bim平台的斜拉桥健康监测系统所述温湿度传感器11、风速风向仪12、gnss传感器13在斜拉桥主跨的布设间距均为50米/个，在斜拉桥主塔的布设间距为30米/个，在斜拉桥的其他部位的布设间距为100米/个；所述静力水准仪14、光纤光栅应变计15、振动传感器16、位移传感器17在斜拉桥主跨的布设间距为30米/个，在斜拉桥主塔的布设间距为20米/个，在斜拉桥其他部位的布设间距为50米/个；所述索力传感器18在斜拉桥斜拉索的布设间距为20米/个；所述车辆监测器19在斜拉桥主跨的布设间距为10米/个，在斜拉桥其他部位的布设间距为200米/个。用于实现对桥梁整体状态数据的采集。其余结构和部件如实施方式1所述，不再重复描述。

运行时：位于各个监测位的传感器均具有无线数据传输功能，传感器采集到各位置桥梁状态的相应数据信号发送到区域转发节点，再由区域转发节点以无线通信的方式传输到数据汇聚中心，最后由数据汇聚中心通过有线网络传输到单位监控中心，单位监控中心将实时获取的数据经应用服务器传入用户终端计算机或手机、平板灯移动设备，并与安全预警数据信息库中的数据进行对比，对于超出安全范围数据进行预警，从而建立起基于bim平台的斜拉桥健康监测系统。

本基于bim平台的斜拉桥健康监测系统解决了现有人工桥梁检测所存在的数据离散、检测不便及安全问题，克服了人员依赖性和环境制约，其能够对桥梁状态信息进行整体采集、集中处理，在实现全天候、全自动、全生命周期的结构数据采集、传输和分析的基础上，消除了人为因素的不稳定性，基本不受环境因素的制约，有效的保障了技术人员的安全。

以上描述显示了本实用新型的主要特征、基本原理，以及本实用新型的优点。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施方式或者实施例的细节，且在不背离本实用新型的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此应将上述实施方式或者实施例看作示范性的，且非限制性的。本实用新型的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。