橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如何與BIM相結(jié)合？

 BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型技術(shù)，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用越來(lái)越普遍，有些重點(diǎn)工程招標(biāo)時(shí)候業(yè)主方要求必須應(yīng)用BIM技術(shù)。橋梁工程中也不例外，逐漸開(kāi)始在設(shè)計(jì)階段開(kāi)始應(yīng)用BIM。一個(gè)建筑從無(wú)到有，包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造施工和運(yùn)維等幾個(gè)生命周期階段，于是運(yùn)維期BIM便成了建筑運(yùn)營(yíng)方的普遍性選擇。

 

橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于橋梁運(yùn)維期，無(wú)論是建筑、大型設(shè)備或者橋梁，運(yùn)維期BIM往往針對(duì)的是日常運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)管理，與基于人工定期檢測(cè)數(shù)據(jù)的橋梁管理系統(tǒng)從數(shù)據(jù)管理和展示角度親緣性更為接近。這段時(shí)間，我們遇到的有些業(yè)主單位，明確要求橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須應(yīng)用BIM，那么問(wèn)題來(lái)了，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如何與BIM相結(jié)合呢？

BIM技術(shù)是一種組織數(shù)據(jù)的方式，優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)⑽锢韺?shí)體映射為數(shù)字空間加以立體化展示，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)在數(shù)字空間對(duì)其進(jìn)行操作。如此，很容易地實(shí)現(xiàn)了建筑協(xié)同設(shè)計(jì)大大提高了設(shè)計(jì)的工作效率；也為施工過(guò)程中的數(shù)據(jù)和信息整合建模提供了較好的技術(shù)手段。但是，我們應(yīng)該將BIM看成一種可供選擇的數(shù)據(jù)整合方式而已，BIM也不是萬(wàn)能的，也有其應(yīng)用的合理邊界，超過(guò)這個(gè)邊界就未必是可行或者有效，不應(yīng)為了BIM而不切實(shí)際地應(yīng)用BIM。

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健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與BIM結(jié)合，我們能夠想得到的有兩個(gè)方面：

（1）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的展示

 

圖1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)GNSS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示示例

圖1中為某橋梁GNSS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的展示方式，是基于Labview開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)顯示軟件。圖中實(shí)時(shí)顯示包括三個(gè)部分：①上部分紫色線條，顯示的是橋梁主梁的實(shí)時(shí)撓度曲線。②中部綠色短粗線條部分，顯示的是主梁扭轉(zhuǎn)位移；③下面藍(lán)色圓圈顯示的是主塔塔頂實(shí)時(shí)位移。這里的“實(shí)時(shí)”不是指按GNSS設(shè)備實(shí)際采樣速率20hZ來(lái)顯示，而是做5秒平均之后的顯示，從觀察來(lái)看，每隔5秒鐘圖上關(guān)鍵位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移變動(dòng)一次。

應(yīng)用BIM技術(shù)，可以對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行立體化動(dòng)態(tài)展示，圖2。還可以對(duì)橋梁其他一些監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的立體化展示，圖3。

圖2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的BIM技術(shù)展示（假想圖）

圖3 斜拉索索力BIM展示示意圖

 

（2）建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本身的BIM模型

將橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件在橋梁模型上表達(dá)出來(lái)，主要是傳感器，布線和采集系統(tǒng)硬件，相當(dāng)于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的BIM模型。以往我們做監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)階段工作完成后須向業(yè)主交付監(jiān)測(cè)系統(tǒng)施工圖設(shè)計(jì)CAD圖紙。如果建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的BIM模型，可以將BIM模型交付給業(yè)主，基于這個(gè)模型可以建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身的運(yùn)維管理系統(tǒng)。一般情況下，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各種設(shè)備也需要定期檢修維護(hù)，這些信息可以輸入到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)BIM模型中去。

圖4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身的BIM模型示意圖（假想圖）

如果與橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同時(shí)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了橋梁巡檢系統(tǒng)，這個(gè)巡檢系統(tǒng)或者橋梁管理系統(tǒng)或者資產(chǎn)管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)特性角度比較適合基于BIM開(kāi)發(fā)。即便如此，也應(yīng)該看到BIM的限度，如果做面對(duì)大數(shù)量橋梁管理的，內(nèi)嵌各種分析模型的管養(yǎng)系統(tǒng)，BIM之上應(yīng)疊加一層SaaS，各種分析模型基于SaaS開(kāi)發(fā)。

圖5 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)BIM模型假想圖

 

上面是我們一些粗淺的認(rèn)識(shí)，以期拋磚引玉，請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人士多多討論交流。如果您就監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與BIM技術(shù)結(jié)合上有更好的理念，歡迎討論交流，我們另行在檢師學(xué)社平臺(tái)發(fā)表。

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2020年5月25日