[发明专利]基于BIM模型的智能施工方法、系统及成套智能施工装备

说明书

本发明公开了一种基于BIM模型的智能施工方法、系统及成套智能施工装备，所述方法包括基于预设的施工方案，构建隧道BIM信息化模型；基于所述隧道BIM信息化模型，自动下发施工任务至智能化施工单机，智能化施工单机自动或引导完成施工任务；自动监测智能化施工单机的施工质量数据和施工过程数据，并反馈至隧道BIM信息化模型，优化所述隧道BIM信息化模型，形成PDCA闭环循环。本发明建立隧道BIM信息化模型，搭载施工地质信息、设计方案、施工方案、施工计划及施工过程数据等，基于BIM信息化模型驱动隧道智能化建设，实现施工任务的规划、下发、执行、监测等闭环管理，利用超前地质预报、实时反馈的施工报告，及时修正施工方案。

技术领域

本发明属于隧道钻爆法施工技术领域，具体涉及一种基于BIM模型的智能施工方法、系统及成套智能施工装备。

背景技术

隧道钻爆法机械化施工是保证施工质量、减轻作业人员劳动强度的需要，能减少隧道施工群死群伤事故，提高隧道施工安全性，能减少隧道施工作业人员，减少日益紧张的人力需求，是保证施工进度的重要措施。隧道智能装备是实现隧道智能建造的核心，不仅要施工装备机械化，而且要智能机械化，才能实现设计、施工和评价的工作目标，才能满足新工法、新理论和新目标的要求。因此，装备厂家必须要围绕隧道智能建造来研制智能化装备，实现地质数据的采集、施工数据的存储与装备少人无人化控制，打造更安全、更高效、更可靠、更智能，更经济的系列化隧道智能施工装备。

BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型，被誉为21世纪建筑业生产力革命性技术，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息(信息包括三维几何形状信息，以及大量的非几何形状信息，如建筑构件的材料、重量、价格和进度等等)集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对该工程项目相关信息的详尽表达，使设计人员和工程技术人员能够对各种建筑信息做出正确的应对，并为协同工作提供坚实的基础。

目前隧道施工机械化、智能化水平落后，现场管理自由度高、效率低，不利于隧道安全保障及施工效率提升，于是，一些高校、施工单位开始尝试搭建智能辅助施工系统，实时监测、分析，对施工安全及设备故障进行预测和预警，比如专利号201710850756.9提出一种基于大数据技术的盾构隧道智能施工辅助系统及使用方法，包括基础管理模块、分析处理模块及预警模块；基础管理模块通过无线网络与分析处理模块连接，分析处理模块上设置数据库，输出参数控制，或通过预警模块进行预警；基础管理模块包括设备监控模块、设备管理模块、技术管理模块、质量管理模块、安全管理模块、材料管理模块、进度管理模块。该系统可对周边环境及地层变形、隧道工程质量及盾构机故障进行预测和预警，减少不安全行为，提高设备运行效率、隧道建设安全性和隧道工程质量，降低建设成本。

另外，行业开始尝试利用隧道BIM工具，发挥工程三维设计交付的优势。比如专利申请号为201710025805.5的中国发明专利申请中，提出一种基于BIM和AI的大型盾构隧道智能化管理系统，包括时间管理子系统，对整体施工进度和施工事项进行调控和管理；BIM管理子系统，对物资、设备的空间位置及进出场进行规划和管理；AI智能子系统，根据对已有工程的学习，对未来施工所需资源进行预测，提前优化资源配置。以时间为主线，调控和管理整体施工进度，调配人机物；以空间为依托，采用BIM管理子系统规划并管理物资、设备的空间位置及进出场；以数据为根本，管理工程信息库，并以此为AI智能子系统学习资源，不断完善智能化水平。该方案中，三个系统相对独立，BIM模型无时间轴、时间管理无空间概念、AI学习只能实现对资源配置的优化，功能单一，未将整个施工过程融为一体。

目前行业内正在尝试的智能辅助施工系统、BIM应用管理等仍不成熟，有待进一步完善。比如专利申请号为201710850756.9的中国发明专利申请中，提出的智能施工辅助系统及使用方法，可采集周围环境、设备运行、施工进度等数据，利用数据库分析对比，进行预测与预警。但该系统数据库建立需要长期积累大量数据，以经验作为判断依据，遇到不良地质等特殊工况时，系统会难以处理，且该系统属于被动报警，无法提前规划、监测反馈修改施工方案，未形成闭环链。

发明内容