基于BIM技术和物联网的智能化梁场实时监测与预警系统研究

基于BIM技术和物联网的智能化梁场实时监测与预警系统研究

董成斌  秦建宏  纪成

中铁九局集团第二工程有限公司

摘要

本文旨在研究基于BIM技术和物联网的智能化梁场实时监测与预警系统。首先设计了智能化梁场实时监测系统的功能和实施步骤，重点探讨了BIM技术和物联网在梁场实时监测中的作用和应用。另外结合预警模型的构建，分析了基于BIM技术和物联网的预警系统的实施与功能测试。通过本文的研究，可以为梁场实时监测与预警系统的设计和实施提供参考和指导。

关键词：BIM技术、物联网、智能化梁场实时监测、预警系统

1、智能化梁场实时监测系统的设计和实施

1.1 BIM技术在梁场实时监测中的作用

(1) BIM技术在梁场实时监测中的数据收集和管理

BIM技术能够实现对梁场监测数据的全面收集和管理，通过建模的方式将各种数据整合到一个统一的平台上。通过BIM模型，可以建立针对梁场监测的数据模型，包括梁场结构、传感器数据、设备状态等信息。这样可以实现对梁场监测数据的综合管理和分析。

(2) BIM技术在梁场实时监测中的可视化展示

借助BIM技术，梁场监测数据可以以三维模型的形式进行可视化展示。通过将监测数据与三维模型进行融合，可以直观地展示梁场的状态和监测数据。这不仅方便了对梁场监测数据的理解和分析，还可以帮助工程师和决策者做出更准确的判断和决策。

1.2 物联网在梁场实时监测中的应用

(1) 传感器网络的建设

物联网技术通过建立传感器网络，实现对梁场的实时监测。通过布置传感器节点，可以对梁场的工况、温度、振动等参数进行实时监测。传感器节点将实时获取的数据传输到物联网平台，以供后续的分析和决策使用。

(2) 数据的实时传输和处理

物联网技术能够实现梁场监测数据的实时传输和处理。传感器节点收集到的数据可以通过物联网平台进行实时传输，并在平台进行处理和分析。通过物联网平台，可以实现对梁场监测数据的实时更新和实时分析，有助于及时发现异常情况并采取相应措施。

(3) 故障自动诊断和预测

物联网技术结合机器学习和人工智能算法，可以实现对梁场的故障自动诊断和预测。通过对监测数据的分析和模型训练，可以建立故障预测模型，实现对梁场的故障预测和预警。这将有助于及时采取相应的维修措施，避免梁场出现严重事故。

1.3 智能化梁场实时监测系统的功能设计和实施步骤

(1) 功能设计

在设计智能化梁场实时监测系统时，需要考虑系统的功能需求。根据实际情况和监测任务的需求，确定系统需要具备的功能，如数据采集、数据处理、数据存储、数据展示等功能。同时，还可以根据实际情况，确定系统的扩展性和可定制化程度。

(2) 系统实施步骤

系统实施的步骤主要包括需求分析、系统设计、系统开发和系统测试等阶段。需要对梁场监测的需求进行详细分析，确定系统的功能和性能要求。然后，根据需求分析结果设计系统的整体架构和模块功能。接下来，进行系统的开发和编码工作，实现系统的各种功能和模块。对系统进行测试验证，确保系统的性能和稳定性。

2、基于BIM技术和物联网的预警系统分析

2.1 预警模型的构建

在智能化梁场实时监测系统中，预警模型的构建是非常关键的一步。以下将介绍基于BIM技术和物联网的预警模型的构建过程。

确定预警的目标和指标。根据梁场实时监测的需求和梁场施工的特点，可以确定一些关键的预警指标，如梁的倾斜度、变形量、应力等。

接着收集实时的数据来支持预警模型的构建。通过BIM技术和物联网技术，可以实时获取梁场的相关数据，如传感器数据、图像数据等。这些数据将作为预警模型的基础。

然后选择适当的预警算法来构建预警模型。预警算法可以基于统计学、机器学习等方法进行选择。根据梁场实时监测的需求和数据的特点，可以选择合适的算法来构建预警模型。

对预警模型进行验证和优化。通过与实际数据进行比较，可以评估预警模型的准确性和可行性。如果模型存在一定的误差，可以通过优化算法和参数来改进预警模型的效果。

2.2 预警系统的实施与功能测试

在完成预警模型的构建后，需要将其应用于实际的梁场实时监测系统中。本节将介绍预警系统的实施和功能测试的过程。

将预警模型与实时监测系统进行集成。通过BIM技术和物联网技术，可以将预警模型与传感器数据进行实时的交互和更新。这样，预警系统就能够实时地监测梁场的状态并进行预警。

接着对预警系统进行功能测试。通过模拟梁场的实际情况，可以测试预警系统是否能够准确地进行预警。同时，也可以测试预警系统的响应时间和稳定性等性能指标。

将预警系统应用到实际的梁场中，并对系统进行实时监测。通过与实际情况进行比较，可以评估预警系统的效果和准确性。如果系统存在一定的问题，可以进行调整和优化，以提高预警系统的性能。

2.3 预警系统的效果分析和改进方案

在实施预警系统一段时间后，需要对其效果进行分析。以下将对基于BIM技术和物联网的预警系统进行效果分析，并提出改进方案。

通过对多个梁场的监测数据进行分析，可以得出预警系统的准确性和实用性。同时通过对比实际状况和预警结果来看系统的具备一定的预测能力。

接着针对预警系统存在的问题。可以通过对系统的设计、算法和参数等方面的改进，可以提高预警系统的准确性和稳定性。同时还可以针对特定的应用场景进行定制化的改进，并优化系统的用户界面和交互方式。

结束语

综合以上内容，本论文通过对BIM技术和物联网的背景和应用分析，以及智能化梁场实时监测与预警系统的构建和功能测试，提出了一种基于BIM技术和物联网的完整方案。该方案为智能化梁场实时监测与预警系统的研发和实际应用提供了有益的参考和指导。然而，预警系统的改进仍有待进一步探索和优化。在未来的研究中，应加强对模型算法和数据采集的研究，以提高系统的预测能力和灵敏性。本文为智能化梁场实时监测与预警系统的应用提供了科学、可行的解决方案，有望为建筑行业带来巨大的价值和效益。

参考文献

[1] 马俊文,王桓.促进BIM技术与物联网技术融合的智慧工地建设研究[J].建筑·建材·装饰, 2022(014):000.

[2] 汤国军.基于BIM技术与物联网技术的高大模板支撑体系的施工管理探究[J].福建建材, 2023(4):97-99.

[3] 彭镇东,彭岸,易强,等.基于物联网与BIM交互技术的大型预制梁场运维管理[J].中国设备工程, 2018(4):2.