在役桥梁数字化、智能化运维技术

更新时间：2024-03-20 08:23

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桥梁是交通运输的咽喉，在现代交通中发挥着关键性和控制性作用。经过几十年飞速发展，我国公路桥梁数量早已位居世界第一。但是，作为桥梁大国，桥梁管养体量之大、任务之重，已然成为世界级难题。为此，我国制定了《交通强国建设纲要》、《数字中国建设整体布局规划》等重要国家战略，要求公路交通数字化转型，国家交通主管部门也相应出台了《推进BIM技术指导意见》、《开展公路BIM技术应用示范工程建设》、《交通领域科技创新中长期发展规划纲要》等一系列重要政策，强调必须通过应用新的技术，新的手段，实现科学管养，确保桥梁安全运营。

在役桥梁数字化、智能化运维技术是行业内的重大需求。然而，公路桥梁数字化转型不是一蹴而就的，而是一个现代信息技术与传统交通运输产业不断融合的过程，是一个目标与手段共生互动的过程，也是一个随着技术进步不断提升的演进过程。因此，在这个过程中，需要不断探索，把握公路桥梁的基本特点，把握数字化应用的基本特征，打通技术应用与需求的结合点，实现“从设备设施到软件系统、从业务流程到数据模型、从经验角色到数据赋能”的全面数字化转变。

下面，结合多年研发以及广泛的试点应用情况，对在役桥梁数字化、智能化运维几项技术作一简单介绍：

一、基于BIM的桥梁资产及运维数字化系统。

BIM技术的数字化、可视化特性，为管理质量提升、数据交付转移提供了便利。为了提升BIM技术在桥梁管养领域的应用，促进科学管养，实现降本增效目标。我们研发基于BIM的桥梁资产及运维数字化系统，该系统主要特点是：通过轻量化、批量化建模，实现桥梁资产及运维的三维数字化管理；通过推进桥梁运维信息化管理方式从二维向三维的升级，提升桥梁养护信息数字化水平，提升可视化、数字化管理能力；通过系统功能展示和管理桥梁历史病害的动态发展及桥梁运营状况的变化过程，做到桥梁不利状态的早发现、早预警、早处理，确保桥梁管养的及时性、便利性和高效性。

该系统是行业首个基于轻量BIM技术，立足于典型梁式混凝土桥梁桥群的数字化管养平台，平台实现了桥梁资产的三维数字化管理、定检数据的三维化、数字化录入、基于全生命周期的病害数据动态管理，可为桥梁科学管养决策提供精准的数据支撑。系统具有平台数据展示、统计分析、桥梁分幅评价功能及病害全生命周期动态展示和管理功能，支持基于桥梁全生命周期理念的病害动态管理。

该系统主要为桥梁管养数字化转型提供重要的技术支撑和解决方案。系统包含适应管养需求的轻量建模软件、基于桥梁模型的三维智能采集终端、桥梁资产及运维数字化管理系统。创新点：

（1）通过轻量化技术建立典型梁桥部构件模型库和参数库，实现快速低成本桥梁轻量BIM建模，为桥梁三维数字化管理奠定数字底座基础；

（2）以桥梁模型为底座，通过本项目开发的三维智能采集录入终端，实现桥梁检测及运维信息的标准化、可视化、数字化录入，信息直接上传系统，提升检测质量和效率；

（3）基于BIM的桥梁资产及运维数字化管理系统以数字化、三维化、可视化的形式展示和管理桥梁资产及运维信息。

二、基于数字图像技术的桥梁轻量化监测系统。

基于数字图像技术的桥梁轻量化监测系统是融合数字图像、物联网、云平台、大数据、边缘计算、4G/5G等信息技术，对特大桥桥塔、索（杆）、梁体等重要部位和阻尼器、伸缩缝、支座等重要构件的时程位移等信息实现基于视频的可视化、数字化监测的一套新型监测系统，可更精准、更高效、更低成本的实现特大桥梁实时安全监测和预测预警。

基于数字图像相关技术的轻量化监测系统特点：

(1)、数据轻：自动边缘计算,无效数据边缘过滤；

(2)、硬件轻：传感器所见区域即可数字化表达,监测范围更大,内容更丰富,少量硬件即可覆盖主要监测区域；

(3)、工作量轻：非接触式安装,安装维护方便；

(4)、费用轻：硬件可靠,传感器数量少,维护工作小,综合费用低；

(5)、边界影响轻：核心算法保证亚像素级别特征识别,模态识别消除边界影响。