CN109753745A - 一种基于bim及物联网技术的道路检测及评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法，所述方法包括以下步骤：定义道路相关属性并赋值，运用矩阵论，建立基于BIM和马尔科夫链的三维数字化信息模型；基于预定规则确定道路损坏等级判断模型；通过物联网技术检测道路相关参数，将相关参数输入到所述三维数字化信息模型和道路损坏等级判断模型中；根据道路的损坏等级改变信息模型中的不同参数，再输入到三维数字化信息模型模拟出修护后的道路检测结果，对养护和治理后的道路再次进行数据采集、验证。本发明结合道路全生命周期的时间跨度，将道路检测方法与成果通过三维时空体系来体现，更加科学化与丰富化，同时根据道路损坏等级的高低能够更清楚地了解道路的整体情况。

Description

一种基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法

技术领域

本发明涉及道路检测领域，特别是指一种基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，道路施工项目日益增多，道路里程数日益增加，随之而来的道路检测也逐渐增多，对道路检测的实时性与准确度要求亦相应提高。近年来，随着科学技术的进步，物联网技术的发展，传感器模型开始进入道路检测的平台，同时BIM这一三维建筑信息工程模型也被开始运用在不同的工程设计当中。

目前，传感器模型已经在道路检测中运用，例如传感器的路面平整度检测——车辆对路面的反应测定，即测出车辆对路面纵断面变化的力学响应，然后对测出的力学响应进行数学分析得出平整度指标；路基压实度智能检测——对压实度、振动频率、压路机运行速度及压路区域图做出准确测定，并且以cmv输出(cmv是国际对压实度评定标准的一种参数，通过系数拟合，可以方便显示为用户***台的基压实度检测仪ICCC；弯沉值检测——采用标准质量的重锤,对道路路面进行冲击，在荷载的作用下使传感器能够实现对路面表面瞬间产生的变性进行记录，从而实现对路面弯沉值的测定和记录，其操作流程均严格通过计算机自动控制，从而保证该技术对道路弯沉值的测量，具有一定的动态弹性和准确性。但目前传感器模型对数据的检测，存在两方面的弊端，一是测量数据一般来源于道路施工项目刚完工时，受限于经济因素制约，较少有道路全过程寿命周期的检测数据，检测较多用于衡量道路施工项目的合格达标与否；二是受限于道路施工项目的既有完成结果，检测较多只能得到最终结果的判定，却难以具体分析造成差异化的不同因素，例如若稍微改变不同级配材料的厚度，对压实度等检测结果将会产生较大的影响。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法，结合道路全生命周期的时间跨度，将道路检测方法与成果通过三维时空体系来体现，更加科学化与丰富化，同时根据道路损坏等级的高低能够更清楚地了解道路的整体情况。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法，所述方法包括以下步骤：

S1：定义道路相关属性并赋值，运用矩阵论，建立基于BIM和马尔科夫链的三维数字化信息模型；

S2：基于预定规则确定道路损坏等级判断模型；

S3：通过物联网技术检测道路相关参数，将相关参数输入到所述三维数字化信息模型和道路损坏等级判断模型中；根据三维数字化信息模型对检测到的相关参数进行分析，呈现道路的检测结果；基于道路损坏等级判断模型对检测到的数据进行处理，判断道路的损坏等级；

S4：根据道路的损坏等级改变信息模型中的不同参数，再输入到三维数字化信息模型模拟出修护后的道路检测结果，确定最佳道路养护及预防治理方案，对养护和治理后的道路再次进行数据采集、验证。

优选地，所述步骤S1中定义道路相关属性并赋值包括：对平侧石规格、道牙高度、路拱、坡度类型等属性进行定义赋值。

优选地，所述步骤S3中通过物联网技术检测道路相关参数包括：通过不同类型的传感器检测路基压实度、平整度、弯沉值。

优选地，所述步骤S2中基于预定规则确定道路损坏等级判断模型包括：建立关于路基压实度、平整度、弯沉值三个变量的判断函数，并设置各个道路损坏等级所对应的函数值区间。

优选地，所述步骤S3中基于道路损坏等级判断模型对检测到的数据进行处理，判断道路的损坏等级包括：将检测到的路基压实度、平整度、弯沉值三个变量值代入判断函数计算函数值，根据所述函数值所在的区间判断道路损坏等级。

本发明提供的基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法，结合道路全生命周期的时间跨度，将道路检测方法与成果通过三维时空体系来体现，更加科学化与丰富化，同时根据道路损坏等级的高低能够更清楚地了解道路的整体情况。

通过参照以下附图及对本发明的具体实施方式的详细描述，本发明的特征及优点将会变得清楚。

附图说明

图1是本发明基于BIM的道路检测的示意图；

图2是本发明基于BIM的道路廊道检测示意图；

图3是本发明传感器智能检测示意图；

图4是本发明道路检测及评估方法流程示意图；

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

道路全过程寿命周期检测从道路设计的初始阶段就考虑寿命周期中道路使用的影响及车辆行驶等各方面属性的联系，以达到最优的道路使用性能与行驶体验，全寿命周期检测会产生大量的数据和信息，它们都将存储到物联网的数据库中，科学的数据管理可以保证数据的一致性和共享性，BIM通过最有效地利用和分析数据，进行三维信息工程模型的建设，形成完整的道路全过程寿命周期检测方法。

如图1和图2所示，BIM通过三维的数字化信息模型，能够全方位的展示道路的结构与层次等综合信息，可以利用BIM技术的自身的性能和优势，对自定义的参数进行全面的组建，即使参数复杂化，也可以利用BIM技术进行简化，并且对每项建筑道路交通建设工程进行详细的描述。其中，如图1示出了基于BIM的某市政道路的检测结果呈现示意图。图2示出了某道路廊道检测示意图，可以分析道路路基、路面层结构的相关组成信息。

通过图1、图2所展示的BIM三维模型，得到最全面的道路元素信息，对多项元素进行多维的交叉分析，运用矩阵论的方法，建立马尔科夫链时空模型并将数据输入到智能检测***中，再辅以传感器模型的智能道路检测模拟，得到道路全过程寿命检测数据。

图3示出了传感器智能检测示意图。其中不同类型的传感器包括路基压实度传感器、平整度传感器、弯沉值传感器，不同类型的传感器所检测的内容如下表1-3所示。

表1：路基压实度传感器模型检测表

表2：平整度传感器模型检测表

表3：弯沉值传感器模型检测表

图4是本发明道路检测及评估方法流程示意图。本实施例提供的基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法包括以下步骤：

S1：定义道路相关属性并赋值，运用矩阵论，建立基于BIM和马尔科夫链的三维数字化信息模型。

本步骤中，定义道路相关属性并赋值包括：对平侧石规格、道牙高度、路拱、坡度类型等属性进行定义赋值。BIM和马尔科夫链模型均为建筑领域中常见的模型，工程技术人员可以采用现有的技术手段建立基于BIM和马尔科夫链的三维数字化信息模型，具体过程此处不再赘述。

S2：基于预定规则确定道路损坏等级判断模型。

本步骤中，基于预定规则确定道路损坏等级判断模型包括：建立关于路基压实度、平整度、弯沉值三个变量的判断函数，并设置各个道路损坏等级所对应的函数值区间。例如，建立如下的判断函数：

F(x)＝(A(路基压实度)+B(平整度)+C(弯沉值))*D(道路类型值)，其中A、B、C为加权系数，A+B+C＝1，道路类型值为根据道路类别设置的值，对快速路/主干路、次干路、支路及小路分别设置不同的道路类型值。

设置各个道路损坏等级所对应的区间，具体可以如下表所示：

道路损坏等级	函数值区间
		等级1	[a，b]
等级2	[c，d]
		等级3	[e，f]
……	……

例如，当判断函数F(x)的值落在区间[a，b]内时，道路损坏等级为1级，当F(x)的值落在区间[c，d]内时，道路损坏等级为2级，以此类推，可以判断出不同的道路所属的损坏等级。

可以理解，上述的判断函数F(x)的设置只是一个示例，本领域工程技术人员可以根据实际的经验设计出符合需求的不同类型的函数，损坏等级的严重程度也可以根据不同类型的函数值来确定，例如将弯沉值设置为检测值与规范值的差值等，本发明对此不作任何限制。

S3：通过物联网技术检测道路相关参数，将相关参数输入到所述三维数字化信息模型和道路损坏等级判断模型中；根据三维数字化信息模型对检测到的相关参数进行分析，呈现道路的检测结果；基于道路损坏等级判断模型对检测到的数据进行处理，判断道路的损坏等级；

本步骤中通过物联网技术检测道路相关参数包括：通过不同类型的传感器检测路基压实度、平整度、弯沉值。基于道路损坏等级判断模型对检测到的数据进行处理，判断道路的损坏等级包括：将检测到的路基压实度、平整度、弯沉值三个变量值代入判断函数计算不同道路类别的道路的函数值，根据所述函数值所在的区间判断道路损坏等级。例如，如步骤S2中所示的，当判断函数F(x)的值落在区间[a，b]内时，道路损坏等级为1级，当F(x)的值落在区间[c，d]内时，道路损坏等级为2级，以此类推，可以判断出不同的道路所属的损坏等级。

S4：根据道路的损坏等级改变信息模型中的不同参数，再输入到三维数字化信息模型模拟出修护后的道路检测结果，确定最佳道路养护及预防治理方案，对养护和治理后的道路再次进行数据采集、验证。

本步骤中，由于道路的损坏等级是通过函数值所属的区间来确定的，因此工程技术人员根据道路的损坏等级可以确定出某个参数需要改变的程度大小，即可以确定出某个参数是否需要大幅度的改变，还是仅需要较小幅度的改变。然后将改变后的不同参数，再次输入到三维数字化信息模型中，模拟出修护后的道路检测结果，确定最佳道路养护及预防治理方案。在对道路进行养护后，可以对养护和治理后的道路再次进行数据采集、验证，从而实现了对道路全过程生命周期的完整检测，在实用性上更加科学，能有效的对道路损坏等自然情况采取合理的预防治理措施。

本发明提供的基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法，结合道路全生命周期的时间跨度，将道路检测方法与成果通过三维时空体系来体现，更加科学化与丰富化，同时根据道路损坏等级的高低能够更清楚地了解道路的整体情况。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：定义道路相关属性并赋值，运用矩阵论，建立基于BIM和马尔科夫链的三维数字化信息模型；

S2：基于预定规则确定道路损坏等级判断模型；

S3：通过物联网技术检测道路相关参数，将相关参数输入到所述三维数字化信息模型和道路损坏等级判断模型中；根据三维数字化信息模型对检测到的相关参数进行分析，呈现道路的检测结果；基于道路损坏等级判断模型对检测到的数据进行处理，判断道路的损坏等级；

S4：根据道路的损坏等级改变信息模型中的不同参数，再输入到三维数字化信息模型模拟出修护后的道路检测结果，确定最佳道路养护及预防治理方案，对养护和治理后的道路再次进行数据采集、验证。

2.根据权利要求1所述的基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法，其中，所述步骤S1中定义道路相关属性并赋值包括：对平侧石规格、道牙高度、路拱、坡度类型等属性进行定义赋值。

3.根据权利要求1所述的基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法，其中，所述步骤S3中通过物联网技术检测道路相关参数包括：通过不同类型的传感器检测路基压实度、平整度、弯沉值。

4.根据权利要求1所述的基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法，其中，所述步骤S2中基于预定规则确定道路损坏等级判断模型包括：建立关于路基压实度、平整度、弯沉值三个变量的判断函数，并设置各个道路损坏等级所对应的函数值区间。

5.根据权利要求1所述的基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法，其中，所述判断函数为：

F(x)＝(A(路基压实度)+B(平整度)+C(弯沉值))*D(道路类型值)，其中A、B、C为加权系数，A+B+C＝1，道路类型值为根据道路类别设置的值。

6.根据权利要求1所述的基于BIM及物联网技术的道路检测及评估方法，其中，所述步骤S3中基于道路损坏等级判断模型对检测到的数据进行处理，判断道路的损坏等级包括：将检测到的路基压实度、平整度、弯沉值三个变量值代入判断函数计算不同道路类别的道路的函数值，根据所述函数值所在的区间判断道路损坏等级。