[发明专利]基于BIM的桥梁碰撞定位和告警方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于BIM的桥梁碰撞定位和告警方法，其包括：根据桥梁设计数据和/或施工数据建立桥梁BIM，确定安装在桥梁上的监测雷达在桥梁BIM中对应的虚拟位置；获取安装在桥梁上的激光雷达监测的实时船体监测信号，根据实时船体监测信号测算船与桥梁发生碰撞事故的碰撞位置；计算碰撞位置与桥梁上的监测雷达安装位置的距离，通过距离与监测雷达在桥梁BIM中虚拟位置，定位碰撞位置对应桥梁BIM中的虚拟位置并进行标记；在所述标记点设置监测到碰撞前后的视频片段。本发明还提供一种基于BIM的桥梁碰撞定位和告警装置。本发明实现对发生的碰撞定位、告警，并进行三维直观展示，实现对桥梁的实时监测，方便桥梁日常维护。

技术领域

本发明涉及桥梁信息化管理，尤其涉及基于BIM(建筑信息模型)的桥梁碰撞定位和告警方法及装置。

背景技术

近年来，跨河、海的各种桥梁工程日益增多，这些桥梁的建设极大地便利了陆上交通，促进了当地经济发展，但桥梁作为跨越航道的固定建筑物，客观上也对船舶通航形成了障碍，给船舶航行增加了难度和安全风险。水运是综合运输体系和水资源综合利用的重要组成部分，内河航道的桥梁数量众多，在船舶通行中发生碰撞的概率也显著提升，给航道运输带来了一定的阻碍和限制，同时内河航运的蓬勃发展也使得桥梁安全问题面临严峻的挑战。

因此，研究船舶与桥梁碰撞定位和预警具有重要的价值与意义。BIM是BuildingInformation Model的缩写，即建筑信息模型，以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。现有技术中，尚无结合桥梁BIM的三维直观展示、溯源船舶与桥梁碰撞的位置和事故。

发明内容

本发明实施例提供一种基于BIM的桥梁碰撞定位和告警方法和装置，通过结合桥梁BIM，对发生的碰撞定位、告警，并进行三维直观展示，实现对桥梁的实时监测，方便桥梁日常维护。

本发明一实施例提供了一种基于BIM的桥梁碰撞定位和告警方法，包括：根据桥梁设计数据和/或施工数据建立桥梁BIM，获取安装在桥梁上的雷达位置，并映射到桥梁BIM中对应的虚拟位置；雷达实时监测航道中的船舶数据信号，并将实时监测的船舶数据信号传输至安装在桥梁上的边缘计算节点设备；边缘计算节点设备根据实时监测的船舶数据信号计算船舶通过桥梁的位置处或与桥梁发生碰撞的位置处，将与桥梁发生碰撞的位置处发送给桥梁BIM系统的服务端；桥梁BIM系统的服务端确定与桥梁发生碰撞的位置处与雷达的距离，通过该距离与雷达在桥梁BIM中的虚拟位置，映射出碰撞的位置处在桥梁BIM中对应的虚拟位置，并对碰撞的位置处对应桥梁BIM中的虚拟位置处设置告警标记；桥梁BIM系统的服务端将碰撞的位置处对应桥梁BIM中的虚拟位置处的告警标记发送桥梁BIM系统的客户端用于告警展示。

较佳地，所述雷达实时监测的船舶数据信号，具体包括：利用雷达波往返时间差获得雷达与船舶的距离S，获取每个雷达波信号发射瞬间与桥梁长度方向形成的横向角度α，以及与桥梁长度方向和宽度方向形成平面的纵向角度β，根据距离S和角度α、β得到相对于雷达的船舶数据信号；设雷达为原点的坐标系中，桥梁长度方向为X轴，桥梁宽度方向为Y轴，桥梁高度方向为Z轴，则船舶在X，Y，Z轴上的距离可表示为：

x＝S cosβcosα

y＝S cosβsinα

z＝S sinβ。

较佳地，边缘计算节点设备根据实时监测的船舶数据信号计算船舶通过桥梁的位置处或与桥梁发生碰撞的位置处，具体包括：边缘计算节点设备通过实时计算获取船舶相对于雷达的距离、速度矢量，根据船舶相对于雷达的距离、速度矢量，通过积分得到船舶的运行轨迹；在雷达为原点的平面坐标系(x，y)中，船舶的运行轨迹与桥梁位置相交点，为船舶通过桥梁的位置处或者船舶碰撞桥梁的位置处。