[發(fā)明專利]基于BIM的橋梁施工應(yīng)力檢測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110539615.1
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113295312B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉長卿;龐洪賢;王坤;胡卓航;張利民
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵北京工程局集團(tuán)有限公司;中鐵北京工程局集團(tuán)第五工程有限公司
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01K11/3206;G06K17/00
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11369
• 代理人: 孫華

1.基于BIM的橋梁施工應(yīng)力監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：在施工的橋梁上均勻分布若干個監(jiān)測點(diǎn)，每個監(jiān)測點(diǎn)上設(shè)置有RFID標(biāo)簽，無人機(jī)上設(shè)置的RFID讀卡器識別并閱讀所述每個監(jiān)測點(diǎn)的RFID標(biāo)簽后，采用設(shè)置于所述無人機(jī)上的三維激光掃描儀采集所述每個監(jiān)測點(diǎn)的橋梁點(diǎn)云圖像信息數(shù)據(jù)，設(shè)置于無人機(jī)上的光纖光柵傳感器采集所述每個監(jiān)測點(diǎn)的不同溫度T下的波長偏移、監(jiān)測開始時初始溫度S下的基波長；

S2：無線通信模塊將所述S1步驟采集到的數(shù)據(jù)傳輸至控制中心模塊內(nèi)；

S3：所述控制中心模塊內(nèi)的光纖光柵解調(diào)模塊對所述光纖光柵傳感器所采集到的數(shù)據(jù)信號解調(diào)，并輸入至所述控制中心模塊內(nèi)的統(tǒng)計(jì)分析模塊；

S4：所述統(tǒng)計(jì)分析模塊統(tǒng)計(jì)分析施工橋梁的實(shí)時不同溫度下的應(yīng)力動態(tài)變化情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，向綜合預(yù)警模塊發(fā)出指令，綜合預(yù)警模塊根據(jù)指令發(fā)出預(yù)警信號；

S5：綜合預(yù)警模塊將異常數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的閾值進(jìn)行比較，向不同顏色的LED燈發(fā)出亮燈指令，通過發(fā)出不同顏色LED燈進(jìn)行不同預(yù)警提示；

所述S4步驟中，所述統(tǒng)計(jì)分析模塊統(tǒng)計(jì)分析施工橋梁的實(shí)時不同溫度下的應(yīng)力動態(tài)變化情況， 通過構(gòu)建應(yīng)變力-溫度機(jī)械應(yīng)力變化Δε_M計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)，所述Δε_M計(jì)算模型公式如下：

其中，所述Δε_M為溫度導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)變力變化，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁某一監(jiān)測點(diǎn)處的應(yīng)力變化值；所述Δλ為所述光纖光柵傳感器監(jiān)測得到的所述監(jiān)測點(diǎn)的波長偏移，所述λ₀為監(jiān)測開始時所述光纖光柵傳感器監(jiān)測得到的所述監(jiān)測點(diǎn)的基波長；進(jìn)而，所述(Δλ/λ₀)_S為監(jiān)測開始時所述光纖光柵傳感器監(jiān)測得到的所述監(jiān)測點(diǎn)于初始溫度S下的波長偏移率，所述(Δλ/λ₀)_T為所述光纖光柵傳感器監(jiān)測得到的所述監(jiān)測點(diǎn)于溫度T下的波長偏移率；所述κ_ε為溫度導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)變力變化，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁所述監(jiān)測點(diǎn)的應(yīng)力改變的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)；所述為溫度為T時的溫度改變導(dǎo)致的所述監(jiān)測點(diǎn)的應(yīng)力改變的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)；所述α_conc為施工橋梁的水泥所導(dǎo)致的光波折射率變化系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BIM的橋梁施工應(yīng)力監(jiān)測方法，其特征在于，所述S5步驟中若監(jiān)測數(shù)據(jù)介于最小閾值與預(yù)警閾值之間，說明監(jiān)測數(shù)據(jù)正常，則所述綜合預(yù)警模塊向綠色LED燈發(fā)出亮燈指令，綠色LED燈發(fā)出綠色光；

若監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警閾值，表明此時此處監(jiān)測點(diǎn)達(dá)到預(yù)警值，則所述綜合預(yù)警模塊向黃色LED燈發(fā)出亮燈指令，黃色LED燈發(fā)出黃色光，向施工人員提出警示，若要保證施工正常運(yùn)行則要立刻采取措施，避免出現(xiàn)安全事故；

若監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警閾值大于最大閾值，則所述綜合預(yù)警模塊向紅色LED燈發(fā)出亮燈指令，紅色LED燈發(fā)出紅色光，同時綜合預(yù)警模塊及時通知相應(yīng)的管理人員，此刻管理人員可精準(zhǔn)定位故障發(fā)生位置，采取對應(yīng)措施進(jìn)行搶救性修補(bǔ)，同時查明原因，采取糾偏預(yù)案。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于BIM的橋梁施工應(yīng)力監(jiān)測方法，其特征在于，所述通知相應(yīng)的管理人員的方法包括向預(yù)設(shè)手機(jī)號碼發(fā)送報警短信，向管理人員發(fā)送郵件或直接向所述管理人員打電話。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述方法的基于BIM的橋梁施工應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括無人機(jī)、無線通信模塊、控制中心模塊、綜合預(yù)警模塊、不同顏色的LED燈。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于BIM的橋梁施工應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機(jī)上設(shè)置有三維激光掃描儀、光纖光柵傳感器和RFID讀卡器；

所述三維激光掃描儀用于對所述監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的施工橋梁進(jìn)行三維點(diǎn)云成像數(shù)據(jù)采集；

所述光纖光柵傳感器用于采集所述監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的施工橋梁每個監(jiān)測點(diǎn)于不同溫度T下的波長偏移、監(jiān)測開始時所述光纖光柵傳感器監(jiān)測得到的所述監(jiān)測點(diǎn)的基波長；

所述RFID讀卡器用于讀取設(shè)置于所述每個監(jiān)測點(diǎn)上的RFID標(biāo)簽，進(jìn)而對該監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集或成像。