一种基于BIM的公路工程巡检处理方法和系统与流程

一种基于bim的公路工程巡检处理方法和系统
技术领域
1.本发明涉及公路工程信息化管理，尤其涉及一种基于bim的公路工程巡检处理方法和系统。


背景技术：

2.公路工程的巡检是保护公路安全、服务公众出行、加强队伍自身建设的有效管理手段。通过公路工程的巡检，对公路情况进行实时全面的了解，以便及时发现和处理问题。传统的公路巡检是根据桩号逐一找出沿线设施的位置，由于检验流程及设备有限性、巡检人员主观性，不能确保巡检检查的质量，很难对巡检人员的工作质量和所采集的数据做出准确、定性的评估。而且使用纸记录方式巡检速度慢，资料难于保存，查询困难。另外，由于公路工程是一种线性工程，随着施工进度的不断推进，工程规模和工作面越拉越大，在保证一定巡检频率的情况下，人力成本的投入会越来越大；若降低工程巡检频率来节约成本，则必然会增加工程项目的安全隐患和质量隐患，这些隐患若不及时处理，则可能导致更大的安全或者质量隐患。
3.随着科技的发展，车载巡检设备、无人机也被逐步运用于公路工程的巡检中。现有技术中无人机在巡航过程中拍摄高速道路视频传输到地面站台，至少存在以下问题：1、难以实现连续长距离巡检作业，无人机信号传输控制距离受限；2、视频数据较大，传输成本高，导致现场直播无人机视频画面卡顿、延迟等现象较为突出；3、场景受限较多。
4.综上， 如何结合bim在不同场景下选择合适的巡检方式辅助公路工程巡检，避免采取某种单一巡检方式带来的缺陷，可有效匹配巡检方式、巡检路径及巡检需求，提高公路工程的巡检效率、安全和质量，是值得研究的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种基于bim的公路工程巡检处理方法和系统，将公路工程巡检方式的选择与bim有效地结合起来，解决了单一公路工程巡检方式带来的各种的弊端，可有效匹配巡检方式、巡检路径及巡检需求，提高公路工程的巡检效率、安全和质量。
6.本发明实施例提供了一种基于bim的公路工程巡检处理方法，包括以下步骤：巡检控制客户端设置本次巡检请求并发送给bim服务器；bim服务器根据巡检请求中的巡检方式选择对应的巡检端，并发送巡检需求和巡检路径至对应的巡检端；巡检端根据巡检需求和巡检路径进行巡检操作，获取巡检结果并上传至bim服务器；bim服务器根据接收的巡检结果，将巡检结果中的病害信息和病害信息所处的地理位置坐标信息与bim构件id进行关联，向巡检控制客户端发送病害信息与关联的bim构件id并在巡检控制客户端界面进行展示。
7.优选地，所述bim服务器根据巡检请求中的巡检方式选择对应的巡检端，并发送巡
检需求和巡检路径至对应的巡检端，进一步还包括：所述bim服务器接收巡检需求、巡检方式和巡检路径，根据巡检需求对巡检方式和巡检路径匹配度进行分析；所述bim服务器将分析得出的巡检方式和巡检路径的匹配情况和需调整内容反馈给巡检控制端进行确认；所述bim服务器根据接收到的确认信息，将确认的巡检路径和巡检需求发送至对应的巡检端。
8.优选地，所述巡检方式包括：无人机巡检、车载巡检和人工巡检，所述根据巡检需求对巡检方式和巡检路径匹配度进行分析，具体包括：当巡检需求为路面病害或交通异常巡检时，获取巡检路径的起始位置和终止位置，选择起始位置至终止位置之间地理位置坐标点串联，巡检路径为坐标串联路径和桩号区间，所述巡检方式为无人机巡检，所述对应的巡检端为无人机巡检端；当巡检需求为上下行车道路面病害巡检时，巡检路径为某段路的上下行车道和桩号区间，所述巡检方式为车载巡检，所述对应的巡检端为车载巡检端；当巡检需求为公路日常巡检时，巡检路径为某路段的上下行车道和桩号区间，所述巡检方式为人工巡检，所述对应的巡检端为人工巡检端。
9.优选地，所述无人机巡检端，具体包括以下步骤：所述无人机巡检端根据接收的巡检路径和巡检需求进行巡检；所述无人机巡检端动态响应所述bim服务器对巡检路径的调整，采集公路工程路面图像信息，识别图像中的病害信息，并依次采用轮廓面积算法和边缘检测算法进行特征提取和度量，向所述bim服务器上传采集的公路工程路面图像信息、病害信息、病害信息所处的地理位置坐标信息；结合所述无人机巡检端的地理位置信息将分类和度量好的病害信息进行精确定位，发送给所述bim服务器用于与公路工程bim对应构件进行关联。
10.优选地，所述车载巡检端，具体包括以下步骤：所述车载巡检端采集路面图像，识别图像中的病害信息并依次采用轮廓面积算法和边缘检测算法进行特征提取和度量；结合所述车载巡检端的地理位置信息将分类和度量好的病害进行精确定位，发送给所述bim服务器用于与公路工程bim对应构件进行关联。
11.优选地，所述车载巡检端还包括获取巡检需求中的巡检路产，所述巡检路产包括路产定位信息和路产路侧信息；根据车载巡检端实时定位信息、所述路产定位信息及所述路产路侧信息生成巡检提示信息。
12.本发明还提供了一种基于bim的公路工程巡检处理系统，包括：巡检控制客户端、bim服务器和巡检端；所述巡检控制客户端，用于设置公路工程巡检的巡检需求、巡检路径和巡检方式，发送巡检请求给所述bim服务器，接收并展示所述bim服务器发送的病害信息与关联的公路工程bim构件id，所述巡检请求包括巡检需求、巡检路径和巡检方式；所述bim服务器，用于根据巡检请求中的巡检方式选择对应的巡检端，并发送巡检路径和巡检需求至对应的巡检端，当接收到所述巡检端发送的巡检结果时，将巡检结果中
的病害信息和病害信息所处的地理位置坐标信息与公路工程bim构件id进行关联，并向巡检控制端发送公路工程病害信息与关联的公路工程bim构件id；所述巡检端根据巡检需求和巡检路径进行巡检，获取巡检结果，向所述bim服务器上传巡检结果，所述巡检结果包括公路工程病害信息和病害信息所处的地理位置坐标信息。
13.优选地，所述巡检控制客户端包括bim展示模块、收发模块和巡检设置模块：其中，所述bim展示模块，用于显示病害信息与关联的公路工程bim构件id；所述收发模块，用于发送巡检请求，以及病害信息与关联的公路工程bim构件的id；所述巡检设置模块，用于设置本次公路工程的巡检需求、巡检路径和巡检方式。
14.优选地，所述bim服务器包括bim数据库、收发模块、巡检处理模块和巡检结果数据库；其中，所述bim数据库，用于存储公路工程bim构件数据信息；所述收发模块，用于接收巡检控制客户端发送的巡检请求和巡检端发送的巡检结果，以及给巡检端发送巡检路径、巡检需求、病害信息与关联的公路工程bim构件id；所述巡检处理模块，用于根据接收的巡检结果，将将巡检结果中的病害信息和病害信息所处的地理位置坐标信息与公路工程bim构件id进行关联；所述巡检结果数据库，用于存储巡检结果中的病害信息，以及病害信息所处的地理位置坐标信息。
15.优选地，所述巡检端包括病害识别模块、收发模块和巡检执行模块；其中，所述病害识别模块，用于采集公路工程路面图像，识别图像中的病害信息；所述收发模块，用于接收bim服务器发送的巡检路径和巡检需求，以及发送巡检结果至bim服务器；所述巡检执行模块，用于根据巡检请求中的巡检方式选择对应的巡检端，进而执行巡检操作，获取巡检结果。
16.本发明提供了一种基于bim的公路工程巡检处理方法及系统，将公路工程巡检方式的选择与bim有效地结合起来，解决了公路工程单一巡检方式带来的各种的弊端，可以有效的匹配巡检方式、巡检路径及巡检需求，提高公路工程的巡检效率、安全和质量。
17.附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
19.图1是本发明实施例一种基于bim的公路工程巡检处理方法流程示意图；图2是本发明实施例一种基于bim的公路工程巡检方式选择判断流程示意图；图3是本发明实施例一种基于bim的公路工程无人机巡检流程示意图；图4是本发明实施例一种基于bim的公路工程车载巡检流程示意图；
图5是本发明实施例一种基于bim的公路工程巡检处理系统结构示意图。
20.具体实施方式
21.为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
22.建筑信息模型(building information modeling，bim)是应用在建筑全生命周期管理的信息模型，其以建筑工程项目的各项相关信息数据为基础，建筑在设计、施工、运营等每个阶段的数据都可储存于bim中，以实现建筑业精细化、信息化管理。bim还可称为其余名称，比如建筑信息化管理(building information management)或者建筑信息制造(building information manufacture)等，本技术不做限定。bim在公路工程的组织管理与可视化展示方面具有强大的优势，利用该优势辅助公路工程巡检，将为公路工程安全快速巡检提供强大的信息支撑。
23.请参阅图1所示，本发明实施例中提供了一种基于bim的公路工程巡检处理方法，具体包括以下步骤：s11：巡检控制客户端设置本次巡检请求并发送给bim服务器；s12：bim服务器根据巡检请求中的巡检方式选择对应的巡检端，并发送巡检需求和巡检路径至对应的巡检端；s13：巡检端根据巡检需求和巡检路径进行巡检，获取巡检结果并上传至bim服务器；s14：bim服务器根据接收的巡检结果，将巡检结果中的病害信息和病害信息所处的地理位置坐标信息与公路工程bim构件id进行关联，向巡检控制客户端发送病害信息与关联的公路工程bim构件id并进行展示。
24.本发明实施例中，可对每个公路工程bim构件设置唯一bim构件id，当实际部件为某段路面时，可按相邻桩号区间、方向、车道来划分具体的公路工程bim构件并对每个bim构件设置唯一bim构件id；且实际部件为某段路面可对应一个或多个bim构件。巡检端通过某
种巡检方式得出巡检结果，将巡检结果中的病害信息和病害信息所处的地理位置坐标信息与公路工程bim构件id进行关联，即根据病害信息及所处地理位置坐标信息中的实际构件属性id与公路工程bim对应的构件id进行关联映射，再调取对应的公路工程bim构件的关联信息得出病害信息与关联的bim构件id，并发送至巡检控制客户端的界面展示。
25.在本实施例中，其中路面病害信息可包括路面病害的类别和/或损坏程度。路面病害的类别可包括路面裂缝、路面坑槽、路面沉陷、沥青路面泛油中的一个或多个，此处不做具体限定。
26.请参与图2,本发明实施例提供了一种基于bim的公路工程巡检方式选择判断流程示意图，即bim服务器根据巡检请求中的巡检方式选择对应的巡检端，并发送巡检需求和巡检路径至对应的巡检端，具体还包括以下步骤：s201：所述bim服务器接收巡检需求、巡检方式和巡检路径，根据巡检需求对巡检方式和巡检路径匹配进行分析；s202：所述bim服务器将分析得出的巡检方式和巡检路径的匹配情况和需调整内容反馈给巡检控制端进行确认；s203：所述bim服务器根据接收到的确认信息，将确认的巡检路径和巡检内容发送至对应的巡检端。
27.在本发明实施例中，巡检端的巡检方式包括无人机巡检、车载巡检和人工巡检三种方式；其中，根据巡检需求对巡检方式和巡检路径匹配进行分析，具体包括三种情形：当巡检需求为路面病害或交通异常巡检时，获取巡检路径的起始位置和终止位置，选择起始位置至终止位置之间地理位置坐标点串联，巡检路径为坐标串联路径和桩号区间，所述巡检方式为无人机巡检，所述对应的巡检端为无人机巡检端；当巡检需求为上下行车道路面病害巡检时，巡检路径为某段路的上下行道和桩号区间，所述巡检方式为车载巡检，所述对应的巡检端为车载巡检端；当巡检需求为公路日常巡检时，巡检路径为某路段的上下行车道和桩号区间，所述巡检方式为人工巡检，所述对应的巡检端为人工巡检端。
28.请参阅图3，本发明实施例提供了一种基于bim的公路工程无人机巡检端流程示意图，包括以下步骤：s301：所述无人机巡检端根据接收的巡检路径和巡检需求进行巡检；s302：所述无人机巡检端动态响应所述bim服务器对巡检路径的调整，采集公路工程路面图像信息，识别图像中的病害信息，并依次采用轮廓面积算法和边缘检测算法进行特征提取和度量，向所述bim服务器上传采集的公路工程路面图像信息、病害信息、病害信息所处的地理位置坐标信息；s303：结合所述无人机巡检端的地理位置信息将分类和度量好的病害信息进行精确定位，发送给所述bim服务器用于与公路工程bim对应构件进行关联。
29.在本发明的一些实施例中，可在无人机上安装由多个小型相机组成的相机阵列、tof(time of flight，飞行时间)相机、激光雷达中至少一种，还安装有必要的gps或北斗定位模块和数据传输模块用于实时定位无人机所处地理位置，以及将获取的各种巡检数据信息传输至bim服务器。在巡检过程中无人机按照巡检路径进行自动巡检，通过相机阵列、tof相机、激光雷达中至少一种方式采集公路工程路面图像数据信息。此外，无人机巡检端是从路面上方进行路面数据的采集，因此可根据需要调整无人飞行器的飞行高度，以通过一次
飞行获取全路面数据，从而可节省路面巡检时间，提高路面数据的获取效率。
30.请参阅图4，本发明实施例一种基于bim的公路工程车载巡检端流程示意图，包括以下步骤：s401：所述车载巡检端根据接收到的巡检路径和巡检内容进行公路工程巡检；s402：所述车载巡检端采集路面图像，识别图像中的病害信息并对病害信息依次采用轮廓面积算法和边缘检测算法进行特征提取和度量；s403：结合所述车载巡检端的地理位置将分类和度量好的病害进行精确定位，发送给所述bim服务器用于与公路工程bim对应构件进行关联。
31.此外，车载巡检端还需获取巡检需求中的巡检路产，其中巡检路产包括路产定位信息和路产路侧信息；根据车载巡检端实时定位信息、所述路产定位信息和所述路产路侧信息生成巡检提示信息。
32.本发明实施例中，当巡检端选择无人机巡检或车载巡检时，通过采集路面图像，识别图像中的病害信息，采用轮廓面积算法和边缘监测算法进行特征提取和度量。其中，轮廓面积算法通过读取图像文件进行自适应分隔，提取图像轮廓并进行标记，再计算图像轮廓面积；而边缘检测首先需要进行图像滤波，接下来利用边缘算子对边缘进行图像增强，其结果可直接当作边缘检测的结果，最后需要设定像素点阈值，对超过阈值的像素点进行突出，对低于阈值的像素点进行屏蔽。综上，通过如上图像处理步骤进行图像病害信息的特征提取和度量。
33.请参阅图5所示，本发明实施例的提供了一种基于bim的公路工程巡检处理系统结构示意图，该系统包括：巡检控制客户端1、bim服务器2和巡检端3。其中，巡检控制客户端1用于设置公路工程巡检的巡检需求、巡检路径和巡检方式，发送巡检请求给bim服务器2，接收并展示bim服务器2发送的病害信息与关联的公路工程bim构件id；其中，巡检请求包括巡检需求、巡检路径和巡检方式；bim服务器2用于根据巡检请求中的巡检方式选择对应的巡检端3，并发送巡检路径和巡检需求至对应的巡检端3，当接收到所述巡检端发送的巡检结果时，将巡检结果中的病害信息和病害信息所处的地理位置坐标信息与公路工程bim构件id进行关联，并向巡检控制端1发送公路工程病害信息与关联的公路工程bim构件id；巡检端3用于根据巡检需求和巡检路径进行巡检，获取巡检结果，向所述bim服务器2上传巡检结果，所述巡检结果包括公路工程病害信息和病害信息所处的地理位置坐标信息。
34.具体地，巡检控制客户端1包括bim展示模块11、收发模块12和巡检设置模块13。bim展示模块11用于显示病害信息与关联的公路工程bim的id；收发模块12用于发送巡检信息及接收巡检结果；巡检设置模块13用于设置本次公路工程的巡检需求、巡检路径和巡检方式。
35.bim服务器2包括bim数据库21、收发模块22、处理模块巡检23和巡检结果数据库24。bim数据库21用于存储公路工程bim构件数据信息；收发模块22用于接收巡检控制客户端1发送的巡检请求和巡检端发送的巡检结果，以及给巡检端3发送巡检路径、巡检需求、病害信息与关联的公路工程bim构件id；巡检处理模块23用于根据接收的巡检结果，将将巡检结果中的病害信息和病害信息所处的地理位置坐标信息与公路工程bim构件id进行关联；
巡检结果数据库24用于存储巡检结果中的病害信息，以及病害信息所处的地理位置坐标信息。
36.此外，巡检端3包括病害识别模块31、收发模块32和巡检执行模块33，病害识别模块31用于采集公路工程路面图像，识别图像中的病害信息；收发模块32用于接收bim服务器2发送的巡检路径和巡检需求，以及发送巡检结果；巡检执行模块33用于根据巡检请求中的巡检方式选择对应的巡检端3，执行巡检操作，获取巡检结果。
37.本发明实施例中巡检端3可包含无人机巡检、车载巡检和人工巡检三种方式，根据巡检控制客户端1不同的巡检需求选择对应的巡检方式。
38.本实施例中所揭示服务器用在硬件层面上具体可以是工作站、超级计算机等设备，或者是由多台服务器组成的一种用于数据处理的服务器集群。本实施例中的客户端，可通过web端或app端应用访问服务器。另外需说明的是，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本技术提供的实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。
39.通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本技术可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。一般情况下，当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。而计算机程序产品包括一个或多个计算机指令，在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例所述的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。而计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、训练设备或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、训练设备或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的训练设备、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，ssd))等。当然凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。
40.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。