橋梁健康監測系統如何與BIM相結合？

 BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型技術，目前在國內應用越來越普遍，有些重點工程招標時候業主方要求必須應用BIM技術。橋梁工程中也不例外，逐漸開始在設計階段開始應用BIM。一個建筑從無到有，包括規劃、設計、建造施工和運維等幾個生命周期階段，于是運維期BIM便成了建筑運營方的普遍性選擇。

 

橋梁健康監測系統應用于橋梁運維期，無論是建筑、大型設備或者橋梁，運維期BIM往往針對的是日常運營和養護管理，與基于人工定期檢測數據的橋梁管理系統從數據管理和展示角度親緣性更為接近。這段時間，我們遇到的有些業主單位，明確要求橋梁監測系統必須應用BIM，那么問題來了，橋梁結構健康監測系統如何與BIM相結合呢？

BIM技術是一種組織數據的方式，優勢是能夠將物理實體映射為數字空間加以立體化展示，進而能夠實現在數字空間對其進行操作。如此，很容易地實現了建筑協同設計大大提高了設計的工作效率；也為施工過程中的數據和信息整合建模提供了較好的技術手段。但是，我們應該將BIM看成一種可供選擇的數據整合方式而已，BIM也不是萬能的，也有其應用的合理邊界，超過這個邊界就未必是可行或者有效，不應為了BIM而不切實際地應用BIM。

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健康監測系統與BIM結合，我們能夠想得到的有兩個方面：

（1）監測數據的展示

 

圖1 監測系統GNSS監測數據展示示例

圖1中為某橋梁GNSS監測數據的展示方式，是基于Labview開發的數據顯示軟件。圖中實時顯示包括三個部分：①上部分紫色線條，顯示的是橋梁主梁的實時撓度曲線。②中部綠色短粗線條部分，顯示的是主梁扭轉位移；③下面藍色圓圈顯示的是主塔塔頂實時位移。這里的“實時”不是指按GNSS設備實際采樣速率20hZ來顯示，而是做5秒平均之后的顯示，從觀察來看，每隔5秒鐘圖上關鍵位移監測點的位移變動一次。

應用BIM技術，可以對監測數據進行立體化動態展示，圖2。還可以對橋梁其他一些監測結果數據進行簡單的立體化展示，圖3。

圖2 監測數據的BIM技術展示（假想圖）

圖3 斜拉索索力BIM展示示意圖

 

（2）建立監測系統本身的BIM模型

將橋梁結構健康監測系統硬件在橋梁模型上表達出來，主要是傳感器，布線和采集系統硬件，相當于監測系統的BIM模型。以往我們做監測系統，設計階段工作完成后須向業主交付監測系統施工圖設計CAD圖紙。如果建立監測系統的BIM模型，可以將BIM模型交付給業主，基于這個模型可以建立監測系統自身的運維管理系統。一般情況下，監測系統各種設備也需要定期檢修維護，這些信息可以輸入到監測系統BIM模型中去。

圖4 監測系統自身的BIM模型示意圖（假想圖）

如果與橋梁結構健康監測系統同時設計開發了橋梁巡檢系統，這個巡檢系統或者橋梁管理系統或者資產管理系統，從數據特性角度比較適合基于BIM開發。即便如此，也應該看到BIM的限度，如果做面對大數量橋梁管理的，內嵌各種分析模型的管養系統，BIM之上應疊加一層SaaS，各種分析模型基于SaaS開發。

圖5 監測系統BIM模型假想圖

 

上面是我們一些粗淺的認識，以期拋磚引玉，請專業人士多多討論交流。如果您就監測系統與BIM技術結合上有更好的理念，歡迎討論交流，我們另行在檢師學社平臺發表。

Jianshixueshe@163.com

2020年5月25日