一、系统总体架构分层
数据接入层:机器人端、边缘网关、OSS 对象存储、MySQL 中间库 业务服务层:识别解析、指标评定、报表生成、GIS 空间计算 可视化展示层:列表、BIM 三维、GIS 地图、统计看板、病害详情弹窗 权限管理层:多角色账号、数据分级管控、操作日志 输出归档层:报告导出、台账下载、批量图片打包
二、详细功能模块拆分设计
模块 1:系统基础与权限管理模块(后台支撑)
用户账号管理
角色划分:检测人员、养护运维、交通监管单位、超级管理员 账号新增 / 禁用、密码重置、角色批量分配
权限分级管控
数据权限:按线路 / 片区 / 单座桥梁隔离查看权限;监管端可查看全域,养护端仅管辖路段 功能权限:新增 / 修改 / 删除病害、导出报告、批量下载 OSS 原图权限隔离
系统配置管理
OSS 存储接入配置(MinIO / 公有云 OSS 地址、密钥、桶绑定) JTG/T H21-2026 评定阈值、构件权重 ω、CI 标度阈值配置(可视化界面修改,无需改代码) 字典配置:病害类型、构件类型、桥梁结构类型、病害等级下拉字典
操作日志审计
记录图片下载、报告导出、病害人工复核、数据修改全操作人 + 时间 + 内容,满足交通行业归档审计要求
- 桥梁信息录入维护
单桥新增 / 批量导入(Excel):桥梁编号、桥名、桩号、跨径布置、结构形式、建成年份、设计荷载、经纬度、BIM 模型文件上传 历史大修、历次检测记录归档绑定 - 线路片区分组管理
按高速 / 国省道、行政区域分组归类,树形目录检索 - BIM 模型挂载管理
单桥 BIM 模型上传、构件分层映射(主梁 / 盖梁 / 支座一一绑定系统构件编码),为三维病害挂载做支撑
模块 3:机器人检测数据接入与解析模块(数据流入口)
- 实时数据接入
接口接收:JSON 识别报文、PhotoID、RPY 姿态、四点激光坐标、相机内参 断点续传:弱网下机器人本地缓存数据,联网后自动补传 - OSS 文件自动关联
原图 / 缩略图 / 二值图 / 标注图自动同步至系统,数据库仅读取 OSS URL,前端在线预览 批量图片批量下载、按任务打包归档 - AI 识别数据自动入库
自动拆分病害 JSON,批量写入 original_images、disease_detection、processed_images三张数据表自动校验 AI 置信度:≥0.85 自动采信,0.7~0.85 标记待人工复核,<0.7 自动过滤不纳入评定 - 检测任务管理
任务编号绑定:单机器人单次外业作业独立任务台账,可查看任务进度、采集照片总数、病害总数、设备在线状态
模块 4:病害可视化展示核心模块(系统前端核心,分 4 种展示形态)
4.1 表格列表检索展示(台账查询)
多条件组合筛选:桥梁、任务号、构件位置、病害类型、病害等级、置信度、采集时间段 列表字段完整展示:8 项强制量化参数、CI 标度、裂缝长宽、剥落面积、GPS 坐标、原图 / 标注图预览按钮 批量操作:多选病害批量复核、批量导出 Excel 台账(你之前设计的规范表头)
4.2 GIS 地图点位展示(路网总览)
全域路网底图:所有桥梁点位图标落图,图标颜色按全桥 BCI 等级染色(1 类绿色、3 类黄色、4/5 类红色预警) 点位点击弹窗:单桥概况、病害总数、高危病害数量、最新检测时间 病害精准落点:每条病害 GPS 坐标在地图单独标记,一键跳转病害详情、查看实拍图 空间圈选检索:框选一片区域,批量导出该片区所有桥梁病害报表
4.3 BIM 三维模型可视化展示(单桥精细查看)
构件层级展开:上部结构 / 下部结构 / 桥面系分层折叠浏览 病害三维挂载:病害标记点直接贴在 BIM 对应构件表面,红标危重、黄标中等、绿标轻微 视角操作:旋转、缩放、剖切模型,查看梁底隐蔽部位病害;可同步回放机器人作业行走轨迹 一键定位:选中表格内某条病害,三维模型自动聚焦缩放至对应病害位置
4.4 病害详情弹窗卡片
每条病害独立详情页,一站式查看:
基础信息:PhotoID、采集时间、机器人设备编号、拍摄 RPY 姿态、四点激光原始数据 图像组:原图、二值图、AI 标注图同屏对比预览 量化指标:8 项新规强制参数完整展示、CI 标度判定依据 评定信息:所属分项、SPCI/FSCI 分项指数、单跨 BCI 得分 编辑操作:人工复核修改病害描述、修正尺寸、录入复核意见
模块 5:智能统计分析与大屏看板模块(管理决策)
- 病害多维度统计图表
饼图:病害类型占比、病害等级数量分布 柱状图:分线路、分年度病害数量对比;上部 / 下部 / 桥面系病害数量拆分 趋势图:同一桥梁历次检测病害数量、BCI 指数逐年变化曲线 - 技术状况评定看板(贴合 2026 新规)
自动计算:FSCI/SPCI/SBCI/ACCI 分项指数、单跨综合指数、全桥 BCI 分值 桥梁等级分级汇总:1~5 类桥梁数量统计,4/5 类危桥高亮预警 批量导出各跨评定计算明细表格 - 全局可视化驾驶大屏
适合养护中心监控室部署:路网桥梁总数量、在检任务数、高危病害总数、危桥清单实时轮播 高危病害弹窗预警,支持一键派发养护工单
模块 6:人工复核与病害编辑模块(AI 结果修正闭环)
- AI 待复核清单
置信度 0.7~0.85 区间病害集中列表,检测人员逐条审核 - 病害编辑修正
手动修改病害类型、尺寸量化值、病害等级、规范描述文本、养护建议 支持在标注图上手动画框重新圈定病害范围 - 复核痕迹留存
每条修改记录保存修改人、修改时间、前后内容对比,符合检测资料溯源要求
模块 7:检测报告自动生成与导出模块(对接规范归档)
- 标准化报告一键生成
依据 JTG/T H21-2026 模板自动填充:概况、设备说明、病害明细表、评定章节、养护建议 自动嵌入 OSS 原图、二值图、标注图,支持 Word/PDF 双格式导出 - 多格式成果批量导出
Excel 规范病害台账(完整版 24 列表头) 上报 XML 报文(交通监管平台接入) GeoJSON 空间文件(第三方数字孪生系统对接) - 报告版本归档
同一桥梁多次生成报告分版本存档,可回溯历史报告下载
模块 8:养护工单联动模块(业务闭环延伸)
高危 / 中等病害一键生成养护工单,指派养护单位、设置处置时限 处置完成后上传修复照片,系统绑定原病害记录,形成「检测 - 评定 - 养护 - 复查」完整闭环 养护处置记录纳入桥梁全生命周期档案
三、模块间数据流联动逻辑
机器人采集 → OSS 存图 + 结构化 JSON 接入系统 系统自动解析入库 → AI 置信度分级标记 前端 GIS/BIM/ 列表多形态展示病害 人工复核修正病害量化参数 → 重新自动计算 CI 标度、分项指数、BCI 全桥评级 统计看板汇总分析 → 一键生成规范检测报告 + Excel 台账导出归档
四、扩展可选增值模块
移动端小程序:养护人员现场扫码查看病害照片、调取历史检测数据 病害 AI 预测模块:基于历年病害数据预测裂缝扩展速率,预判下次复测时间 数据接口服务:对外提供标准化 API,供市级交通智慧养护平台统一对接调用
(1)展示系统功能
实时数据监控:以动态图表形式实时显示机械臂采集的桥梁结构应力、应变、位移、振动等数据。例如,用折线图展示不同位置的应变随时间变化情况,方便用户直观了解桥梁当前的受力状态。
病害可视化:利用高清图像和三维模型,直观展示桥梁的病害位置、类型和程度。如通过 AI 识别技术,在桥梁的三维模型上精准标注裂缝的位置、长度、宽度等信息,并以不同颜色和图标区分不同类型的病害。
历史数据查询与对比:支持用户查询历史监测数据,可按时间、部位等条件进行筛选,并能将不同时期的数据进行对比分析,帮助用户了解桥梁病害的发展趋势。
智能预警报警:设定安全阈值,当监测数据超过阈值时,系统自动发出声光报警,并通过短信、邮件等方式通知相关人员。同时,在界面上突出显示报警位置和相关数据,提醒用户及时处理。
数据分析与报告生成:对采集的数据进行深入分析,如频谱分析、模态分析等,提供桥梁结构健康评估报告。报告内容可包括桥梁当前的健康状况、存在的问题及维修建议等,支持用户导出打印。
(2)设计注意事项
数据准确性与可靠性:确保采集数据的准确传输和存储,对数据进行校准和验证,避免数据误差导致错误的判断。可采用数据冗余和备份技术,提高数据的可靠性。
界面友好性:设计简洁、直观的操作界面,方便用户快速上手。采用合理的布局和色彩搭配,突出关键信息,避免界面过于复杂导致用户迷失。
系统兼容性:保证展示系统与机械臂的控制软件、数据采集设备等其他子系统之间的良好兼容性,确保数据的顺畅流通和交互。
性能优化:对于大量数据的实时处理和展示,要进行性能优化,避免系统出现卡顿、延迟等问题。可采用分布式计算、缓存技术等提高系统的处理能力。
安全性:加强系统的安全防护,防止数据泄露和非法访问。采用用户权限管理机制,对不同用户设置不同的操作权限,确保系统的安全运行。
可扩展性:考虑到未来桥梁监测需求的增加和技术的发展,展示系统应具有良好的可扩展性,方便添加新的功能模块和监测参数。
夜雨聆风