1研究背景现阶段,桥梁施工监控主要以人工进行数据采集,通过纸质资料进行原始数据记录,在内业工作中将各监测数据逐级整理归档,根据归档的资料形成日报、周报、月报等成果资料。现场外业工作时用纸质记录,内业工作时将现场纸质记录整理成电子文档,分析梳理形成报告,整个过程程序烦琐、工作量大、易出错,效率低下。纸质记录、成果等不便于保存和查阅,同时数据的可追溯性差。各项工作成果的系统化差,不便于纵横对比,更不便于施工单位、检测单位和监管单位的信息传递[1]。2系统平台构成2.1App客户端离线采集数据并上传,作为桥梁施工监控数据和施工进度状态数据的唯一来源,主要模块包括基础数据、数据采集、数据管理、数据传输。2.2Web客户端首页:汇总本单位累计及每周/月时间内,对下辖施工桥梁监测工作频次,预警数等信息;对个人参与的桥梁形成一个监控工作快捷入口。桥梁管理:监控所有桥梁基础信息和构建新桥梁实体。项目管理:分为在建项目与完工项目两个项目级目录节点。系统管理:主要分为单位管理、职员管理、单位文件、设备管理及门户管理等。2.3服务端+数据库桥梁施工监控的总数据库、App客户端与Web客户端的全部数据,都需要通过服务端API接口链接数据库读写数据。开发人员考虑后期隧道施工监控的数据结构设计,将桥梁施工监控单独设置一个数据库。3研究目标基于目前行业的桥梁监控单位的工作现状和现行规范的要求,充分结合建设单位的统一管理、施工单位和监理单位以及设计单位的信息查看和资料流转需求,开发公路桥梁施工监控管理系统,实现系统总体架构及页面设计;业务流程标准化设计;建立设备库、人员库及档案管理库平台;字典库与主要监测项提示规则设定;监测成果多维展示和信息协同共享。4项目主要内容4.1系统总体架构及页面设计系统主要由移动终端、业务管理端和云端三部分组成,三者间交互组成如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.014.F001图1系统架构及模块组成4.2业务流程标准化设计结合工程经验对监控主要业务流程进行标准化设计,主要包含构件拆分及测点编号规则标准化、数据采集及记录标准化、数据整理及分析标准化。(1)构件拆分及测点编号规则标准化。实现常规桥梁主要承重构件拆分、测点编号及相应理论控制数据等批量标准化生成。构件拆分规则。主梁悬臂段:跨号+墩号+节段号+后缀;主梁合龙段:跨号+后缀;主梁0#块:墩号+后缀;桥墩:墩号+节段号+后缀;主塔:墩号+节段号+后缀;斜拉索:跨号+墩号+侧号+顺序号+后缀等。构件拆分规则与后面BIM模型完全一致。测点编号及相应控制值数据的批量标准化生成。可根据不同监测项、多构件、多测点批量化生成标准编号;通过与Excel之间的交互使用,批量配置控制点理论数据;各监测项均为单独模块,可根据不同的构件类型,自主化配置构件的监测项。(2)移动终端数据采集及记录标准化。移动终端采集数据根据业务管理端的配置,以相应格式录入部件及构件编号、施工进度、监控日志、监测项目、监测点及理论控制数据等。监测项目主要包括线形、应力、温度及索力。根据不同监测项数据特点设计不同的采集模块,实时进行原始数据的处理,通过与理论计算数据的对比,分析现场判断测试数据准确性,避免返工。原始数据上传业务管理端后,可按公司要求生成标准化格式文件,批量化下载打印、签字后完成原始资料存档。(3)数据整理及分析标准化。设计各监测项成果汇总表、数据监测曲线等,形成标准化文件格式,同类型桥梁可以参照使用,减少数据汇总及整理的工作。可按照不同监测项、不同构件、不同采集时间段等进行批量标准化导出,形成报告中不同模块,为后期桥梁阶段报告的模块化输出提供数据支撑。4.3建立设备库、人员库及档案管理库平台(1)设备库。利用公司现有设备管理平台为基础数据来源,筛选项目部门已借出的设备并实时进行更新,搭建部门级设备库。通过项目现场设备配置实现项目仪器设备管理与使用,现场移动采集端根据不同的监测项选取仪器设备即可,自动生成仪器设备使用记录。设备库管理平台如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.07.014.F002图2设备库管理平台(2)人员库。检测人员档案与账号合并到职员管理模块共同管理,实名制建立人员账号的同时,上传人员相关资料,以形成人员出示资料库,后面可迭代补充。项目检测人员根据需要从职员管理库中完成调入,设置人员角色管理模块,为不同的角色配置不同权限,通过人员角色管理实现检测人员的权限管理。(3)档案管理库。创建目录格式文档管理中心,实现公司级、部门级、项目级、桥梁级档案资料管理,目录树中可自由进行文件的上传、下载、跳转等,实现档案资料的统一管理,方便查阅及溯源。4.4字典库与主要监测项提示规则设定根据桥梁类型、监测项、构件拆分模板、提示方式、公路等级、参建单位、桥梁功能、施工进度状态、监测依据、天气类型等,建立字典知识树。系统初始一套预警规则模板,平台运营方根据实际情况,为各监测项初设规则,例如应力规则1、应力规则2。项目部在建桥梁配置时采用初始规则,可针对应力监测项引用平台配置的应力规则N等[2]。4.5监测成果多维展示和信息协同共享(1)BIM模型展示。建立桥梁施工过程结构信息化模型,监测数据及成果资料集中展示,具体包括桥梁施工进度实时监测、节段监测数据集成与展示、施工阶段信息汇总(浇筑时间、预应力及斜拉索张拉时间等)、中间指令文件下发等。(2)信息协同共享。通过不同参建单位及人员之间的权限分配与管理,实现主要监测成果共享,可由监测人员将采集的数据选择性地直接发送给项目负责人、建设单位和施工单位,避免数据线下流转时间过长。5研发的技术成果5.1项目成果5.1.1桥梁监控管理数据采集及管理应用总体架构(1)数据库与数据结构。建立了基于Mysql的关系型数据库,通过数据库的ACID特性,保证数据一致性、隔离性、持久性。提供了读写分离、主从配置等分布式数据库的特性,可以实现纵向扩展。提供了分用户、分权限访问控制,保证数据库的安全性,数据传输经过加密处理,防止数据泄露,同时提供了丰富的函数,便于开发。(2)前后端技术框架建立。语言:后端Java+前端JavaScript+CSS+html。框架:后端采用springboot作为整体应用框架,mybatis作为数据访问层框架集成进springboot,前端使用vue框架。5.1.2桥梁监控业务流程标准化框架设计将桥梁监控业务流程操作标准化设计,分为三步,第一步将桥梁信息录入网页端,第二步从安卓端获取数据信息,第三步为网页端查看数据并生成记录报表。5.1.3桥梁监控各监测项提示规则的设定建立监测项的超限值数据库,通过网页端页面预设监测项目参数范围,针对不同桥梁可进行调整,实现监测数据采集完成后计算结果的自动判定,对不同超限程度进行不同颜色的标记提醒,辅助工程监测人员对施工情况正确判断、快速反应,避免事故[3]。5.1.4监测成果多维展示和信息协同共享通过建立桥梁BIM模型,将施工进度等信息集成于BIM模型上进行展示,实现施工进度等信息的可视化展示,直观、清晰,满足项目负责人、监测负责人远程管控项目实施进展,不用亲临现场即可判断项目真实情况,进行决策[4]。5.2创新点本系统的设计开发有助于推动公路桥梁施工监控业务信息化、规范化、智能化。(1)智能化管理。系统可同时容纳多个单位的多种角色,实现了数据的点选式操作、数据自动处理、一键式上传,监测结果的记录表和报告一键生成,可有效节约数据流转的时间、档案管理工作的时间,大幅提升工作效率,也实现了数据的高效智能化管理。(2)监测数据库和数据计算提示体系。通过网页端预先设置多个监测项的超限值范围,建立监测数据库。例如,应力值2时,不提示;2应力值4时,黄色标记;4应力值6时,橙色标记;应力值6时,为红色标记。可针对不同桥进行调整范围值,用于移动终端数据采集完成之后自动计算结果的超限值提醒[5]。(3)现场人员、设备的实时管控。首先通过数据采集时间、人员登录信息和照片信息,实现对现场监测人员的有效管控,用于保证数据的真实性。通过录入的设备信息和使用记录台账,实现对设备使用情况、监测数据的真实性、正确性的合理把控。(4)施工进度和多维信息可视化集成展示。将施工监测过程通过BIM的三维模型进行集成展示,更好地把控施工过程。6结语本系统初步建立了桥梁施工监控管理系统框架,监测项相对较少,可以进一步扩展到风速、速度、加速度等监测项,相同的监测项可以参照应用于隧道、道路、交通工程等专业。此外,通过预留智能化监测数据接口,后期能够实现数据自动化采集、管理、分析。
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