[發明專利]一種基于BIM的道路壓實同步監控及反饋控制系統

在審

• 申請號: 202110269387.0
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112988510A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 馬濤;韓濤;方周;馬源
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F11/30
• 分類號: G06F11/30;G06F16/25;G06T17/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 馬嚴龍

本發明提供一種基于BIM的道路壓實同步監控及反饋控制系統，包括：數據感知系統，數據傳輸管理系統，BIM實時監控可視化系統，壓實反饋控制系統和壓實機械調節控制系統。本發明基于連續壓實控制技術研究，借助了BIM技術強大的三維可視化能力，建立三維同步模擬監控及反饋控制系統，實現對壓實數據、壓實軌跡、壓實遍數、壓實質量分布狀態的實時監控與計算分析，同時建立壓實質量反饋和控制系統，實現對壓實機械工作參數的自動化反饋調節控制，有力推動實現公路的精細化建設，提高施工信息交互效率，保證壓實施工的最終質量。

技術領域

本發明設計到道路建設智能化施工技術領域，尤其涉及到一種基于BIM的道路壓實同步監控及反饋控制系統。

背景技術

道路建設施工中壓實工序最終重要的環節之一，國內外的工程實踐和試驗研究都早已證明，在路基路面結構層施工時，必須采用施工機械進行認真壓實，這樣才能提高路基、路面結構層和路面整體的強度，增加其穩定性，以便減少甚至避免路面可能產生的多種早期損壞現象，從而大大提高路面的使用性能和使用壽命。為了確保道路壓實質量滿足規定要求，采用合適有效的壓實度檢測方法是監控壓實質量的重要手段。

傳統的壓實質量檢測方法（如環刀法、灌砂法等）存在抽樣點有限、檢測具有滯后性等不足，難以實時向技術及管理人員反饋出當前壓實區域的壓實質量狀態信息，不能實現實時全面連續地壓實質量檢測與評價，無法滿足更高質量的道路建設需求。

與此同時，隨著計算機技術的快速發展，BIM（Building Information Model）技術在工程領域中得到了廣泛推廣和應用。基于BIM模型的三維參數化特性，若將BIM技術應用到工程施工作業中，則能夠為施工過程提供一個良好的可視化、可開發的數字反饋表達環境，顯著提高信息的可視化水平。

因此，在日益增加的交通荷載作用下，為了更好的適應未來的交通環境，本發明基于連續壓實控制技術，實現一種實時、快速、全面的壓實質量檢測方法，同時借助BIM技術強大的模型三維可視化功能與參數化特性，設計開發道路壓實實時同步監控與反饋控制系統，以此實現公路的精細化建設，確保施工的最終質量滿足要求。

發明內容

針對現有道路建設工程中壓實質量檢測技術具有的檢測點有限、檢測時間滯后，以及質量檢測結果的反饋缺乏實時性，反饋形式可視化水平較低的問題，本發明提供一種基于BIM的道路壓實同步監控及反饋控制系統，基于連續壓實控制技術研究，借助BIM技術強大的三維可視化能力，對道路壓實過程和壓實狀態進行三維同步可視化模擬，實現對壓實數據、壓實軌跡、壓實遍數、壓實質量分布狀態的實時監控與計算分析，同時建立壓實質量反饋和控制系統，實現對壓實機械工作參數的自動化反饋調節控制，以保證壓實作業實現最佳壓實效果。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種基于BIM的道路壓實同步監控及反饋控制系統，包括：

數據感知系統，用于采集壓實現場區域定位信息，實時采集現場壓路機施工參數與振動響應，以及壓路機定位數據；

數據傳輸管理系統，用于實時連接各系統模塊，實現系統模塊間的數據傳輸、交互與存儲；

BIM實時監控可視化系統，用于構建道路及壓實機械的BIM三維可視化模型，在系統平臺中提供現場施工作業的數字化三維施工模擬環境，實現對壓實過程的同步可視化模擬，并對道路模型的壓實質量結果進行參數關聯，實現對壓實過程及壓實質量實時監控；

壓實反饋控制系統，用于對當前的壓實質量進行分析計算，并針對當前壓實質量及其分布，在BIM平臺中自動生成壓實作業的施工參數連續反饋調節方案，同步控制現場壓實機械進行參數調節。

壓實機械調節控制系統，用于接收反饋調節方案參數信息，轉換為系統數字信號，實時連續調整現場壓實機械前進速度、激振頻率和幅值。

作為更進一步的優選方案，數據感知系統，包括傳感器裝置、GPS/北斗定位模塊和傳感器接收終端。