(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210521579.0 (22)申请日 2022.05.13 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 周建春　左仝　宋晓凯　黄浩志　 黄航　曹耀文　郭贵川　陈颖　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 专利代理师 江裕强 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06Q 10/10(2012.01)G06T 17/05(2011.01) G06Q 50/08(2012.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种装配式桥梁数字 孪生系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种装配式桥梁数字孪生系 统及方法， 包括物理实体模块、 数字孪生体、 感知 控制模块、 数据管理模块、 应用服务模块共五类 模块， 此类技术面向墩、 梁、 基础、 防撞墙以及湿 接缝、 支座、 桥面铺装的全装配， 从工厂到现场装 配建立构件级、 部品级和体系级数字孪生体， 基 于物联网技术开展上述施工过程的监控， 并将监 测结果实时传输至数字孪生体， 得到物理实体的 数字孪生系统， 在此基础上针对 预制装配式桥施 工建造过程进行预测和科学决策。 本发明为预制 装配式桥梁智慧建造提供了方案指导。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 114925562 A 2022.08.19 CN 114925562 A 1.一种装配式桥梁数字孪生系统， 用于装配式桥梁的智能化建造， 其特征是： 包括物 理 实体模块、 孪生模型模块、 感知控制模块、 数据管理模块、 服 务应用模块； 所述物理实体模块用于表现桥梁结构； 所述数字 孪生体用于对物理实体模块的几何、 物理、 行为、 规则方面的特 征进行刻画； 所述感知控制模块用于实时监测装配式桥梁的构件施工状态并将监测数据采集传输 至数据管理模块， 还用于传输用户通过服 务应用模块发出的指令来调控构件的施工状态； 所述数据管理模块用于存 储和管理数据以及提供 数据接口； 所述服务应用模块调用孪生模型模块的模型信 息及其计算分析结果， 呈现对装配 式桥 梁的施工状态、 管理项目档案、 呈现除物理实体模块之外其 他模块的数据或结果。 2.根据权利要求1所述的一种 装配式桥梁数字孪生系统， 其特征是： 所述孪生模型模块 融合装配式桥梁的三维信息模型、 分析计算模型、 行为演化模型。 3.根据权利要求2所述的一种 装配式桥梁数字孪生系统， 其特征是： 所述三维信 息模型 是针对装配式桥梁构件以及周围地理环境所建立的三维信息模型； 所述分析计算模型用于对装配式桥梁钢筋内部进行受力分析， 对钢筋 受力状态进行误 差值分析。 所述行为演化模型以分析计算模型为基础， 使用深度学习算法挖掘物 理实体运行数据 和分析计算模型结果数据中的规律， 结合三维信息模型 的可视化特点， 实现对装配式桥梁 物理实体施工健康状况的监测 和预测。 4.根据权利要求1所述的一种 装配式桥梁数字孪生系统， 其特征是： 所述感知控制模块 通过无人机实时采集 监测装配式构件的施工时的数据。 5.根据权利要求1所述的一种 装配式桥梁数字孪生系统， 其特征是： 所述感知控制模块 对装配式构件施工时通过5 G通讯网络和物联网技术开展装配式构件施工状态的监测， 将监 测到的信息传入分析计算模型中进行荷载效应的有限元分析。 6.根据权利要求1所述的一种 装配式桥梁数字孪生系统， 其特征是： 所述数据 管理模块 采用关系 数据库模型搭建， 用于接 收和存储隧道的运行监控数据、 孪生模型模块的计算分 析与模拟数据， 并为孪生模型模块调用和处理数据提供数据接口、 为服务应用模块调用数 据和向感知控制模块发送指令提供接口。 7.根据权利要求1所述的一种 装配式桥梁数字孪生系统， 其特征是： 所述服务应用模块 采用B/S架构。 8.根据权利要求1所述的一种 装配式桥梁数字孪生系统， 其特征是： 所述服务应用模块 通过数据管理模块调用孪生模型模块的三维信息模型及其计算分析结果、 感知 控制模块的 施工监控数据， 并将施工监控数据在可视化界面中呈现， 同时针对不同监控指标设置报警 阈值。 9.根据权利要求1～8任一项所述的一种装配式桥梁数字孪生系统， 其特征是： 用户通 过服务应用模块监控装配式桥梁物理实体的真实施工状态， 当需要调整时， 在服务应用模 块触发相应的指令， 指 令通过感知 控制模块的网络传输 设备传输并调控机电设备的运行状 态； 用户通过服务应用模块的警示信息及时或预先发现装配式桥梁施工中的问题， 决策并 采取处治方案， 将决策 结果和处治结果存 入数据管理模块。 10.实现权利要求9所述的一种装配式桥梁数字孪生系统的方法， 其特征是， 包括以下权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114925562 A 2步骤： S1、 建立三维可视化的地质信息模型， 根据综合工程 地质收集施工所需要的地质参数； S2、 根据地质信息模型和装配式桥梁的信息， 构建装配式桥梁信息模型； S3、 建立与装配式桥梁信息模型相对应的分析计算模型， 对内部钢筋进行受力分析； S4、 实时监测 和收集桥梁施工建造数据； S5、 采集装配 式桥梁施工数据， 建立桥梁的施工预测模型， 将预测模型数据与现有施工 状态进行对比， 对预测模型进行修整调整； S6、 实现项目全智能化施工管理， 对施工状态进行预测同时及时反馈将会出现的问题 进行修正。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114925562 A 3