[發(fā)明專利]一種基于BIM的混凝土壩監(jiān)測數(shù)據(jù)智能化管理與實時評估系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111178758A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林潮寧;李同春;齊慧君;陳斯煜;吳睿祺;高林鋼;劉曉青;牛志偉;盛韜楨;張宇;鄭斌
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06N20/20;G06F30/13
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李瓊

1.一種基于BIM的混凝土壩監(jiān)測數(shù)據(jù)智能化管理與實時評估系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)庫模塊、建筑信息模型模塊、實時評估模塊；建筑信息模型模塊與數(shù)據(jù)庫模塊相關(guān)聯(lián)，并與實時評估模塊連接；

所述數(shù)據(jù)庫模塊包括監(jiān)測資料采集模塊和監(jiān)測數(shù)據(jù)處理模塊；其中，監(jiān)測資料采集模塊經(jīng)配置以收集、匯總和存儲混凝土壩工程中所有監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)；監(jiān)測數(shù)據(jù)處理模塊經(jīng)配置以對監(jiān)測資料采集模塊中存儲的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行查詢、輸出、處理、管理工作；

所述建筑信息模型模塊經(jīng)配置以存儲工程相關(guān)的信息資料并構(gòu)建混凝土壩及監(jiān)測測點三維信息模型，所述混凝土壩及監(jiān)測測點三維信息模型包括壩體地形、重要構(gòu)件和監(jiān)測儀器的參數(shù)化模型；

所述實時評估模塊包括機器學(xué)習(xí)模塊和監(jiān)測數(shù)據(jù)分析模塊；其中，機器學(xué)習(xí)模塊經(jīng)配置以存儲一或多種機器學(xué)習(xí)算法；監(jiān)測數(shù)據(jù)分析模塊經(jīng)配置以經(jīng)由所述監(jiān)測數(shù)據(jù)處理模塊獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，并基于獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)評估混凝土壩的安全情況。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BIM的混凝土壩監(jiān)測數(shù)據(jù)智能化管理與實時評估系統(tǒng)，其特征在于，還包括分別與數(shù)據(jù)庫模塊、建筑信息模型模塊、實時評估模塊連接的Web展示平臺；所述Web展示平臺經(jīng)配置以進行模型輕量化展示、監(jiān)控信息瀏覽和評估結(jié)果輸出；其中，模型輕量化展示包括借助于BIMFACE輕量化模型轉(zhuǎn)換功能，將構(gòu)建的混凝土壩及監(jiān)測測點三維信息模型在用戶瀏覽器中進行展示，以使用戶可通過瀏覽器查看大壩及監(jiān)測測點信息和實時評估的結(jié)果信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BIM的混凝土壩監(jiān)測數(shù)據(jù)智能化管理與實時評估系統(tǒng)，其特征在于，所述一或多種機器學(xué)習(xí)算法選自以下各項算法：多元回歸、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機、隨機森林、高斯過程回歸算法。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BIM的混凝土壩監(jiān)測數(shù)據(jù)智能化管理與實時評估系統(tǒng)，其特征在于，所述混凝土壩工程中所有監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)包括以下各項監(jiān)測數(shù)據(jù)的原始測值：環(huán)境量監(jiān)測數(shù)據(jù)、變形監(jiān)測數(shù)據(jù)、滲流監(jiān)測數(shù)據(jù)和壓力或應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)；針對獲取的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)分析模塊經(jīng)配置以調(diào)用機器學(xué)習(xí)模塊中存儲的機器學(xué)習(xí)算法對獲取的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進行機器學(xué)習(xí)訓(xùn)練，構(gòu)建監(jiān)控模型以評估混凝土壩的安全情況。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BIM的混凝土壩監(jiān)測數(shù)據(jù)智能化管理與實時評估系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)處理模塊包括接口層和數(shù)據(jù)層；所述接口層用于為數(shù)據(jù)源文件導(dǎo)入系統(tǒng)提供接口，所述接口包括本地數(shù)據(jù)訪問接口、文件數(shù)據(jù)導(dǎo)入接口；所述數(shù)據(jù)層用于對所述監(jiān)測資料采集模塊中存儲的監(jiān)測數(shù)據(jù)執(zhí)行簡單的增、刪、改、查。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BIM的混凝土壩監(jiān)測數(shù)據(jù)智能化管理與實時評估系統(tǒng)，其特征在于，所述混凝土壩及監(jiān)測測點三維信息模型是由所述建筑信息模型模塊通過如下方式構(gòu)建的：通過BIM應(yīng)用的軟件建立壩址區(qū)三維地形及大壩結(jié)構(gòu)和監(jiān)測測點系統(tǒng)的相關(guān)族庫，組裝建立融合壩體地形、重要構(gòu)件、監(jiān)測儀器為一體的整體模型，并利用BIM模型自身具有的屬性將所述整體模型與所述數(shù)據(jù)庫模塊關(guān)聯(lián)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于BIM的混凝土壩監(jiān)測數(shù)據(jù)智能化管理與實時評估系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)分析模塊經(jīng)配置以采用HST統(tǒng)計模型對所述變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進行機器學(xué)習(xí)訓(xùn)練，具體包括：

(1)根據(jù)需要分析的監(jiān)測時間段，從所述監(jiān)測數(shù)據(jù)處理模塊獲取所需的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)；

(2)根據(jù)實測的大壩環(huán)境量，計算靜水壓力分量δ_H(t)，溫度分量δ_T(t)，時效分量δ_θ(t)作為所述HST統(tǒng)計模型的輸入量，提取實測大壩位移y作為HST統(tǒng)計模型的輸出量，所有的輸入量輸入模型前進行歸一化處理；

(3)對所有作為輸入量和輸出量的數(shù)據(jù)劃分訓(xùn)練集和測試集；

(4)從機器學(xué)習(xí)模塊中選取機器學(xué)習(xí)算法；

(5)用選取的機器學(xué)習(xí)算法基于所述HST統(tǒng)計模型對數(shù)據(jù)訓(xùn)練集進行訓(xùn)練，構(gòu)建監(jiān)控模型，并通過測試集對生成的監(jiān)控模型進行測試。