云龍灣自錨式懸索橋橋梁管理微信小程序開發(fā)

楊文慧，任清順

（1.中國中鐵二院集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都610031；2.四川西南交大土木工程設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都610031）

0 引 言

隨著數(shù)字信息技術(shù)的普及與發(fā)展，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新生技術(shù)不斷向日常生活工作深入滲透，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲取信息的廣度和深度前所未有[1]。實(shí)現(xiàn)城市基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)代化管理成為了新時(shí)代土木行業(yè)的熱點(diǎn)問題。傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施信息的保存和交互大多依賴紙質(zhì)文件，難以形成統(tǒng)一的信息整體，信息傳遞效率和準(zhǔn)確性受到平臺(tái)的巨大限制?；ヂ?lián)網(wǎng)的誕生極大程度提升了信息的自由度，而移動(dòng)通信技術(shù)促進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)普及程度。本文旨在將橋梁工與于移動(dòng)終端應(yīng)用程序相結(jié)合將全壽命管理應(yīng)用程序作為橋梁管理的新手段，大幅提升信息交互的速率。

1 微信小程序

移動(dòng)通信技術(shù)的興起將互聯(lián)網(wǎng)從電腦端解放出來，通過智能手機(jī)、平板等新興端口，拉近每個(gè)人與網(wǎng)絡(luò)的距離。在市場的巨大需求下，移動(dòng)端口日新月異，各大廠商不斷提升硬件配置，使得移動(dòng)端的信息處理能力、計(jì)算能力日益增強(qiáng)，并且通過自身定位、拍攝等多元功能，為信息流通開辟了新的媒介。

隨著用戶需求逐漸增加，移動(dòng)終端的應(yīng)用程序推陳出新，廠商為了追趕用戶需求、保持用戶粘度，不斷更新應(yīng)用程序。然而安裝包、緩存文件等擠壓空間，造成了使用體驗(yàn)逐步下降。2013 年，百度提出了“輕應(yīng)用”的概念，輕應(yīng)用是一種無需下載、即搜即用的全功能App，有效解決了這一問題[2]。

然而，在輕應(yīng)用的推廣普及上，百度并沒有保持足夠的優(yōu)勢。2016 年，騰訊基于微信提出了微信小程序的概念，不需要下載安裝，通過掃描二維碼或微信搜索即可打開使用[3]。微信小程序?qū)⒒ヂ?lián)網(wǎng)的距離進(jìn)一步縮短，減少應(yīng)用安裝的繁瑣步驟，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)可用的目標(biāo)。時(shí)至今日，微信小程序占據(jù)了龐大的輕應(yīng)用市場。

在減少用戶使用負(fù)擔(dān)的同時(shí)，微信小程序?yàn)殚_發(fā)者提供了類似于網(wǎng)頁開發(fā)所使用的HTML5 框架，使用微信提供的WXML、WXSS 語言結(jié)合JavaScript 即可開發(fā)。使用常見的Mysql 數(shù)據(jù)庫，通過代碼命令或可視化phpMyadmin 即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建與管理。微信小程序提供了開發(fā)者工具，同時(shí)具有眾多示例文件，為開發(fā)者減輕了大量工作。

2 橋梁全壽命管理微信小程序的優(yōu)勢

互聯(lián)網(wǎng)在移動(dòng)終端的發(fā)展，為信息流通提供了無限可能，隨5G 技術(shù)的普及和城市信息化建設(shè)逐漸引起公眾注意，橋梁工程也應(yīng)借助數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)更為高效的信息管理。近些年，我國橋梁建設(shè)取得了舉世矚目的成就，而大量橋梁在運(yùn)營使用過程中并沒有達(dá)到預(yù)期服役壽命，對于橋梁的養(yǎng)護(hù)管理成為交通建設(shè)的重點(diǎn)問題，同時(shí)，橋梁在設(shè)計(jì)、施工階段的數(shù)據(jù)信息缺失也為橋梁運(yùn)營增加了難度。為此構(gòu)建橋梁全壽命管理微信小程序。

基于移動(dòng)終端的橋梁全壽命管理應(yīng)用開發(fā)，有以下優(yōu)勢：

（1）便攜性強(qiáng)：用戶通過手機(jī)即可操作，對終端要求限制更少；

（2）及時(shí)反饋：任何階段發(fā)現(xiàn)病害，拍照并輔以文字解說，上傳即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)反饋，無需信息載體的多次轉(zhuǎn)換；

（3）信息高效流通：通過用戶的實(shí)時(shí)反饋，運(yùn)營單位在線處理，及時(shí)將結(jié)果返回用戶，借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的高效交互，提升效率；

（4）用戶群龐大：小程序基于微信的用戶群體，無需下載、安裝、注冊等步驟，方便各類人員使用。

3 應(yīng)用整體架構(gòu)

應(yīng)用使用三個(gè)層級實(shí)現(xiàn)交互，通過表示層與用戶互動(dòng)；邏輯層編輯用戶指令對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行增刪改查等操作，并將處理結(jié)果反饋到表示層；在數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲(chǔ)橋梁全壽命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)信息[4]（見圖1）。

圖1 應(yīng)用層級

在橋梁全壽命過程中管理中，信息的創(chuàng)建和管理至關(guān)重要。應(yīng)用按橋梁工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營階段，將信息按時(shí)間順序保留記載，應(yīng)用整體分為首頁、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、BIM 模型五個(gè)模塊（見圖2）。

圖2 應(yīng)用整體架構(gòu)

（1）首頁：主要介紹橋梁工程概況，提示橋梁限重、限速等信息；

（2）設(shè)計(jì)：包含橋梁的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，為后期運(yùn)營決策提供理論依據(jù)；

（3）施工：需要囊括重要構(gòu)件在施工過程中的受力狀態(tài)，實(shí)時(shí)對比設(shè)計(jì)結(jié)果，以保證成橋安全；

（4）運(yùn)營:及時(shí)錄入記載橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)，并提供病害反饋端口，實(shí)時(shí)反饋及時(shí)處理，保障橋梁運(yùn)營安全，提升橋梁管理效率；

（5）BIM 模型：為使用者提供清晰直觀的橋梁狀態(tài)展示，為橋梁全壽命管理提供支持。

4 設(shè)計(jì)開發(fā)

為實(shí)現(xiàn)整體架構(gòu)，首先通過微信小程序開發(fā)者工具設(shè)定全局公共配置，在app.json 文件中創(chuàng)建首頁、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、BIM 模型五個(gè)頁面，并制定激活狀態(tài)以及鏈接路徑。隨后，根據(jù)設(shè)計(jì)需求建立數(shù)據(jù)庫，建立交互邏輯腳本文件。最后，設(shè)計(jì)應(yīng)用展示頁面，即表示層，即可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用設(shè)計(jì)開發(fā)。

需要注意的是，微信小程序的開發(fā)是有文件大小限制的，要盡可能地減少程序代碼，采用圖片可以通過圖床引用、頁面設(shè)計(jì)大量使用自定義組件等方法，減少程序體積。將所需圖片上傳至網(wǎng)絡(luò)，之后在小程序內(nèi)使用＜image＞標(biāo)簽插入圖片，使用src 屬性指定圖片網(wǎng)絡(luò)位置，以圖床方式減少圖片所占用的空間。

微信小程序中含有大量組件，并支持開發(fā)者設(shè)計(jì)自定義組件，以減少頁面重復(fù)構(gòu)件的代碼體積。

小程序全局設(shè)置中使用＜tabBar＞標(biāo)簽，跳轉(zhuǎn)至各個(gè)功能頁面。針對在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營頁面中重復(fù)出現(xiàn)的橋梁構(gòu)件，使用自定義組件＜tabs＞，在各個(gè)頁面的json 文件中指定組件位置"usingComponents":{"tabs": "../../component/tabs/tabs"}，通過父組件向子組件傳遞的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)頁面組件參數(shù)處理。其它自定義組件如表格＜table＞等，均以同類方法使用。同時(shí)，使用已有的組件如調(diào)用攝像頭的＜camera＞、卡槽＜slot＞等，進(jìn)行頁面設(shè)計(jì)完善功能。

5 功能概要

成都市益州大道跨錦江云龍灣特大橋主橋采用30 m+80 m+205 m+80 m+30 m 雙塔自錨式懸索橋，主橋橋?qū)挒?8.5 m，按雙向八車道實(shí)施（見圖3）。橋塔采用門型橋塔，高度約70 m。主梁采用由縱、橫梁體系組成的鋼梁，橋面板采用正交異性鋼橋面板。全橋共設(shè)兩根主纜，每根主纜采用19 股91 絲φ5.3 mm的鍍鋅高強(qiáng)鋼絲。全橋共設(shè)31 對吊索，吊索采用平行鋼絲吊索。

首頁進(jìn)行工程介紹，提供信息依附主體，并對橋梁各構(gòu)件設(shè)計(jì)信息、實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行展示（見圖4）。

圖3 云龍灣橋總體布置圖（單位：m）

圖4 橋梁全壽命管理系統(tǒng)首頁

在設(shè)計(jì)頁面中記錄自錨式懸索橋材料、截面、線形、受力性能等信息，為后期數(shù)據(jù)提供參考（見圖5）。

圖5 設(shè)計(jì)頁面

施工頁面以某一吊桿為例，記錄橋梁不同施工步驟中吊桿受力情況，同時(shí)繪制張拉力和安全系數(shù)曲線圖，直觀表達(dá)構(gòu)件受力變化（見圖6）。

運(yùn)營頁面中，以主纜和吊桿的監(jiān)測日志為例，及時(shí)記錄表示測點(diǎn)編號、受力狀態(tài)等信息，針對吊桿計(jì)算得出目前狀態(tài)下安全系數(shù)，反應(yīng)橋梁實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，直觀表達(dá)橋梁安全儲(chǔ)備（見圖7）。

在BIM 模型頁面中，通過內(nèi)嵌網(wǎng)頁映入三維模型，用以查看橋梁各構(gòu)件三維幾何模型，如圖7 中展示的吊桿模型和加勁梁模型，通過三維模型實(shí)時(shí)了解橋梁構(gòu)造（見圖8）。

圖6 施工頁面吊桿信息

圖7 主纜與吊桿實(shí)時(shí)監(jiān)測

圖8 BIM 模型頁面

6 應(yīng)用前景

基于微信小程序的橋梁全壽命管理系統(tǒng)，可以通過在橋梁中設(shè)置傳感器，整合橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)記錄橋梁性能信息。工程各參與方可以基于已記錄的橋梁信息，遠(yuǎn)程協(xié)同工作，及時(shí)對結(jié)構(gòu)做出行為預(yù)判，為決策提供有效依據(jù)，同時(shí)通過全壽命管理系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并處理橋梁病害。

7 結(jié) 論

結(jié)合微信小程序建立橋梁全壽命管理系統(tǒng)，為橋梁信息化管理提供參考：

（1）借助微信小程序平臺(tái)，有效整合橋梁信息，提供高效管理方法；

（2）橋梁全壽命管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)反饋、及時(shí)處理，以延長橋梁使用壽命；

（3）以微信小程序?yàn)槠脚_(tái)，提升橋梁全壽命管理系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)，創(chuàng)造良好的管理平臺(tái)。