一种基于BIM的智慧路网系统的制作方法

本发明涉及自动化监测技术领域，尤其是一种基于bim的智慧路网系统。

背景技术：

公路信息化建设被认为是提高交通行业现代化水平的有效手段。然而目前我国公路信息化水平相对较低，目前覆盖全路网的平台指标体系并不统一，还达不到全程监控，系统的标准和建设参差不齐，缺乏有效治理，集成共享程度不高，高速和干线监测数据不能共享，处理突发事件时无法提供全路网的信息。传统的结构物养护管理模式，效率低下，信息从一线工程管理人员层层上传，再根据检测和诊断结果层层下传，导致病害、运营隐患的确诊时间久，可能存在病害持续发展，结构安全隐患逐渐增大的可能。随着各地路网运营年限的增长，构物的安全隐患也随之增加，伴随着的对路网结构物的维养也越来越频繁。

目前虽然有基于gis+bim的路网系统，但是仅涉及路网运营管理阶段，未涉及公众出行服务领域，不能为驾驶员提供有效的公路服务；而且对于管理人员、工作人员及驾驶人员之间的联系性较差，不能有效地进行数据信息共享，因此无法真正有效提高路网管理的智能化水平。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种基于bim的智慧路网系统，能够有效对公路状况进行监控，实现管理人员、工作人员及驾驶人员三方数据的充分共享，而且能够为公众出行提供便利。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于bim的智慧路网系统，包括数据采集模块、数据传输模块、数据处理与分析模块、业务应用模块、bim+gis模型模块及基础服务模块，

所述数据采集模块包括公路安全数据采集子模块、公路交通信息采集子模块及车辆信息采集子模块，所述公路安全数据采集子模块用于对公路边坡变形、挡土墙受力、挡土墙变形、挡土墙土压力及孔隙水压力数据的采集；所述公路交通信息采集子模块用于对公路交通状况的信息采集：所述车辆信息采集子模块用于对公路上行驶车辆信息的采集；

所述数据传输模块用于将所述数据采集模块的数据发送到所述基础服务模块；

所述基础服务模块用于储存及接收所述数据传输模块的数据；

所述数据处理与分析模块用于所述基础服务模块数据的接收及处理分析，所述数据处理与分析模块采用大数据技术对所述基础服务模块的数据进行分析并为管理人员、工作人员及驾驶人员提供辅助决策信息；

所述业务应用模块包括工作管理平台、巡查管养平台、应急事件管理平台、数字移交平台、管理驾驶舱平台、地理信息平台及公众出行服务平台，所述业务应用模块用于对所述数据处理与分析模块数据的处理及传输，并用于公路信息的获取及共享；

监督模块包括管养装备信息子模块、视频采集子模块及识别比较子模块，管养装备信息子模块根据巡查管养平台获取所需管养公路位置及所需管养公路项目的信息通过机器学习算法分析出该构件管养所需的劳保用品及工具；视频采集子模块用于拍摄出发前的工作人员劳保用品佩戴信息及管养工具信息；识别比较子模块用于提取视频采集子模块的特征图像，将视频采集子模块的特征图像与管养装备信息子模块的信息作比较，并将比较结果反馈到工作管理平台；

所述bim+gis模型模块用于对公路三维模型的导入及展示，所述bim+gis模型模块由多个构件建立并通过所述基础服务模块存储，所述bim+gis模型模块能够接收及处理所述业务应用模块的信息，并将所述业务应用模块的信息对应分配到每一构件中。

进一步地，所述数据处理与分析模块能够接收和分析导航软件的信息，所述公众出行服务平台根据所述数据处理与分析模块实时推送路网信息推送给使用所述导航软件的车主，并且能够通过大数据技术分析，掌握特定车辆的出行规律，提前有针对性的推送路况信息。

进一步地，所述基础服务模块包括应用软件服务的系统软件层、接口服务器的硬件结构层及基础网络层，所述系统软件层包括数据库服务器、文档服务器及应用服务器；所述基础网络层可通过vpn专网、局域网及无线网络的方式进行数据传输。

进一步地，还包括登录模块，所述登录模块用于根据所述基础服务模块预存账号数据对登录账号身份及权限的识别；所述数据处理与分析模块还能用于根据账号权限的层级对所述基础服务模块信息的分层，并能够根据账号权限所在的层级提取对应的数据信息。

进一步地，所述公路安全数据采集子模块包括埋设在公路的压力传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、地磁传感器及测斜仪；所述公路交通信息采集子模块包括路网交通情况调查设备、公路led可变信息标志及视频监控设备；所述车辆信息采集子模块包括车载gps、移动车载视频设备、车牌自动识别设备、轴载检测设备及etc数据信息获取设备。

进一步地，所述数据采集模块还包括环境量采集子模块，所述环境量采集子模块用于对公路环境量的采集并为所述业务应用模块提供环境量信息。

进一步地，所述数据采集模块包括温度传感器、湿度传感器、雨量传感器及水位传感器。

进一步地，各模块的管理方法包括下述步骤，

s1.将公路三维模型分解为多个构件，并导入到所述bim+gis模型模块中；

s2.所述数据采集模块通过所述公路安全数据采集子模块对公路边坡变形、挡土墙受力、挡土墙变形、挡土墙土压力及孔隙水压力的数据进行采集、通过所述公路交通信息采集子模块对公路交通状况的信息进行采集、通过所述车辆信息采集子模块对公路上行驶车辆的信息进行采集、通过所述环境量采集子模块对公路环境量信息进行采集，所述数据传输模块将所述数据采集模块的数据发送到所述基础服务模块，所述基础服务模块通过应用软件服务的系统软件层、接口服务器的硬件结构层及基础网络层对数据进行传输；

s3.所述数据处理与分析模块采用大数据技术对所述基础服务模块的数据进行分析，所述数据处理与分析模块将分析后的数据分为三个层级，并分别根据所述工作管理平台、所述巡查管养平台、所述应急事件管理平台、所述数字移交平台、所述管理驾驶舱平台、所述地理信息平台及所述公众出行服务平台所需的信息进行筛选分配；所述登录模块根据所述基础服务模块预存账号数据对登录账号身份及权限的识别；

s4.管理人员、工作人员及驾驶人员通过在所述bim+gis模型模块点击构件，根据登录账号的身份在所述工作管理平台、所述巡查管养平台、所述应急事件管理平台、所述数字移交平台、所述管理驾驶舱平台、所述地理信息平台及所述公众出行服务平台获得对应的信息；管理人员、工作人员及驾驶人员通过在所述bim+gis模型模块点击构件，根据登录账号的权限对所述工作管理平台、所述巡查管养平台、所述应急事件管理平台、所述数字移交平台、所述管理驾驶舱平台、所述地理信息平台及所述公众出行服务平台的内容进行编辑；

当登录账号属于管理人员时，管理人员在所述业务应用模块获取相关管理人员的辅助决策信息，使管理人员将业务计划信息上传到所述业务应用模块对应的模块中及工作人员的工作情况进行监督；

当登录账号属于工作人员时，工作人员在所述业务应用模块获取相关工作人员的辅助决策信息，使工作人员对业务计划的执行和工作情况的上传；

当登录账号属于驾驶人员时，驾驶人员在所述业务应用模块获取，提供相关驾驶员的辅助决策信息，便于为驾驶人员的出行提供具体的路网信息及路况信息；

s5.养护人员在所述养护装备信息子模块获取公路养护所需的劳保用品及工具，并对劳保用品进行穿戴和对工具进行准备，穿戴好劳保用品的养护人员和工具通过所述视频采集子模块进行拍摄，所述识别比较子模块将所述视频采集子模块提取到的特征图像与养护装备信息子模块的信息进行比较，当所述识别比较子模块不匹配时，所述识别比较子模块提示劳保用品穿戴不符合要求的信息和工具缺少或错误的信息，并提示重新对不匹配的地方进行拍摄。

本发明的有益效果是，

1.通过所述数据采集模块获取公路的安全、交通和环境量信息，并且能够获取驾驶在公路上车辆的信息。数据处理与分析模块能够将上述信息进行处理和分析，数据处理与分析模块采用大数据技术对数据处理与分析模块的数据进行分析并为管理人员、工作人员及驾驶人员提供辅助决策信息；业务应用模块能够对管理人员、工作人员及驾驶人员三方进行业务联系；业务应用模块的信息能够作用于bim+gis模型模块，通过点击构件即可获得业务应用模块的多种信息，便于使用者对信息的获取，实现2、wbs与bim模型相互映射。业务应用模块与bim+gis模型模块相融合有效融合能实现公路工程的三维可视化及精细化管理，按模块对构件进行分解，每个模块都有自己的标签，方便0#台账的统计。

2.基础服务模块能够存储多种类型的数据，而且能够通过vpn专网、局域网及无线网络的方式进行数据传输，实现高效的数据存储及传输，提供系统的工作效率。

3.本系统与百度导航、高德导航等主流导航软件合作，数据处理与分析模块接收导航软件的信息并采用大数据技术对数据进行分析，掌握特定车辆的出行规律，然后通过公众出行服务平台提前有针对性的推送路况信息给驾驶人员，为驾驶人员制定更高效的出行路线。

4.登录模块用于根据基础服务模块预存账号数据对登录账号身份及权限的识别，数据处理与分析模块为管理人员、工作人员及驾驶人员分为三个不同的层级，并且能够根据登录模块所通过该登录账号身份提取对应层级的数据信息，避免信息混乱，而且能够增加使用者获取所需信息的效率。

5.管养装备信息子模块根据巡查管养平台获取所需管养构件位置及所需管养构件项目的信息通过机器学习算法分析出公路管养所需的劳保用品及工具；视频采集子模块用于拍摄出发前的工作人员劳保用品佩戴信息及管养工具信息；识别比较子模块用于提取视频采集子模块的特征图像，将视频采集子模块的特征图像与管养装备信息子模块的信息作比较，保证了工作人员在管养过程中的安全，而且能够避免因缺少工具而导致管养的进度的拖延。将识别比较子模块的结构反馈到信息管理模块，能够进一步地对工作人员进行监督，便于管理人员了解工作人员容易出现疏忽的地方，提高工作人员的安全意识。

附图说明

图1是本发明一较佳实施方式的基于bim的智慧路网系统的结构框图。

图中，1-数据采集模块，11-公路安全数据采集子模块，12-公路交通信息采集子模块，13-车辆信息采集子模块，14-环境量采集子模块，2-数据传输模块，3-基础服务模块，4-数据处理与分析模块，5-业务应用模块，51-工作管理平台，52-巡查管养平台，53-应急事件管理平台，54-数字移交平台，55-管理驾驶舱平台，56-地理信息平台，57-公众出行服务平台，6-bim+gis模型模块，7-导航软件，8-登录模块，9-监督模块，91-养护装备信息子模块，92-视频采集子模块，93-识别比较子模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种基于bim的智慧路网系统，其特征在于，包括数据采集模块1、数据传输模块2、基础服务模块3、数据处理与分析模块4、业务应用模块5、bim+gis模型模块6及登录模块8。

数据采集模块1包括公路安全数据采集子模块11、公路交通信息采集子模块12、车辆信息采集子模块13及环境量采集子模块14。

公路安全数据采集子模块11用于对公路边坡变形、挡土墙受力、挡土墙变形、挡土墙土压力及孔隙水压力数据的采集。在本实施例中，公路安全数据采集子模块11包括埋设在公路的压力传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、地磁传感器及测斜仪。

公路交通信息采集子模块12用于对公路交通状况的信息采集。在本实施例中，公路交通信息采集子模块12包括路网交通情况调查设备、公路led可变信息标志及视频监控设备。

车辆信息采集子模块13用于对公路上行驶车辆信息的采集。在本实施例中，车辆信息采集子模块13包括车载gps、移动车载视频设备、车牌自动识别设备、轴载检测设备及etc数据信息获取设备。

数据采集模块1还包括环境量采集子模块14，环境量采集子模块14用于对公路环境量的采集并为业务应用模块5提供环境量信息。在本实施例中，数据采集模块1包括温度传感器、湿度传感器、雨量传感器及水位传感器。

数据采集模块通过多个方面获取公路的安全、交通和环境量信息，并且能够获取驾驶在公路上车辆的信息，实现公路状况的全面监测，为公路的运行提供必要的数据信息。

数据传输模块2用于将数据采集模块1的数据发送到基础服务模块3。

基础服务模块3用于储存及接收数据传输模块2的数据，在本实施例中，基础服务模块3包括应用软件服务的系统软件层、接口服务器的硬件结构层及基础网络层，系统软件层包括数据库服务器、文档服务器及应用服务器；基础网络层可通过vpn专网、局域网及无线网络的方式进行数据传输。实现高效的数据存储及传输，提供系统的工作效率。

数据处理与分析模块3用于基础服务模块3数据的接收及处理分析，数据处理与分析模块3采用大数据技术对基础服务模块3的数据进行分析并为管理人员、工作人员及驾驶人员提供辅助决策信息。

业务应用模块5包括工作管理平台51、巡查管养平台52、应急事件管理平台53、数字移交平台54、管理驾驶舱平台55、地理信息平台56及公众出行服务平台57，业务应用模块5用于对数据处理与分析模块4数据的处理及传输，并用于公路信息的获取及共享。

登录模块8，登录模块8用于根据基础服务模块3预存账号数据对登录账号身份及权限的识别；数据处理与分析模块3还能用于根据账号权限的层级对基础服务模块3信息的分层，并能够根据账号权限所在的层级提取对应的数据信息。

登录模块用于根据基础服务模块预存账号数据对登录账号身份及权限的识别，数据处理与分析模块为管理人员、工作人员及驾驶人员分为三个不同的层级，并且能够根据登录模块所通过该登录账号身份提取对应层级的数据信息，避免信息混乱，而且能够增加使用者获取所需信息的效率。

在本实施例中，数据处理与分析模块3能够通过基础服务模块3的信息进行筛选及分配，当登录账号属于管理人员时，数据处理与分析模块3分别根据工作管理平台51、巡查管养平台52、应急事件管理平台53、数字移交平台54、管理驾驶舱平台55、地理信息平台56及公众出行服务平台57所需的内容，提供相关管理人员的辅助决策信息，便于管理人员对业务的制定及监督。

当登录账号属于工作人员时，数据处理与分析模块3分别根据工作管理平台51、巡查管养平台52、应急事件管理平台53、数字移交平台54、管理驾驶舱平台55、地理信息平台56及公众出行服务平台57所需的内容和管理人员对业务制定的信息，提供相关工作人员的辅助决策信息，便于工作人员对业务计划的执行和工作情况的上传。

当登录账号属于驾驶人员时，数据处理与分析模块3分别根据工作管理平台51、巡查管养平台52、应急事件管理平台53、数字移交平台54、管理驾驶舱平台55、地理信息平台56及公众出行服务平台57所需的内容、管理人员对业务制定的信息及工作人员对业务执行的信息，提供相关驾驶员的辅助决策信息，便于为驾驶人员的出行提供具体的路网信息及路况信息。

数据处理与分析模块3能够接收和分析导航软件7的信息，公众出行服务平台57根据数据处理与分析模块3实时推送路网信息推送给使用导航软件7的车主，并且能够通过大数据技术分析，掌握特定车辆的出行规律，提前有针对性的推送路况信息。在本实施例中，导航软件7为百度导航、高德导航等主流导航软件，通过大数据技术对数据进行分析，掌握特定车辆的出行规律，然后通过公众出行服务平台提前有针对性的推送路况信息给驾驶人员，为驾驶人员制定更高效的出行路线。

bim+gis模型模块6用于对公路三维模型的导入及展示，bim+gis模型模块6由多个构件建立并通过基础服务模块3存储，bim+gis模型模块6能够接收及处理业务应用模块5的信息，并将业务应用模块5的信息对应分配到每一构件中。管理人员、工作人员及驾驶人员均能够通过点击构件，根据登录账号的权限在每一构件上获得业务应用模块的多种信息，便于使用者对信息的获取。业务应用模块与bim+gis模型模块相融合有效融合能实现公路工程的三维可视化及精细化管理。

监督模块9包括管养装备信息子模块91、视频采集子模块92及识别比较子模块93，管养装备信息子模块91根据巡查管养平台52获取所需管养构件位置及所需管养构件项目的信息通过机器学习算法分析出该构件管养所需的劳保用品及工具；视频采集子模块92用于拍摄出发前的工作人员劳保用品佩戴信息及管养工具信息；识别比较子模块93用于提取视频采集子模块92的特征图像，将视频采集子模块92的特征图像与管养装备信息子模块91的信息作比较，并将比较结果反馈到工作管理平台51；

在本实施例中，管养装备信息子模块91根据巡查管养平台获取所需管养构件位置及所需管养构件项目的信息通过机器学习算法分析出公路管养所需的劳保用品及工具；视频采集子模块92用于拍摄出发前的工作人员劳保用品佩戴信息及管养工具信息；识别比较子模块93用于提取视频采集子模块的特征图像，将视频采集子模块的特征图像与管养装备信息子模块的信息作比较，保证了工作人员在管养过程中的安全，而且能够避免因缺少工具而导致管养的进度的拖延。将识别比较子模块的结构反馈到信息管理模块，能够进一步地对工作人员进行监督，便于管理人员了解工作人员容易出现疏忽的地方，提高工作人员的安全意识。

各模块的管理方法包括下述步骤，

s1.将公路三维模型分解为多个构件，并导入到bim+gis模型模块6中；

s2.数据采集模块1通过公路安全数据采集子模块11对公路边坡变形、挡土墙受力、挡土墙变形、挡土墙土压力及孔隙水压力的数据进行采集、通过公路交通信息采集子模块12对公路交通状况的信息进行采集、通过车辆信息采集子模块13对公路上行驶车辆的信息进行采集、通过环境量采集子模块14对公路环境量信息进行采集，数据传输模块2将数据采集模块1的数据发送到基础服务模块3，基础服务模块3通过应用软件服务的系统软件层、接口服务器的硬件结构层及基础网络层对数据进行传输；

s3.数据处理与分析模块3采用大数据技术对基础服务模块3的数据进行分析，数据处理与分析模块3将分析后的数据分为三个层级，并分别根据工作管理平台51、巡查管养平台52、应急事件管理平台53、数字移交平台54、管理驾驶舱平台55、地理信息平台56及公众出行服务平台57所需的信息进行筛选分配；登录模块8根据基础服务模块3预存账号数据对登录账号身份及权限的识别；

s4.管理人员、工作人员及驾驶人员通过在bim+gis模型模块6点击构件，根据登录账号的身份在工作管理平台51、巡查管养平台52、应急事件管理平台53、数字移交平台54、管理驾驶舱平台55、地理信息平台56及公众出行服务平台57获得对应的信息；管理人员、工作人员及驾驶人员通过在bim+gis模型模块6点击构件，根据登录账号的权限对工作管理平台51、巡查管养平台52、应急事件管理平台53、数字移交平台54、管理驾驶舱平台55、地理信息平台56及公众出行服务平台57的内容进行编辑；

当登录账号属于管理人员时，管理人员在业务应用模块5获取相关管理人员的辅助决策信息，使管理人员将业务计划信息上传到业务应用模块5对应的模块中及工作人员的工作情况进行监督；

当登录账号属于工作人员时，工作人员在业务应用模块5获取相关工作人员的辅助决策信息，使工作人员对业务计划的执行和工作情况的上传；

当登录账号属于驾驶人员时，驾驶人员在业务应用模块5获取，提供相关驾驶员的辅助决策信息，便于为驾驶人员的出行提供具体的路网信息及路况信息；

s5.养护人员在养护装备信息子模块91获取公路养护所需的劳保用品及工具，并对劳保用品进行穿戴和对工具进行准备，穿戴好劳保用品的养护人员和工具通过视频采集子模块92进行拍摄，识别比较子模块93将视频采集子模块92提取到的特征图像与养护装备信息子模块91的信息进行比较，当识别比较子模块93不匹配时，识别比较子模块93提示劳保用品穿戴不符合要求的信息和工具缺少或错误的信息，并提示重新对不匹配的地方进行拍摄。

对于某一段公路出现意外情况时，数据采集模块1将其意外情况的信息依次通过数据传输模块2、基础服务模块3传输到数据处理与分析模块4，数据处理与分析模块4将其数据进行分析及处理。管理人员从数据处理与分析模块4获得与其相关的意外情况辅助决策信息，并制定解决意外情况的方案并上传到业务应用模块5；工作人员根据数据处理与分析模块4获得与其相关的意外情况辅助决策信息和从业务应用模块5的方案制定信息，对意外情况进行处理并将完成进度上传到业务应用模块5；驾驶人员能够从bim+gis模型模块6获取意外情况发生的位置、处理完成进度及预计处理时间，并且数据处理与分析模块4通过业务应用模块5为驾驶人员制定效的出行路线。