【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁养护领域，特别是一种基于bim技术的桥梁养护管理系统及方法。
技术介绍
1、随着桥梁工程技术的不断发展，桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，其安全性、耐久性和稳定性日益受到关注。特别是在温度应力作用下，桥梁结构可能会产生形变、裂缝甚至失效，给交通运营带来巨大风险。近年来，bim（building information modeling）技术的广泛应用为桥梁养护管理提供了新的思路和方法。bim技术通过创建桥梁的三维数字模型，集成了桥梁的设计、施工、运维等全生命周期信息，为桥梁养护管理提供了强大的数据支持。在桥梁养护管理中，bim技术可以实现对桥梁结构、材料、环境等信息的实时监控和动态分析，从而实现对桥梁性能变化的精确预测和有效管理。
2、温度应力是指由于温度变化引起的桥梁结构内部应力变化。在桥梁结构中，温度应力是导致桥梁变形、裂缝和失效的主要因素之一。特别是在极端气候条件下，温度应力对桥梁性能的影响更为显著。现有技术中通常利用检测器对温度进行人工检测，并且在检测之后基于人工计算，或者有经验的专家和工程师进行问题判断，在此情况下容易出现判断失误进而影响桥梁的养护和安全性。因此，如何利用bim技术对桥梁在温度应力作用下的性能变化进行智能预测和养护管理是现阶段丞待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于bim技术的桥梁养护管理系统 。
2、实现上述目的本专利技术的技术方案为，进一步，在上述一种基于bi
3、bim信息化管理模块，用于实时获取桥梁bim模型中的数据，并进行模块之间的数据接收和传输；
4、检测管理模块，用于基于预设的时间间隔生成桥梁的环境信息检测指令，将所述环境信息检测指令传输至bim信息化管理模块中，其中所述预设的时间间隔为每天两次，分别为上午10点和下午4点；
5、环境数据监测模块，用于接收环境信息检测指令，基于所述环境信息检测指令通过安装于桥梁的传感器获取桥梁周围的实时环境监测数据，并将所述实时环境监测数据传输至所述bim信息化管理模块中；
6、静态信息模块，用于接收所述bim信息化管理模块输出的实时环境监测数据，剔除所述实时环境监测数据中异常点，并填补空缺的数据点，经过聚类处理提取所述实时环境监测数据中的温度特征数据和湿度特征数据，得到初始环境监测数据；
7、养护决策模块，用于接收所述静态信息模块输出的初始环境监测数据，将所述初始环境监测数据输入至预设的桥梁病害预测模型中进行识别，得到实时桥梁病害状态，其中所述桥梁病害预测模型基于cnn网络和lstm网络构建，并采用pso算法对lstm网络的超参数进行寻优；
8、建筑信息模块，用于接收所述养护决策模块输出的实时桥梁病害状态，对所述实时桥梁病害状态进行判断，若大于预设的第一病害阈值，则生成桥梁预警指令，将所述桥梁预警指令传输至应急管理模块中；若大于预设的第二病害阈值且小于预设的第一病害阈值，则生成桥梁养护指令，将所述桥梁养护指令传输至桥梁养护管理模块中；
9、桥梁养护管理模块，用于接收所述建筑信息模块输出的桥梁养护指令，根据所述桥梁养护指令生成桥梁养护措施，并根据所述桥梁养护措施对桥梁进行养护，其中所述桥梁养护指令至少包括病害状态、病害位置；
10、应急管理模块，用于接收所述建筑信息模块输出的桥梁预警指令，将所述桥梁预警指令传输至管理人员的移动终端，其中所述桥梁预警指令至少包括病害状态、病害位置；
11、运维信息模块，用于获取bim信息化管理模块中养护后桥梁的目标环境监测数据，并将所述目标环境监测数据传输至所述静态信息模块，并经过所述静态信息模块、养护决策模块和建筑信息模块分析，根据所述目标环境监测数据的分析结果对桥梁养护管理模块输出的桥梁养护措施进行调整。
12、进一步，在上述一种基于bim技术的桥梁养护管理系统中，所述环境数据监测模块包括剔除异常点子模块、填补空缺子模块和聚类处理子模块，其中，
13、剔除异常点子模块，用于接收所述环境数据监测模块输出的实时环境监测数据，采用拉依达准则判断所述实时环境监测数据中的样本数据是否存在异常点数据，若样本数据的平均值差值超过3λ，则将该样本数据判定为异常点，并从所述样本数据中剔除异常点，其中拉依达准则表达式为：
14、
15、式中，λ表示样本数据的标准差，n表示样本数据的样本数量；表示样本数据；表示样本数据的平均值，表示样本数据的第个观测值；
16、填补空缺子模块，用于获取剔除异常点后的实时环境监测数据，当剔除异常点后的实时环境监测数据存在空缺的数据点时，采用空缺的数据点的前两个数据和后两个数据的平均值填补空缺，计算公式为：式中，表示空缺的数据点，表示空缺的数据点的前后数据；
17、聚类处理子模块，用于获取经过空缺填补后的实时环境监测数据，采用聚类算法对经过空缺填补后的实时环境监测数据进行聚类处理，生成聚类层次树结构,并根据迭代终止条件划分层次树, 输出聚类结果，基于所述聚类结果提取温度特征数据和湿度特征数据，将所述温度特征数据和湿度特征数据进行整合，得到初始环境监测数据。
18、进一步，在上述一种基于bim技术的桥梁养护管理系统中，所述聚类处理子模块包括归一化处理单元、分区处理单元、聚类单元、计算单元、判断单元和提取单元，其中，
19、归一化处理单元，用于获取经过空缺填补后的实时环境监测数据，采用最小最大归一化方法对经过空缺填补后的实时环境监测数据进行归一化处理，得到归一化数据；
20、分区处理单元，用于基于所述归一化数据对应的采集时间，对所述归一化数据进行分区处理，得到每个分区的环境采样数据；
21、聚类单元，用于分别对每个分区的环境采样数据进行聚类，设每个分区的聚类中有n个点，将每个聚类中所有点的质心作为聚类中心；
22、计算单元，用于分别计算每个聚类中心之间的欧式距离，合并欧式距离最近的两个聚类，形成一个新的聚类，并更新聚类中心，其中欧式距离计算公式为：式中，n表示数据的维度，分别为第和第个聚类中心，表示第个聚类中心与第个聚类中心之间的欧式距离；
23、判断单元，用于计算各个聚类中的每个数据距离质心的距离，得到距离质心最大的点，根据质心与最远点的距离判断这个聚类是否为异常类，当这个聚类为异常类时，对这个聚类中的所有数据继续进行聚类，重复聚类，直至聚类结束，生成聚类层次树结构；
24、提取单元，用于根据所述聚类层次树获得聚类结果，基于所述聚类结果提取温度特征数据和湿度特征数据，将所述温度特征数据和湿度特征数据进行整合，得到初始环境监测数据。
25、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于BIM技术的桥梁养护管理系统，其特征在于，所述基于BIM技术的桥梁养护管理系统包括BIM信息化管理模块、检测管理模块、环境数据监测模块、静态信息模块、养护决策模块、桥梁养护管理模块、建筑信息模块、应急管理模块和运维信息模块：
2.如权利要求1所述的一种基于BIM技术的桥梁养护管理系统，其特征在于，所述环境数据监测模块包括剔除异常点子模块、填补空缺子模块和聚类处理子模块，其中，
3.如权利要求2所述的一种基于BIM技术的桥梁养护管理系统，其特征在于，所述聚类处理子模块包括归一化处理单元、分区处理单元、聚类单元、计算单元、判断单元和提取单元，其中，
4.如权利要求1所述的一种基于BIM技术的桥梁养护管理系统，其特征在于，所述养护决策模块包括输入子模块、卷积子模块和输出子模块，其中，
5.如权利要求1所述的一种基于BIM技术的桥梁养护管理系统，其特征在于，所述养护决策模块还包括设置子模块、更新子模块和迭代子模块，其中，
6.如权利要求5所述的一种基于BIM技术的桥梁养护管理系统，其特征在于，所述更新子模块包括惯性权
7.如权利要求1所述的一种基于BIM技术的桥梁养护管理系统，其特征在于，所述建筑信息模块包括第一设定子模块和第二设定子模块，其中，
8.如权利要求1所述的一种基于BIM技术的桥梁养护管理系统，其特征在于，所述桥梁养护管理模块包括数据分类模块、指令接收模块、桥梁养护模块，其中，
9.一种基于BIM技术的桥梁养护管理方法，其特征在于，所述基于BIM技术的桥梁养护管理方法包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的一种基于BIM技术的桥梁养护管理方法，其特征在于，所述将所述初始环境监测数据输入至预设的桥梁病害预测模型中进行识别，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于bim技术的桥梁养护管理系统，其特征在于，所述基于bim技术的桥梁养护管理系统包括bim信息化管理模块、检测管理模块、环境数据监测模块、静态信息模块、养护决策模块、桥梁养护管理模块、建筑信息模块、应急管理模块和运维信息模块：
2.如权利要求1所述的一种基于bim技术的桥梁养护管理系统，其特征在于，所述环境数据监测模块包括剔除异常点子模块、填补空缺子模块和聚类处理子模块，其中，
3.如权利要求2所述的一种基于bim技术的桥梁养护管理系统，其特征在于，所述聚类处理子模块包括归一化处理单元、分区处理单元、聚类单元、计算单元、判断单元和提取单元，其中，
4.如权利要求1所述的一种基于bim技术的桥梁养护管理系统，其特征在于，所述养护决策模块包括输入子模块、卷积子模块和输出子模块，其中，
5.如权利要求1所述的一种基于bim技术的桥梁养护管理系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊小林，温晓光，吴家栋，邹鑫，赵标，孙德乐，李翔，朱梁昱，于宪政，葛志翔，张成奇，马浩，高富健，陈文龙，陈雪峰，
申请(专利权)人：中铁桥隧技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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