[发明专利]隧道全生命周期管理系统及方法

摘要

本发明揭示了一种隧道全生命周期管理系统及方法，所述系统包括：生产管理子系统，用于在隧道管片生产时，完成管片在生产流程各个阶段的质量检测；运输管理子系统，用于在管片运输过程中获取管片的位置信息；施工管理子系统，用于在隧道施工过程中，记录的各项数据源与BIM模型相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BIM模型系统实现对盾构法隧道施工进程进行仿真模拟；运营管理子系统，用于获取各管片生产、施工及历史健康监测信息，并结合BIM模型分析来确定运营隧道的健康情况。本发明提出的隧道全生命周期管理系统及方法，可在隧道管片生产、运输、隧道施工、隧道运营各个阶段对隧道全生命周期进行监控管理，提高监控效率。

主权项

一种隧道全生命周期管理系统，其特征在于，所述系统包括：生产管理子系统，用于在隧道管片生产时，完成管片在生产流程各个阶段的质量检测；运输管理子系统，用于在管片运输过程中获取管片的位置信息；施工管理子系统，用于在隧道施工过程中，记录的各项数据源与BIM模型相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BIM模型系统实现对盾构法隧道施工进程进行仿真模拟；运营管理子系统，用于获取各管片生产、施工及历史健康监测信息，并结合BIM模型分析来确定运营隧道的健康情况；所述生产管理子系统包括：‑第一前端操作终端，包括生产检查系统、本地数据库和第一RFID读写器；所述第一前端操作终端用以供质量检查人员在管片生产的各个环节存贮检查数据，经审核人员审查通过后生成相应的电子报表；第一RFID读写器用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码信息；所述生产检查系统通过无线局域网实现本地数据库和第一后台服务器第一中心数据库的同步，同步内容包括检查数据和各类检查报表；所述生产检查系统包括以下模块：钢筋加工模块、骨架半成品抽查模块、钢筋骨架检查模块、钢模质量检查模块、混凝土浇筑检查模块、管片蒸养检查模块、外观尺寸检查模块、管片水养检查模块、管片检漏检查模块、水平拼装检查模块；检查方法为质量检查人员手持测量设备和第一前端操作终端，通过生产检查系统将检测数据存入本地数据库中；‑第一后台服务器，包括第一中心数据库，并装载有基于网页的远程管理系统；企业管理人员通过网页浏览器访问第一后台服务器的第一中心数据库，实现对管片生产过程的监控；所述远程管理系统通过互联网实现用户远程对管片生产全生命周期数据和报表进行管理；所述第一RFID读写器通过无线局域网与第一后台服务器的第一中心数据库进行数据同步，并将编码数据通过无线射频写入RFID标签；所述扫描仪扫描完纸质报表后，通过本地网页浏览器经互联网上传至第一后台服务器远程管理系统；所述远程管理系统包括项目概况模块、计划管理模块、制作管理模块、材料管理模块、物流管理模块、智能分析模块、文件管理模块、后台管理模块和数据汇总模块；所述远程管理系统对管片生产的计划、制作、材料、物流进行全生命周期的网站式管理和智能分析；所述智能分析模块实现对管片吊装强度的预测，从第一中心数据库中取出吊装强度、环境温度、蒸养时间、开吊时间历史数据；利用关联规则算法寻找吊装强度和环境温度、蒸养时间、开吊时间之间的关系；输入当前环境温度、蒸养时间、开吊时间数据；利用关联规则算法对当前所需的吊 装强度做出预测；所述运输管理子系统用以在管片装车过程中，通过第四RFID读写器获取管片对应RFID标签的信息；运输车辆上设有RFID读写器，能实时获取运输车辆内的RFID标签；同时根据车辆的GPS定位模块获取车辆信息，进行获取管片在运输过程中的位置信息；所述施工管理子系统包括：‑第二前端操作终端，包括BIM模型系统、施工检查系统、第二RFID读写器；第二RFID读写器用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码信息；所述第二前端操作终端用以控制第二RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述第二RFID读写器调用管片相关数据，通过BIM模型系统实现三维仿真、可视化的数据整合分析、管理；‑第二后台服务器，包括第二中心数据库，并装载有BIM模型系统和施工检查系统；所述第二后台服务器连接所述第二前端操作终端，用以接收从第二前端操作终端将管片施工过程中的多维检查数据，并存储于所述第二中心数据库中；第二后台服务器还将设定数据通过网络传输到第二前端操作终端，进行基于BIM模型系统的监控和分析；所述施工检查系统包括进场检查模块、推进拼装模块、管片修补模块、质量管理模块和安全巡检模块；质量检查人员通过第二前端操作终端现场录入数据，以网络方式传送至第二中心数据库供BIM模型系统进行分析，并可生成相应电子报表；第二后台服务器上的施工检查系统还能对上传的电子报表进行统一浏览和管理；所述BIM模型系统支持盾构法隧道施工，通过BIM模型系统获得管片拼装位置及横竖径的施工参数，并进行可视化进度、质量监控分析；在扫描安装在隧道管片上的RFID信息后，所述BIM模型系统调用该隧道管片所对应的BIM模型，并绑定相应的管片基本信息，将管片施工过程中记录的各项数据源与BIM模型系统相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BIM模型系统实现对盾构法隧道施工进程进行参数化的仿真模拟；所述BIM模型系统通过第二RFID读写器和第二前端操作终端配合操作，对施工完成的管片进行质量检测；第二前端操作终端将信息以网络方式传输到第二后台服务器，BIM模型系统对隧道管片修补、渗漏水情况进行可视化描述，并配合拍摄的现场照片作为辅助；所述运营管理子系统包括：‑第三前端操作终端，装载有健康监测模块、BIM模型系统、本地小型时空数据库、第三RFID读写器、无线接收发送装置；所述第三RFID读写器用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码信息，该信息将管片生产、施工及历史 健康监测信息紧密联系在一起；所述第三前端操作终端的无线接收发送装置包括无线网络模块WIFI模块、无线接收发送模块ZIGBEE模块；所述第三前端操作终端通过无线接收装置接收监测数据，然后通过第三RFID读写器读取管片信息，从而在本地小型时空数据库中搜索管片的生产、施工信息及历史健康监测信息；所述第三前端操作终端通过无线接收发送装置能够传送隧道地面上摄像头监控信息，从而通过地面及地下监测信息来对运营隧道的健康状况进行全面准确分析；所述第三前端操作终端通过BIM模型系统及健康监测模块进行时空数据信息的分析来确定运营隧道病虫害的情况；这样通过地下监测信息以及地面监控信息综合起来对该段运营隧道健康状况采用不变量分析技术进行分析；所述前段操作终端通过BIM模型系统获得的空间信息以及健康监测模块获得的时间序列信息融合在一起形成的时空数据信息并通过不变量分析技术来分析、确定运营隧道病虫害的情况；‑第三后台服务器，包括时空数据库、装载有基于网页的远程管理系统、健康状况分级评估专家系统、维修养护决策系统；所述时空数据库包括GIS信息、时间序列信息、BIM模型信息；GIS信息主要是运营隧道周边环境信息；时间序列信息主要是生产、施工以及历史运营监测信息，历史运营监测信息包括人工测量信息；BIM模型信息主要是建设时建立的理论模型在加上施工及运营期按监测信息修正的空间信息；GIS信息、时间序列信息、BIM模型信息三者的结合将运营隧道的环境、结构、理论有效地结合在一起，从而更加有效地对运营隧道健康进行分析；生产、施工、历史隧道运营维护健康信息的结合能够分析整个管片的演变过程；在第三后台服务器上将有众多运营隧道的健康监测信息，通过健康状况分级评估专家系统进行进一步分析，以便得出更加准确有效地分析结果；所述健康状况分级评估专家系统在获取多条隧道运营隧道健康监测的仪器设备信息、人工采集信息、周边环境信息的基础上结合历史数据而进行的分级评估以及预警报告；所述维修养护决策系统则是在健康状况分级评估专家系统提出的信息基础上结合养护标准做出该段隧道是否养护决策报告；所述第三后台服务器用以供企业管理人员通过网页浏览器实现对运营隧道健康监测信息的监控及分析；所述第三后台服务器的远程管理系统能够对其健康监测数据给出每月每季度病虫害健康监测报告。