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寫過論文的朋友都知道，對于創(chuàng)新點的描述，若是能用上“新一代”這個詞，通常都會被告知要三思、慎重，所以當(dāng)我見到這篇文獻的時候：
我的內(nèi)心對“怎樣一個next generation”的工作可以發(fā)表在這樣一個土木工程2區(qū)SCI的期刊(中科院JCR分區(qū))，表示深深地好奇。 首先一看作者信息，就知道來者不善： 這是一個由英國、美國、德國、以色列多個科研機構(gòu)合作的跨國項目，致力于研發(fā)一款面向未來的橋梁管理與檢測平臺。 問題的提出要想知道“下一代”指的是什么，首先得看目前在橋梁管理工作中遇到了哪些問題。 以公路橋梁為例，橋梁竣工之后，其日常的管理、維護、檢測就交給了甲方的養(yǎng)護部門來完成，這就容易產(chǎn)生一些問題：
然而，目前橋梁管理養(yǎng)護部門采用的橋梁管理專家系統(tǒng)，通常無法與實際橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行實時聯(lián)動，也很難出具一份語義豐富、內(nèi)容詳實的評估報告。 于是，歐盟的Infravation項目決定提出一個創(chuàng)新性的解決方案(Innovative solutions) SeeBridge SeeBridge的全稱是： Semantic Enrichment Engine for Bridges，由于我沒有查到相對應(yīng)的中文資料(項目沒有引入國內(nèi)，該團隊也沒有中文說明)，我就暫且把Semantic Enrichment(直譯為語義豐富)理解成“內(nèi)涵豐富”了。 作為一個內(nèi)涵豐富的橋梁管養(yǎng)系統(tǒng)，它的目標(biāo)是做到橋梁結(jié)構(gòu)的快速智能檢測和評估。 主要創(chuàng)新點包括兩部分內(nèi)容：
SeeBridge是如何工作的如果你擁有了一套SeeBridge系統(tǒng)，那么建立起來的橋梁檢測系統(tǒng)是這樣的： 1.首先是采集數(shù)據(jù)，這是一切橋梁檢測工作的基礎(chǔ)。不過與眾不同的是，SeeBridge采用的是遠程監(jiān)控方法來獲取數(shù)據(jù)。用到的技術(shù)包括：激光鐳射3D掃描技術(shù)和視覺測量技術(shù)。通過這兩種技術(shù)，可以實現(xiàn)獲取橋梁實際結(jié)構(gòu)的三維模型(原始數(shù)據(jù)是一對散點，稱為point cloud)。當(dāng)然如果橋梁在設(shè)計階段已經(jīng)有了BIM模型，就無需再重新生成了，此時這些point cloud的貢獻，則是獲取橋梁運營過程中的結(jié)構(gòu)變形，這就與前幾天介紹的馮東明博士的成果有些類似了。 關(guān)于視覺測量技術(shù)，即如何通過計算機圖像處理，將平面照片轉(zhuǎn)換為三維模型，推薦下面的這段科普視頻，相當(dāng)精彩： 2.運行橋梁對象檢測和分類系統(tǒng)，軟件通過分類算法，對在第一階段中獲取的模型數(shù)據(jù)進行自動識別，把模型按照幾何形狀和邊界條件等要素分解成不同橋型、不同構(gòu)件——這項工作很重要，因為某一種橋型可以分解為特定的典型構(gòu)件，而典型構(gòu)件的受力狀態(tài)通常是相似的，是可以與現(xiàn)有橋梁“知識庫”中的構(gòu)件進行類比的。 3.將3D模型按照正向鏈接規(guī)則，轉(zhuǎn)換為BIM模。對于沒有BIM模型資料的橋梁來說，這個環(huán)節(jié)是很有想象力的工作。因為通過監(jiān)測到的有限數(shù)據(jù)點，得到數(shù)據(jù)量非常豐富的BIM模型是很困難的工作。要知道BIM模型可不只是三維外觀啊，還有內(nèi)部配筋等非常多的細(xì)節(jié)。因此項目組建立了非常可觀的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，類似于咱們設(shè)計中常用的標(biāo)準(zhǔn)圖。但并不是所有橋梁都是按照標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計的啊，可能也正是如此，文中提到的數(shù)據(jù)庫也只提到了梁橋和板橋這兩種橋型。 4.在BIM模型的基礎(chǔ)上，利用損傷識別工具進行對結(jié)構(gòu)的檢測、分類和評估。通過前面1~3步的工作，應(yīng)該說此時的BIM模型是真正與實際結(jié)構(gòu)等效的數(shù)據(jù)集，因此對結(jié)構(gòu)裂縫、結(jié)構(gòu)風(fēng)化、露筋、鋼筋腐蝕、水泥散落、凍融破壞等損傷的識別，都可以通過對BIM模型的數(shù)據(jù)處理來實現(xiàn)。 Infravation是什么機構(gòu)SeeBridge的背后，是歐盟Infravation基金的支持。建立Infravatio金的背景，是歐洲（及全球）的交通部門正面臨越來越嚴(yán)峻的，來自交通量增長與減少擁堵之間的矛盾以及交通維護服務(wù)的挑戰(zhàn)，并實現(xiàn)環(huán)境和社會目標(biāo)。在當(dāng)前的經(jīng)濟環(huán)境下，目前是道路基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新絕對必要的時候，在不影響質(zhì)量的情況下盡可能地降低成本。 因此，歐盟2014年建立了Infravation基金，用來匯集來自荷蘭，丹麥，法國，德國，冰島，以色列，意大利，挪威，西班牙，瑞典，美國和歐盟的資金整合到一個共同的跨國研究框架中，以資助聯(lián)合研究項目。旨在開發(fā)交通基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)新項目，解決歐盟委員會關(guān)于智能交通，綠色交通和綜合交通白皮書中確定的挑戰(zhàn)。其目標(biāo)是通過針對新建和現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的解決方案，實現(xiàn)為用戶/經(jīng)濟/社會提供高服務(wù)水平的高質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施。2014年初次籌資達到900萬歐元。 Infravation基金由歐洲國家公路研究實驗室論壇(Forum of European National Highway Research Laboratories, FEHRL)協(xié)調(diào)，項目組由DRD的Finn Thogersen和瑞典交通管理局(TRAFIKVERKET)的Johan Jonsson博士共同主持。 幾個腦洞BIM的核心是信息，可不僅僅是三維模型！BIM技術(shù)近十年來在國內(nèi)蓬勃發(fā)展，但其在橋梁工程領(lǐng)域最廣泛的用途，無外乎做方案對比/方案展示介紹、施工過程動畫、施工組織設(shè)計，真的是把BIM當(dāng)3D max用的。 因此SeeBridge算是給我們開闊了思維：BIM的本質(zhì)是一組數(shù)據(jù)，而且是盡可能包含橋梁一切信息的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行深度挖掘，才是把BIM變?yōu)樯衿鞯牟欢ㄩT。 既然SeeBridge拋出了這樣一個話題，我們不放多開幾個腦洞： 通過激光掃描和視覺測量技術(shù)建立橋梁三維模型的技術(shù)，應(yīng)該可以繼續(xù)發(fā)展，并將其裝載到無人機上。無人機通過激光定位和陀螺儀實現(xiàn)自身在三維空間內(nèi)的實時坐標(biāo)更新，再通過近距離的激光掃描，獲取更精確的數(shù)據(jù)，利用無線信號傳輸技術(shù)，將point cloud傳輸給工作站，并立即建模，再把數(shù)據(jù)鏈返回給無人機，利用無人機上搭載的損傷探測系統(tǒng)(可以是視覺識別系統(tǒng)，也可以是超聲波探傷系統(tǒng))進行檢測。最好是整個系統(tǒng)都能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳送與反饋，這應(yīng)當(dāng)可以算是一種高級的玩法。 既然核心是數(shù)據(jù)傳輸，那就可以實現(xiàn)全國橋梁甚至路網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，加強對超載車輛的監(jiān)管，從根本上改善橋梁結(jié)構(gòu)的服役環(huán)境。 還可以制作APP，或者與智能汽車系統(tǒng)建立物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，讓車輛提前感知橋梁的工作狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測到橋梁有結(jié)構(gòu)風(fēng)險，則提前給駕駛員報警——這樣就可以避免粵贛高速公路河源段匝道橋垮塌事故中那第四輛無辜大貨車的悲劇。 更重要的是，搜集起來各種橋型在各種作用條件下的服役期間結(jié)構(gòu)響應(yīng)和狀態(tài)大數(shù)據(jù)，可以改善設(shè)計??！ |
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