ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＨＩＧＨＷＡＹＳ ◎ 基于ＢＩ Ｍ的智能化运维系统研发及应用 茅卫生，陈骏军．陶戴邦 （卜海Ｌ｝ｆ嘉湖高速公路养护管理有限公司，上海２Ｏ０２ １１） 摘要： 辰塔人桥足越？Ｉ｝『汀Ｉ 一座混凝 斜批桥。随荷钳慧交通的挺…．养护利技化、信息化的不断深入，运维ＢＩＭ系统越来越 受到设施管养单位的 眯。以 塔火桥为例，从养护单化的实 需求…发，）１：发了基于ｌ｛ＩＭ的 能化运维系统．ｊｉ：应用于实际养护 工作 ．切实提升了养｛，Ｊ僻 柑细化水准，实现了养护管耻的数宇化、俯息化，取得了良好的经济效益和礼会设笳．为国内同类型管 养设施系统提供ｒ·定的 豁作用。 关键词： 塔大桥；运维ＢＩＭ；管养系统；混凝土斜托侨 ０ 引言 南于大跨度桥梁存 受力结构复杂、设施规模大、 养护运行数据繁杂等特点．且义是公路没施养护的关 注蕊点所往。故木文以某火跨度斜托桥为例，从养护 管 单位的实际需求角度发ｆ 探埘ｒ如何构建基于 Ｉ｛１Ｍ的智能化运维系统。 “ＢＩＭ”即“建筑俯息卡Ｉｌ型”的英文缩写，其在模型 叶１将建筑项Ｈ的午¨炎信息进行整合，具有信息关联悱、 可视化、模拟性、优化性等优势。 随着科技信息化的大力发展．ＢＩＭ存设计、施ｒ 管理的应川越来越常 。ｆ【Ｉ运维阶段的ＢＩＭ应朋还缺 乏相关案例。然ｍ 就桥梁令寿命周期而言，其数据量 积累的最大过 便址 运营期，开发和利用这些数据 资源不仅有利于研究 伎桥梁的服役性能与寿命评 估，还能为养护 位优化 中长期的养护决策方案提 供数据支撑，如判别哪些｝殳施的维修保养是即刻需 ｌ 工程概况 辰塔公路跨黄浦江火桥新建ｌ 稃’１ ２（）】２年７月歼 ｒ，令长１．６ ｋｍ，大桥主桥为舣塔，主跨２９６ Ｉｌ１．主桥长 ５ １６ ＦＩＩ，大桥桥面宽度３ １．６ ｎ ，为蚁阳６乍道，设计 时速 ８０ ｋｍ；桥面两侧可供非机动１一和仃人ｊｆ！ｉ行。该桥是黄 浦江上第十二座大桥，也是 海第一 伞混凝土结构斜 桥。辰塔大桥平、立面 ｌ所永。 实施的．哪些啦 惦运规划、财务情况、设施没备耐川 年限、使 频半等各 索综合考虑。 ｉ 蓑 索攀圭重龟矍匿 图１辰塔大桥平、立面图 （单 ：ｎ１） 收稿日期：２０ｌ ８（Ⅵ２８ ｆ｛Ｊ ２０ｌ８上 么咯６。 ◎ ２ 目的意义 将决定后期运维ＢＩＭ平台的使用效果，因而必须基 于养护单位的业务模式和实际需求来开发功能模 块。通常养护单位的业务范畴主要涵盖养护维修、 运行管理、应急处置等多个方面。对于大跨度桥梁 而言，模块开发中当考虑接入健康监测系统，以便进 行统一管理。此外，作为一个有实力的养护公司，还 应考虑如何利用现代化的ＢＩＭ信息技术为自己工作 增值加分，如利用ＢＩＭ模型完成一些预案模拟、运维 数据分析、三维场景的巡视路线模拟、设施设备缺陷 作为一项百年工程，辰塔大桥在其漫长的营运期 内将累积海量数据。借助ＢＩＭ技术，对既有桥梁进行 三维创建，以数字化形式整合模型和数据信息，可提升 数据采集、处理、分析能力，有助于养护单位制定更为 完善的短中长期的养护方案，从而提升精细化管养水 平，实现可视化、全寿命周期管理。 （１）在日常养护中应用该系统，直观明了，可以检 查多工种作业时是否碰撞。 （２）对安全事故可进行三维疏散分析，如在模型中 统计分析等等。 ３．３．１业务模块 设置移动门、逃生通道。 （３）对现场维修作业，进行动态跟踪和模拟。 （４）可以直观的显示出结构检测、维修痕迹。 （５）响应绿色、环保理念，将周边的绿化、大型建筑 物等附属设施进一步建模，对维修检测作业的决策起 到一定辅助作用。 ３技术方案综述 ３．１ 模型构建 从养护单位的业务模式出发，设计了资产管理（针 对沿线设施）、养护管理（针对养护维修）、应急处置（针 对应急突发事件）等模块。 ３．３．２ ＢＩＭ信息模块 以ＢＩＭ信息技术为基础，开发的一些功能模块， 包括中控管理、结构安全管理、ＢＩＭ关联数据查询、运 维数据分析、巡检路线模拟、参数化安全预案模拟、检 测数据的统计分析等。 （１）总体设想。在施工图基础上，综合考虑运维阶 段对ＢＩＭ模型的管理细度要求，采用ＬＯＤ ５００标准 （运维阶段）完成精细化建模，模型构件划分考虑了后 续应用的需要，对大桥周边环境、土建、机电及监测各 专业建模，为后续ＢＩＭ应用提供基础。 （２）单元划分。结合实际养护作业特点，研究了本 模型构件编码的命名规则和编号顺序。具体如下： ①编号命名：ＣＴ（桥名）一Ｅ（Ｗ东、西侧）一Ｎ（Ｓ （１）中控管理。该模块融合了交通监控系统、健康 监测系统、综合监控系统的数据，能够对桥面交通视 频、桥面交通流量、桥面超重车、桥位环境数据、桥梁结 构响应、其他监控数据等动态数据的三维直观查看。 在ＢＩＭ模型上点击数据标签即可获取该监控设备的 详细数据。 （２）结构安全管理。当结构边界条件、环境荷载信 息变更后，可在该模块下完成有限元分析，以此来判定 南、北区）一塔（拉索、主梁、承台、盖梁等结构部件）ｉ （节段号、杆件号）； 结构的安全程度。该模块接入有限元分析软件，并采 用相应结构有限元模型。 （３）ＢＩＭ信息关联数据查询。含三维视角漫游、 查阅模型细节、关联资料和相关动态信息，具备飞行漫 游、空问位置定位、集成信息查询等功能。如点击某个 单元则高亮显示，并可查到相关养护维修记录，实现数 据的高度融合（如图２所示）。 ②编号顺序：主塔的节段划分从下往上，拉索的编 号从靠近主塔的到远离主塔的，主梁分主跨、边跨，主 塔为０号段，基本遵循施工顺序划分。 （３）模型拼装。对每个零件分别建模，如斜拉索、主 梁节段、主塔节段以及下部结构各部件，然后将零件按照 一定的位置关系进行装配并约束，组成完整的辰塔大桥。 静态数据以竣工资料为主，动态数据则来源于各 （４）运维数据分析。工具箱提供大量的计算软件、 计算小程序、自行编制的计算工具等下载，方便辅助决 策，能将大桥运维数据通过分析丁具软件进行计算 分析。 ３．２数据库建设 专业系统。整个ＢＩＭ数据库融合包含：几何信息、设 计参数、竣工资料、设施历史缺陷、养护维修数据、结构 监测数据、视频监控等在内的多项信息。 ３．３功能模块设计 （５）参数化安全预案模拟。为保障养护维修作业 人员和设备的安全，根据养护维修安全作业相关规范 在ＢＩＭ模型中通过参数设置实现养护维修作业区的 布置模拟（如图３所示）。 功能模块是ＢＩＭ平台的核心内容，其设计好坏 ６４上冯 簪钮增刊２０１８ ……一ｓ◎ 碴疆 ４应用效果 嗣蕊——嘲墨黥 赣 ｌ＊ ’ “ ｊＩ ｎ……＃■ ＢＩＭ信息关联数据查询 耄 图３ 参数化安全预案模拟 （Ｇ）检测数 的统计分析功能。在辰塔路健康监 洲系统ｌ｛＿ｌ已自‘人Ｉ 榆测数据模块，需要根据具体检测 数据的类刑 人ｆ 检测数据的测点、通道、阈限值 等，将ＪＪ 次检测数 导入系统．系统可以自动进行统计 分析．统汁分忻的结果集成钊运维ＢＩＭ系统ｌ｝１，对于 趣限趣标的数据进 报警，并ｒ盯 看历次检测数据的 变化趋势（如 ４所，Ｊ ）。 一１ ｍ鞠豳 嘲 麟鞫 嘲 －图４各类检测指标分析 （１）利用本ＢＩＭ运维系统，切实提高了养护管理 精细化水准：可实现细化到具体设施设备的精细化养 护作业模式。养护管理的主要工作如养护计划、巡检、 故障及缺陷、维修养护管理等都可与具体的设施设备 关联，实现了养护管理的数字化、信息化。 （２）对相关业务数据进行高度整合，实现了项目５ ｄ管理，即３ ｄ实体＋时问＋成本，有助于降本增效。 （３）本系统包含模型汁算，工具箱，方便操作人员 进行结构验算，一旦结构关键技术指标超限能第一时 问发现，确保结构安全监控。 ５结论与展望 本文基于养护单位的业务模式和实际需求，探讨 丁运维ＢＩＭ没计方案，并对其主要功能设计进行了阐 述。从该运维ＢＩＭ系统应用效果来看，的确收获了良 好的经济效益和潜在社会效益，但也存在一定的局限 性，如系统对维养数据暂时还无法自动进行一定深度 的决策分析。报警的信息还只能通过登录电脑端后才 能发现，尚不能通过邮件或短消息的方式自动将报警 信息发给相关人员等，有待后续进行进一步完善。 参考文献： ［１］过俊，陈宁，赵斌．ＢＩＭ在建筑全寿命周期巾的应用［Ｊ３．建 筑技艺，２Ｏ１１（１）：２０９—２１ ５． Ｅ９３张洋．基于ＢＩＭ的建筑ｒ：橼信息集成与管理研究［Ｄ２．北 京：清华大学．２００９ ［３］丰亮，陆惠民，基于ＢＩＭ的一Ｔ 程项目管理信息系统设计构 想［Ｊ］．建筑管理现代化，２０ｏ９，２３（４）：３６２—３６６ 增刊２ｏ１８上 姥６５
