一种基于BIM的智慧桥梁运维管理方法、系统、计算机设备及存储介质

技术领域

本申请涉及桥梁施工管理的领域，尤其是涉及一种基于BIM的智慧桥梁运维管理方法、系统、计算机设备及存储介质。

背景技术

BIM以三维信息技术为基础，集成了工程项目各种相关信息的工程数据模型，并且，其项目模型信息能从工程前期规划、设计、施工直至后期运营全生命周期内进行存储、传递和共享。

相关技术的桥梁运维工作仍沿用人工检测、经验决策与处治的模式，存在检测效率低、速度慢、容易受到人为因素影响产生病害检测偏差，检测文档数据难以形成链条进行分析，无法适应于当前的信息化工程的进程，使桥梁后期的运维决策缺少最基本的精确且全面的运维数据。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在桥梁运维效率低的缺陷。

发明内容

为了提升桥梁运维效率，本申请提供了一种基于BIM的智慧桥梁运维管理方法、系统、计算机设备及存储介质。

第一方面，本申请提供的一种基于BIM的智慧桥梁运维管理方法，采用如下的技术方案：

一种基于BIM的智慧桥梁运维管理方法，包括：

获取桥梁的基础数据信息，所述基础数据信息包括桥梁参数；

基于参数类别划分程序，执行对桥梁参数的类别划分，并基于参数类别生成参数数据包；

基于参数提取程序，提取参数数据包，并对参数数据包进行解析，以获得类别参数，并基于类别参数构建BIM三维模型；

基于模型分析程序，执行对BIM三维模型的数据分析，以获得分析结果，并基于分析结果预测桥梁的健康状态；

基于决策制定程序，执行对健康状态的决策，以获得桥梁的运维方案。

通过采用上述技术方案，获取桥梁参数，并对桥梁参数划分类别，进而，根据划分的类别，将获取的桥梁参数生成参数数据包，提取参数数据包并对参数数据包进行解析，以获得类别参数，进而，根据获得的类别参数构建桥梁的BIM三维模型，对BIM三维模型进行数据分析，以预测桥梁的健康状态，并根据桥梁的健康状态，制定对桥梁的运维方案，进而，采用制定的运维方案对桥梁进行运维管理，从而，相对于相关技术，提升了桥梁的运维效率。

可选的，所述桥梁参数的类别划分包括：

建立影响桥梁健康状态的指标体系，所述指标体系包括多个参数指标；

基于指标体系构建参数指标数学模型，并基于数学模型计算参数指标值；

基于参数指标值设置N维向量，N表示指标个数，于N维空间中利用硬聚类算法计算出不同参数指标之间的差异，基于不同参数指标之间的差异完成对参数的类别划分。

通过采用上述技术方案，对影响桥梁健康状态的多个参数进行统计分析，以建立影响桥梁健康状态的指标体系，并且，根据建立的指标体系，构建参数指标数学模型，进而，根据参数指标数学模型计算参数指标值，并将参数指标值设置为N维向量，N表示指标个数，进而，在N维空间中，利用硬聚类算法计算出不同参数指标之间的差异，进而，根据不同参数指标之间的差异对各参数指标进行分类，对桥梁健康影响程度相同或相似的分为一类，从而，方便各参数指标之间的分类统计。

可选的，还包括：于获取桥梁的基础数据信息之前，对基础数据信息获取工具进行精度测定，以使获取工具的精度维持在0.99-1之间。

通过上述技术方案，在获取桥梁的参数之前，通过对参数获取工具进行精度测定及调节，以使参数获取工具的精度维持在0.99-1之间，进而，能够使获取的参数更为精确，从而，使构建的桥梁三维模型更加符合现场的桥梁状况。

可选的，于构建的BIM三维模型中，基于分解及编码程序，执行对桥梁模型的分解及编码，以将桥梁模型分解为多个构件单元，并对多个构件单元进行编码。

通过采用上述技术方案，通过对桥梁三维模型进行分解，以使桥梁三维模型分解为多个构件单元，便于对多个构件单元进行具体分析，并且，通过对多个构件单元进行编码，便于对多个构件单元进行统计记录。

第二方面，本申请提供的一种基于BIM的智慧桥梁运维管理系统，采用如下的技术方案：

一种基于BIM的智慧桥梁运维管理系统，采用了第一方面的方法，其包括：

信息获取模块，用于获取桥梁的基础数据信息，所述基础数据信息包括桥梁参数；

信息处理模块，用于对获取的桥梁参数进行数据处理，以划分桥梁参数类别，并基于桥梁参数类别生成参数数据包；

数据库模块，用于存储生成的参数数据包，并对参数数据包进行定期更新；

模型构建模块，用于根据参数数据包中的桥梁参数，构建BIM三维模型。

模型分析模块，用于对BIM三维模型进行数据分析，以获得分析结果，并根据分析结果预测桥梁的健康状态；

决策制定模块，用于根据桥梁的健康状态，制定桥梁的运维方案。

通过采用上述技术方案，通过信息获取模块获取桥梁参数，并通过信息处理模块对桥梁参数进行数据处理，以对桥梁参数划分类别，并将划分类别后的桥梁参数生成参数数据包，并存储于数据库模块中，通过数据库模块还能够对其存储的各参数进行定期更新，以保证参数的实效性，根据参数数据包中的桥梁参数，通过模型构建模块构建桥梁的三维模型，并通过模型分析模块对桥梁三维模型进行数据分析，获得分析结果，进而，根据分析结果，能够预测桥梁的健康状态，然后，根据桥梁的健康状态，通过决策制定模块制定桥梁的运维方案，并将运维方案应用于现场桥梁中，从而，相比于相关技术，能够提升桥梁的运维效率。

可选的，所述模型分析模块包括：

安全评估单元，用于对BIM三维模型进行安全评估，以获得评估结果；

成本测算单元，用于根据评估结果，结合运维成本历史数据，预估桥梁运维成本；

防灾分析单元，用于对桥梁受到的灾害影响进行模拟分析，以获得模拟分析结果，并根据模拟分析结果，制定防灾措施。

通过采用上述技术方案，通过安全评估单元对桥梁三维模型进行安全评估，并获得评估结果，进而，能够确定桥梁当前的安全状态，根据桥梁的安全评估结果，结合运维成本的历史数据，通过成本测算单元能够预估桥梁的运维成本，通过防灾分析单元对桥梁受到的灾害影响进行模拟分析，并获得模拟分析结果，进而，根据模拟分析结果，能够制定相应的防灾措施，从而，能够降低桥梁因受灾而受到的损伤。

可选的，还包括：

运维模拟模块，用于根据运维方案执行对桥梁的模拟运维，以获得模拟运维结果，并根据模拟运维结果调整桥梁的运维方案。

通过采用上述技术方案，通过设置运维模拟模块，能够对桥梁的运维方案进行模拟，并获得模拟运维结果，进而，根据模拟运维结果能够调整桥梁的运维方案，从而，能够使获得的运维方案解决现场桥梁的状况。

可选的，所述模型构建模块包括模型分解单元及构件编码单元；其中，

所述模型分解单元用于对BIM三维模型进行分解，以形成多个模型构件；

所述构件编码单元用于对多个模型构件进行编码。

通过采用上述技术方案，通过对桥梁三维模型进行分解，以使桥梁三维模型分解为多个构件单元，便于对多个构件单元进行具体分析，并且，通过对多个构件单元进行编码，便于对多个构件单元进行统计记录。

第三方面，本申请提供的一种计算机设备，采用如下的技术方案：

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器中并能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器加载计算机程序时，执行第一方面的方法。

通过上述技术方案，基于第一方面的方法生成计算机程序，并存储于存储器中，以被处理器加载并执行，从而，根据存储器及处理器制作计算机设备，方便使用者使用。

第四方面，本申请提供的一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载时，执行第一方面的方法。

通过采用上述技术方案，基于第一方面的方法生成计算机程序，并存储于计算机可读存储介质中，以被处理器加载并执行，通过计算机可读存储介质，方便计算机程序的可读及存储，从而，方便使用者调取使用。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.获取桥梁参数，并对桥梁参数划分类别，进而，根据划分的类别，将获取的桥梁参数生成参数数据包，提取参数数据包并对参数数据包进行解析，以获得类别参数，进而，根据获得的类别参数构建桥梁的BIM三维模型，对BIM三维模型进行数据分析，以预测桥梁的健康状态，并根据桥梁的健康状态，制定对桥梁的运维方案，进而，采用制定的运维方案对桥梁进行运维管理，从而，相对于相关技术，提升了桥梁的运维效率；

2.对影响桥梁健康状态的多个参数进行统计分析，以建立影响桥梁健康状态的指标体系，并且，根据建立的指标体系，构建参数指标数学模型，进而，根据参数指标数学模型计算参数指标值，并将参数指标值设置为N维向量，N表示指标个数，进而，在N维空间中，利用硬聚类算法计算出不同参数指标之间的差异，进而，根据不同参数指标之间的差异对各参数指标进行分类，对桥梁健康影响程度相同或相似的分为一类，从而，方便各参数指标之间的分类统计。

附图说明

图1是本申请的基于BIM的智慧桥梁运维管理方法的流程图。

图2是本申请的基于BIM的智慧桥梁运维管理系统的模块框架图。

附图标记说明：1、信息获取模块；2、信息处理模块；3、数据库模块；4、模型构建模块；41、模型分解单元；42、构件编码单元；5、模型分析模块；51、安全评估单元；52、成本测算单元；53、防灾分析单元；6、决策制定模块；7、模拟运维模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种基于BIM的智慧桥梁运维管理系统。参照图1，该系统包括：

获取桥梁的基础数据信息，所述基础数据信息包括桥梁参数。

其中，在获取桥梁参数之前，先对参数获取工具进行精度测定调节，以使参数获取工具的进度维持在0.99-1之间，进而，使获取的参数更为精确。

其中，本实施例中，桥梁参数包括桥梁受撞承受力、日常车流量、温度、湿度、风速、降雨量及降雪量、主桁应力、主桁位移、主桁振动、腐蚀、裂纹、板件变形、桥面板挠度、桥面板振动、联结系应力、联结系位移、螺栓错位、支座反力、支座位移、承台应力、承台位移、桩基应力及桩基位移等参数。

基于参数类别划分程序，执行对桥梁参数的类别划分，并基于参数类别生成参数数据包。

其中，本实施例中，建立影响桥梁健康状态的指标体系，例如，分别建立影响桥梁健康状态的桥梁外部因素体系及桥梁内部因素体系，并且，桥梁外部因素体系及桥梁内部因素体系中均包括有多个参数指标。

根据桥梁外部因素体系及桥梁内部因素体系构建参数指标数学模型，进而，根据数学模型计算参数指标值，并根据参数指标值设置N维向量，本实施例中，N表示指标个数，然后再N维空间中利用硬聚类算法（K-means）计算出不同参数指标之间的差异，并根据不同参数指标之间的差异完成对参数的类别划分，并将划分后的参数打包成参数数据包，从而，方便各参数指标之间的分类统计。

进而，根据上述方法将影响桥梁健康状态的参数划分为桥梁外部因素及桥梁内部因素，具体地，桥梁外部因素包括桥梁受撞承受力、日常车流量、温度、湿度、风速、降雨量及降雪量等外部参数，桥梁内部因素包括主桁应力、主桁位移、主桁振动、腐蚀、裂纹、板件变形、桥面板挠度、桥面板振动、联结系应力、联结系位移、螺栓错位、支座反力、支座位移、承台应力、承台位移、桩基应力及桩基位移等内部参数。

基于参数提取程序，提取参数数据包，并对参数数据包进行解析，以获得类别参数，并基于类别参数构建BIM三维模型。

其中，根据已有的参数提取程序，提取上述的参数数据包，然后对提取的参数数据包进行解析，以获取其中的各项参数，然后根据解析的各项参数利用Revit软件构建桥梁的三维模型，进而，以通过构建的桥梁三维模型展示现场桥梁的状态。

其中，在构建的桥梁三维模型中，根据已有的分解程序，对构建的桥梁三维模型进行分解，进而，以将桥梁三维模型分解为多个构件单元，例如，桥面、桥座及桥腿等多个细小的构件单元，并且，根据已有的编码程序，对分解后的构件单元进行编码，例如，编码形式可以包括阿拉伯数字、英文字母等，进而，以便于对多个构件单元进行统计记录。

基于模型分析程序，执行对BIM三维模型的数据分析，以获得分析结果，并基于分析结果预测桥梁的健康状态。

其中，根据已有的模型分析程序，对构建的桥梁三维模型进行数据分析，具体地，主要分析桥梁模型中桥梁外部因素及桥梁内部因素的影响情况，进而，根据影响情况获得分析结果，并且，根据分析结果能够预测桥梁的健康状态，也即，经分析，若桥梁外部因素及桥梁内部因素目前对桥梁不会产生影响或者不会产生较大的影响，则认定桥梁处于健康状态，反之，若桥梁外部因素及桥梁内部因素目前对桥梁会产生影响或产生较大的影响，则认定桥梁处于不健康状态，当然，根据实际的使用情况，也可以更改桥梁健康状态的判断标准。

基于决策制定程序，执行对健康状态的决策，以获得桥梁的运维方案。

其中，根据已有的决策制定程序，根据获取的桥梁健康状态，制定对桥梁的运维方案，具体地：

若桥梁处于健康状态，则制定的运维方案可以为清理模式，也即，对桥梁进行日常的清理工作，以使桥梁整体整洁，或者，制定的运维方案可以为日常维护模式，也即，对桥梁整体进行巡查紧固。

若桥梁处于不健康状态，则制定的运维方案可以为加固整修模式，也即，对桥梁进行整修加固，在桥梁整体上设置加固装置，以对桥梁进行加固，以免因承受力而导致桥梁出现坍塌的情况。

本申请实施例一种基于BIM的智慧桥梁运维管理方法的实施原理为：通过参数获取工具获取桥梁的多个参数，并对桥梁参数进行类别划分处理，以将同类参数分别生成参数数据包，并根据参数数据包中的参数，利用Revit软件构建桥梁三维模型，进而，通过桥梁三维模型能够展示现场桥梁的运行状况，然后对桥梁三维模型进行数据分析，以预测桥梁的健康状态，并根据预测的桥梁健康状态，制定桥梁的运维方案，进而，通过制定的运维方案对桥梁进行维护管理；通过本方法的设置，能够提升桥梁的运维效率。

本申请实施例公开一种基于BIM的智慧桥梁运维管理系统，采用了上述实施例的基于BIM的智慧桥梁运维管理方法，参照图2，其包括信息获取模块1、信息处理模块2、数据库模块3、模型构建模块4、模型分析模块5及决策制定模块6，其中，本实施例中，信息处理模块2分别与信息获取模块1及数据库模块3通信，模型构建模块4分别与数据库模块3及模型分析模块5通信，决策制定模块6与模型分析模块5通信。

其中，通过信息获取模块1获取桥梁的基础数据信息，本实施例中，基础数据信息包括桥梁参数，具体地，可以采用参数获取工具对桥梁进行采集，以采集桥梁的参数，并将采集的桥梁参数发送至信息处理模块2，进而，通过信息处理模块2对桥梁参数进行数据处理，以划分桥梁参数类别，并且，根据打包工具，将划分后的桥梁参数分别生成数据包，并将生成的数据包存储于数据库模块3中，并且，数据库模块3还具有对数据包中各参数进行定期更新的功能，进而，能够保证桥梁参数的实效性，通过提取参数数据包，并将参数数据包发送至模型构建模块4，进而，对参数数据包进行解析，以分别获得同类桥梁参数，进而，根据同类桥梁参数，利用Revit工具构建桥梁三维模型，然后，通过模型分析模块5对构建的桥梁三维模型进行数据分析，以预测并判断桥梁的健康状态，最后，根据桥梁的健康状态，通过决策制定模块6相应的制定桥梁运维方案。

其中，根据已有的参数更新程序，可以在数据库模块3上构建参数更新接口，进而，根据参数更新接口即可对其中的桥梁参数进行定期更新或实时更新。

其中，本实施例中，模型构建模块4可以包括模型分解单元41及构件编码单元42，进而，通过模型分解单元41对桥梁三维模型进行分解，以将桥梁三维模型分解为多个构件单元，优选的，多个构件单元可以包括桥面、桥座及桥墩等，当然，根据实际的分解需求，也可以将桥梁三维模型分解为其他形式，进而，以便于对各个构件单元进行分析，然后，通过构件编码单元42以对多个构件单元进行编码，进而，方便对多个构件单元的统计与管理，例如，编码形式可以包括阿拉伯数字及英文字母，当然，根据实际的使用情况，也可以选用其他的编码形式。

其中，本实施例中，模型分析模块5包括安全评估单元51、成本测算单元52及防灾分析单元53，并且，通过安全评估单元51对桥梁三维模型进行安全评估，并获得评估结果，本实施例中，评估结果包括安全与不安全，并且，根据评估结果，结合运维成本历史数据，通过成本测算单元52预估桥梁运维成本，以供使用人员知晓，并且，通过防灾分析单元53对桥梁受到的灾害影响进行模拟分析，并获得模拟分析结果，进而，根据模拟分析结果，能够制定相应的防灾措施，例如，监测到河流中的水流速度过大或者水流量过大，可以对桥梁进行加固，以免急速流动的河水对桥梁产生较大的冲击而导致桥梁损坏。

其中，本实施例中，该系统还包括运维模拟模块7，并且，运维模拟模块7与决策制定模块6通信，进而，决策制定模块6将制定的运维方案发送至运维模拟模块7中，根据制定的运维方案，通过运维模拟模块7对桥梁进行模拟运维，并获得模拟运维结果，并且，根据模拟运维结果能够相应的调整桥梁的运维方案，也即，若采用制定的运维方案对桥梁进行运维，发现桥梁的运维效果不太理想，此时，即可对制定的运维方案进行修改或调整，经过多次的运维模拟，即可确定最佳的运维方案，从而，利用最佳的运维方案对桥梁进行运维，能够保证对桥梁的运维效果。

进而，通过本实施例的基于BIM的智慧桥梁运维管理系统能够对现场桥梁进行模型监控，并对构建的桥梁三维模型进行数据分析，进而，可以获得桥梁的健康状态，并且，根据桥梁的健康状态，即可制定相应的桥梁运维方案，从而，能够提升桥梁运维效率。

本申请实施例公开一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器中并能够在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器加载计算机程序时，执行上述的基于BIM的智慧桥梁运维管理方法。

其中，计算机设备可以采用台式电脑、笔记本电脑或者云端服务器等，并且，计算机设备包括但不限于处理器以及存储器，例如，计算机设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备以及总线等。

其中，处理器可以采用中央处理单元（CPU），当然，根据实际的使用情况，也可以采用其他通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现成可编程门阵列（FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以采用微处理器或者任何常规的处理器等，本申请对此不做限制。

其中，存储器可以为计算机设备的内部存储单元，例如，计算机设备的硬盘或者内存，也可以为计算机设备的外部存储设备，例如，计算机设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡（SMC）、安全数字卡（SD）或者闪存卡（FC）等，并且，存储器还可以为计算机设备的内部存储单元与外部存储设备的组合，存储器用于存储计算机程序以及计算机设备所需的其他程序和数据，存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据，本申请对此不做限制。

其中，通过本计算机设备，将上述实施例的基于BIM的智慧桥梁运维管理方法存储于计算机设备的存储器中，并且，被加载并执行于计算机设备的处理器上，以方便用户使用。

本申请实施例公开一种计算机可读存储介质，并且，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被处理器加载时，执行上述的基于BIM的智慧桥梁运维管理方法。

其中，计算机程序可以存储于计算机可读介质中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间件形式等，计算机可读介质包括能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等，需要说明的是，计算机可读介质包括但不限于上述元器件。

其中，通过本计算机可读存储介质，将上述实施例的基于BIM的智慧桥梁运维管理方法存储于计算机可读存储介质中，并且，被加载并执行于处理器上，以方便基于BIM的智慧桥梁运维管理方法的存储及应用。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。