基于BIM的智慧交通信息管理系統在城市道路運營中的應用

鄭春

摘 要：本文從BIM技術的優勢及應用現狀出發，提出將BIM技術應用于城市道路運營的智慧化管理中的設計方法，建立一個包含數據采集、數據傳輸、數據集成分析和數據應用四層結構的智慧交通信息管理系統。

關鍵詞：BIM;城市道路;智慧交通;信息管理;運營應用

一、技術架構

基于BIM的智慧公路信息管理系統需要數據采集、傳輸、分析子系統作支撐。其中數據采集可以分為BIM基礎數據的采集和公路實時運營數據的采集。BIM基礎數據是由建成后的BIM模型為支撐，將模型中的構件信息與對應的實體部件逐個標注存檔，形成BIM運維模型數據庫;而公路實時數據可以利用由高清卡口攝像組成的智能監控相機和路基中預埋的道路感應設備以及環境監測儀器等智能化設施進行采集。

數據傳輸則可以利用光纖、專用網線和無限通訊設備實現數據信息的高效、精準傳遞.最后通過BIM運維模型基礎數據和其他專業領域數據之間的語句映射關系，實現不同專業不同類型數據標準的統一，經過各領域專業人士對數據協同分析處理，將有效信息集成在信息管理平臺，各單位部門的相關人員均可在平臺的軟件客戶端中對道路運行狀況進行監控，并利用大數據分析技術深入挖掘數據庫對未來運營風險進行有效評估。

二、應用模塊舉例

1.道路安全監控

現代城市道路車流量巨大，而高荷載甚至超載的運輸車輛更容易給道路帶來巨大的運行壓力和損耗。通過采集道路安全信息，在基于BIM的信息管理平臺上進行定位和信息處理，可以幫助實現城市道路健康運營和管理。

BIM的智慧交通信息管理平臺功能展示圖，平臺通過程序開發設計擁有多種功能模塊.BIM模型工程結構樹可對海量工程構件的數據進行分類集成管理。屬性查詢模塊可精確定位到細部構件的屬性、進度甚至是成本等基礎數據。而快速編碼能讓所有的構件得到統一的定義，便于查詢功能的快速實現。融合GIS模型的空間定位功能，更能將具體位置的經緯度迅速地反映在平臺上，以便于后續的路況分析診斷。

2.交通環境預警

雨霧天氣等極端惡劣環境會增加駕駛風險，影響城市道路交通的正常運營，基于BIM的城市交通信息管理系統通過能見度探測儀、一體化智能監控相機等采集環境信息，在中心平臺進行信息處理，利用智慧路燈及霧區引導預警燈等信息化設備，實現雨霧天的行車引導、防撞預警，可減少極端天氣的行車風險。

BIM的信息管理平臺的環境監測功能模塊，該模塊利用前端的傳感器、環境監測信息化設備，將環境溫度、濕度、風速、噪聲、PM值、能見度等環境實時數據以圖表的形式形象地呈現在平臺中。既能生成實時環境數值曲線，也可經后臺專業人員編制生成環境預測曲線，對未來惡劣天氣的分析預警及發布有著重大作用。此外，結合平臺的構件編碼定位功能，可在平臺對前端設備的屬性及運行狀態進行精確查詢，便于設備的定期巡檢維護。

智慧燈桿頂端附有風向標可直觀反饋出所處環境的風力大小變化，太陽能電池板照明系統可滿足陰暗環境下的光照強度。桿間的高清攝像監控與LED信息屏，既能對燈桿周圍的環境做出實時監測，也能經過控制中心的指示發布交通信息。燈桿底部的電池充電樁可為因長途行駛導致電力不足的車輛提供可靠動力。遭遇強風天氣時，管理中心相關人員可通過監控攝像裝置傳遞的影像資料，評測風力等級并在燈桿自有電子屏中發布道路環境預警。能見度探測儀可對道路行駛環境中的能見度進行實時數據采集，當大氣環境變得渾濁不清能見度低于相應標準值時，經BIM交通信息管理中心許可后霧區引導燈即可自動開啟工作。霧區引導燈可憑信息管理平臺的軟件設定照射不同的色光，默認色光為黃色配合智慧燈桿的路燈起警示照明作用。當有車輛通過霧區引導燈的磁感應圈，色光便會自動轉變變為紅色，以警告后方車輛此處有車通過進而起到霧區引導防撞的作用，可有效減少雨霧天的駕駛風險。

3.交通實時誘導

交通突發事故、道路擁堵通常會影響到整個交通的運行狀況，基于BIM的城市交通信息管理平臺的應用可以快速有效解決路面突發情況，并及時進行交通疏導。由槍球聯動攝像機、視頻卡口電子警察、智慧監控單元等監控設備構成的前端信息采集子系統將負責完成數據、圖片、視頻的采集，可將路口標號、車輛具體信息、行車時速等信息收集至服務器終端數據庫。在各監控路段搭建路口局域網，利用獨立光纖接入線路將所采集的數據匯聚到信息管理中心的平臺網絡中.在數據的集成分析階段，各專業領域人員將不同專業的數據統一語句標準、按類編號分組，形成分類別致的總數據庫以保證不同部門人員均可在平臺客戶端上協同操作、分析及預測.至于交通誘導的具體應用展示，實則是不同專業領域協同分工合作的一個過程，在CIS地理信息系統中根據前端攝像系統采集的影像等數據可快速鎖定目標路段的詳細位置，再結合BIM運維模型中對應位置的構件分組編號找到最近的道路信號燈、交通信息誘導屏等信息引導設備，最后在中心平臺利用計算機交通誘導算法實現交通信息的實時發布，從而有效疏導道路交通，促進行車安全。

CIS、物聯網、大數據分析、云計算等新興智能科技的蓬勃發展為城市道路的智慧化管理提供了發展方向。基于物聯網技術的道路監測系統可以實時傳遞道路安全、環境、交通信息。大數據分析系統可以在城市交通建設與規劃過程中為決策者提供可靠的決策依據。借助地理信息系統及物聯網數據分析可就能源消耗問題對城市建筑集群進行合理規劃。

結束語

綜上述，隨著我國城鎮化水平的不斷提高，城市人口及城市車輛保有量逐年增加，城市道路的建設規模達到了前所未有的水平。但是，由于城市里普遍存在交通資源相對短缺，監測信息碎片化嚴重，管理機構之間存在溝通壁壘，交通信息傳遞相對滯后等諸多問題，導致當前城市道路的運營管理工作面臨巨大挑戰。

參考文獻：

[1]基于BIM的道路地質地面信息模型構建及應用[J].張志清.金雪峰.肖書影.張貴陽.公路.2021（02）

[2]基于BIM技術的道路信息模型標準框架研究[J].張軍.天津科技.2021（02）