基於bim的運營隧道維護健康監測管理方法

2023-04-28 15:51:36

基於bim的運營隧道維護健康監測管理方法
【專利摘要】本發明揭示了一種基於BIM的運營隧道維護健康監測管理方法，所述方法包括如下步驟：步驟1、在隧道管片上設置RFID標籤，RFID標籤內儲存對於管片生產、施工及歷史健康監測編碼信息；通過RFID讀寫模塊向所述RFID標籤寫入管片編碼信息，該管片編碼信息與管片生產、施工及歷史健康監測信息對應；步驟2、通過RFID讀寫模塊從所述RFID標籤讀取管片編碼信息；步驟3、健康監測模塊根據RFID讀寫模塊讀取的管片編碼信息獲取各管片生產、施工及歷史健康監測信息，並結合BIM模型分析來確定運營隧道的健康情況。本發明可將隧道建設初期的管片生產及施工信息與運營維護的信息一起進行分析，從而克服已有運營隧道維護健康監測管理系統及方法出現的缺陷。
【專利說明】基於BIM的運營隧道維護健康監測管理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於電子信息【技術領域】，涉及一種監測管理方法，尤其涉及一種基於BM的運營隧道維護健康監測管理方法。
【背景技術】
[0002]在運營隧道維護中，由於涉及到眾多知識領域，因此在運營隧道停止運營的晚上進行維護時，隧道裡就出現眾多行業、眾多背景的人對整個隧道進行檢測，分析有可能出現的問題，比如管片的維護就會出現兩三撥人來對其進行檢測，有檢測變形的、有檢測管片碎裂的。同時由於檢測時的繁瑣，導致檢測效率低下，一個晚上也就能檢測一個區間段。而對於檢測數據的分析只能到地面計算機上才能進行。因此開發此類運營隧道維護健康監測系統具有十分重要的實用價值。
[0003]從已有的專利來看，如專利號201120579637.2可攜式多功能隧道病害信息採集儀是從設備的角度來對運營隧道維護角度出發；專利號201210096263.8基於W1-Fi網絡技術的集群式隧道安全實時監控系統是從信息共享角度出發；這兩個已經授權的專利都沒有從隧道建設的初期管片生產及施工的信息包含進來進行有效地分析，而通過大量實際情況來看，隧道管片出現的滲水、碎裂、變形與管片的生產及施工都有一定的聯繫。
[0004]有鑑於此，如今迫切需要設計一種新的運營隧道維護健康監測管理方法，以便克服現有系統的上述缺陷。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是:提供一種基於BM的運營隧道維護健康監測管理方法，可將隧道建設初期的管片生產及施工信息與運營維護的信息一起進行分析，從而克服已有運營隧道維護健康監測管理系統及方法出現的缺陷。
[0006]為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案:
[0007]一種基於BM的運營隧道維護健康監測管理方法，所述方法包括:
[0008]在隧道管片上設置RFID標籤，RFID標籤內儲存對於管片生產、施工及歷史健康監測編碼信息；需要進行數據寫入時，所述RFID讀寫器向所述RFID標籤寫入管片編碼信息；
[0009]利用前端操作終端獲取隧道管片信息並判斷隧道病蟲害情況；所述前端操作終端裝載有健康監測模塊、BIM模型、本地小型時空資料庫、RFID讀寫模塊、無線接收發送裝置；所述RFID讀寫器從所述RFID標籤讀取管片編碼信息，該信息將管片生產、施工及歷史健康監測信息緊密聯繫在一起；所述前端操作終端通過無線接收裝置接收監測數據，然後通過RFID讀寫器讀取管片信息，從而在本地小型時空資料庫中搜索管片的生產、施工信息及歷史健康監測信息；所述前端操作終端通過無線接收發送裝置能夠傳送隧道地面上攝像頭監控信息，無線接收發送裝置與運營隧道的監測儀器設備相連，獲得運營隧道周圍環境信息，從而通過地面及地下監測信息來對運營隧道的健康狀況進行全面準確分析；所述前端操作終端通過BIM模型及健康監測模塊進行時空數據信息的分析來確定運營隧道病蟲害的情況；這樣通過地下監測信息以及地面監控信息綜合起來對該段運營隧道健康狀況採用不變量分析技術進行分析；所述前段操作終端通過BIM模型獲得的空間信息以及健康監測模塊獲得的時間序列信息融合在一起形成的時空數據信息並通過不變量分析技術來分析、確定運營隧道病蟲害的情況；
[0010]利用後臺伺服器根據前端操作終端的處理結果，對隧道健康情況進行進一步分析，判斷是否需要養護，並做出健康監測報告；後臺伺服器包括時空資料庫、裝載有基於網頁的遠程管理系統、健康狀況分級評估專家系統、維修養護決策系統；所述時空資料庫包括GIS信息、時間序列信息、BIM模型信息；GIS信息主要是運營隧道周邊環境信息；時間序列信息主要是生產、施工以及歷史運營監測信息，歷史運營監測信息包括人工測量信息；BIM模型信息主要是建設時建立的理論模型在加上施工及運營期按監測信息修正的空間信息；GIS信息、時間序列信息、BIM模型信息三者的結合將運營隧道的環境、結構、理論有效地結合在一起，從而更加有效地對運營隧道健康進行分析；生產、施工、歷史隧道運營維護健康信息的結合能夠分析整個管片的演變過程；在後臺伺服器上將有眾多運營隧道的健康監測信息，對於前端操作終端分析的結論在後臺伺服器大量同等類似運營隧道健康監測信息基礎上通過健康狀況分級評估專家系統進行進一步分析，以便得出更加準確有效地分析結果；所述健康狀況分級評估專家系統在獲取多條隧道運營隧道健康監測的儀器設備信息、人工採集信息、周邊環境信息的基礎上結合歷史數據而進行的分級評估以及預警報告；所述維修養護決策系統則是在健康狀況分級評估專家系統提出的信息基礎上結合養護標準做出該段隧道是否養護決策報告；所述後臺伺服器用以供企業管理人員通過網頁瀏覽器實現對運營隧道健康監測信息的監控及分析；所述後臺伺服器的遠程管理系統能夠對其健康監測數據給出每月每季度病蟲害健康監測報告。
[0011]一種基於BM的運營隧道維護健康監測管理方法，所述方法包括如下步驟:
[0012]步驟1、在隧道管片上設置RFID標籤，RFID標籤內儲存對於管片生產、施工及歷史健康監測編碼信息；通過RFID讀寫模塊向所述RFID標籤寫入管片編碼信息，該管片編碼信息與管片生產、施工及歷史健康監測信息對應；
[0013]步驟2、通過RFID讀寫模塊從所述RFID標籤讀取管片編碼信息；
[0014]步驟3、健康監測模塊根據RFID讀寫模塊讀取的管片編碼信息獲取各管片生產、施工及歷史健康監測信息，並結合BIM模型分析來確定運營隧道的健康情況。
[0015]作為本發明的一種優選方案，所述RFID讀寫模塊、健康監測模塊設置於前端操作終端；
[0016]所述前端操作終端還包括BIM模型、本地小型時空資料庫、無線接收發送裝置；
[0017]所述步驟3包括利用前端操作終端獲取隧道管片信息並判斷隧道病蟲害情況的步驟，包括:所述前端操作終端通過無線接收裝置接收監測數據，然後通過RFID讀寫器讀取管片信息，從而在本地小型時空資料庫中搜索管片的生產、施工信息及歷史健康監測信肩、O
[0018]作為本發明的一種優選方案，所述步驟3中，利用前端操作終端獲取隧道管片信息並判斷隧道病蟲害情況的步驟還包括:
[0019]所述前端操作終端通過無線接收發送裝置傳送隧道地面上攝像頭監控信息，從而通過地面及地下監測信息來對運營隧道的健康狀況進行全面準確分析；[0020]所述前端操作終端通過BIM模型及健康監測信息系統進行時空數據信息的分析來確定運營隧道病蟲害的情況。
[0021]作為本發明的一種優選方案，通過地下監測信息以及地面監控信息綜合起來對該段運營隧道健康狀況採用不變量分析技術進行分析；所述前段操作終端通過BIM模型獲得的空間信息以及健康監測模塊獲得的時間序列信息融合在一起形成的時空數據信息並通過不變量分析技術來分析、確定運營隧道病蟲害的情況。
[0022]作為本發明的一種優選方案，所述前端操作終端包括數據採集模塊、GIS環境信息模塊、生產及施工信息模塊、運營健康監測信息模塊、BIM模塊、虛實技術實現模塊、數據分析模塊；
[0023]所述步驟3中，利用前端操作終端獲取隧道管片信息並判斷隧道病蟲害情況的步驟進一步包括:
[0024]數據採集模塊獲得監測儀器設備監測的數據信息以及人工巡檢時獲得的數據信息；
[0025]GIS環境信息模塊獲取該運營隧道地周邊的設定信息；
[0026]生產及施工信息模塊獲取獲取管片生產及在施工時的管片病蟲害信息；
[0027]運營健康監測信息模塊獲取運營隧道期間管片病蟲害信息；
[0028]BIM模塊不僅包含BM模型還包括在此基礎上的結構力學分析；
[0029]虛實技術實現模塊利用VR技術實現三維模型與現實場景交互，同時通過圖像比對法來對同一管片病蟲害圖像進行分析；
[0030]數據分析模塊對該運營隧道健康監測信息進行數據病蟲害分析。
[0031]作為本發明的一種優選方案，所述管理方法還包括步驟4:利用後臺伺服器根據前端操作終端的處理結果，對隧道健康情況進行進一步分析，判斷是否需要養護，並做出健康監測報告；
[0032]所述後臺伺服器包括時空資料庫、裝載有基於網頁的遠程管理系統、健康狀況分級評估專家系統、維修養護決策系統；
[0033]所述步驟4進一步包括:
[0034]在後臺伺服器上將有眾多運營隧道的健康監測信息，對於前端操作終端分析的結論在後臺伺服器大量同等類似運營隧道健康監測信息基礎上通過健康狀況分級評估專家系統進行進一步分析，以便得出更加準確有效地分析結果；
[0035]企業管理人員通過網頁瀏覽器實現對運營隧道健康監測信息的監控及分析；
[0036]所述後臺伺服器的遠程管理系統對其健康監測數據給出每月每季度病蟲害健康監測報告；
[0037]所述健康狀況分級評估專家系統在獲取多條隧道運營隧道健康監測的儀器設備信息、人工採集信息、周邊環境信息的基礎上結合歷史數據而進行的分級評估以及預警報
生P=I ;
[0038]所述維修養護決策系統在健康狀況分級評估專家系統提出的信息基礎上結合養護標準做出該段隧道是否養護決策報告。
[0039]作為本發明的一種優選方案，所述時空資料庫包括GIS信息、時間序列信息、BM模型信息；[0040]所述GIS信息主要是運營隧道周邊環境信息；
[0041]所述時間序列信息主要是生產、施工以及歷史運營監測信息，歷史運營監測信息包括人工測量信息；
[0042]所述BM模型信息主要是建設時建立的理論模型在加上施工及運營期按監測信息修正的空間信息；
[0043]所述GIS信息、時間序列信息、BM模型信息三者的結合將運營隧道的環境、結構、理論有效地結合在一起，從而更加有效地對運營隧道健康進行分析；生產、施工、歷史隧道運營維護健康信息的結合能夠分析整個管片的演變過程。
[0044]作為本發明的一種優選方案，所述後臺伺服器含多運營隧道的時空資料庫，既對一條運營隧道的健康監測信息進行有效整合和輸出，又能夠通過多條運營隧道健康監測信息利用健康狀況分級評估專家系統對某一運營隧道健康狀況進行評估；
[0045]通過無線網絡將前端操作終端健康監測信息系統中的數據與後臺伺服器時空資料庫進行同步；通過無線環境實現對後臺伺服器遠程管理系統的訪問、數據存入和讀取。
[0046]作為本發明的一種優選方案，所述管理方法具體包括如下步驟:
[0047]步驟S0、巡檢人員通過運程運營隧道健康監測系統新建巡檢計劃，數據上傳至後臺伺服器；
[0048]步驟S1、前端操作終端通過無線網絡從後臺伺服器下載巡檢計劃，在BM模型上標註本次巡檢需要重點關注的位置和巡檢流程；
[0049]步驟S2、按巡檢流程，巡檢人員巡檢運營隧道病蟲害狀況，並在巡檢過程中通過無線接收發送裝置獲得監測儀器設備的監測信息；
[0050]步驟S3、巡檢人員在巡檢過程中通過RFID讀寫模塊以及BM模型獲得所處位置、管片歷史健康監測信息、管片生產及施工信息；
[0051]步驟S4、巡檢人員對於無法通過監測儀器設備獲得的隧道病蟲害信息則通過兩種方法進行檢測:一、通過前端操作終端上運行軟體在BM模型上進行標註；二、通過前端操作終端的拍照功能進行圖像拍攝；
[0052]步驟S5、巡檢人員在檢測過程出現病蟲害位置通過無線接收發送裝置調用該位置地面上的周邊環境進行初步病蟲害分析；
[0053]步驟S6、前端操作終端通過獲得的眾多信息利用數據分析模塊對該位置運營隧道病蟲害狀況進行進一步分析判斷；
[0054]步驟S7、前端操作終端通過BM模型、虛實技術實現模塊對獲得的信息進行深層次分析判斷；
[0055]步驟S8、在步驟S5、S6、S7各步運行條件下，前端操作終端給出當前隧道位置病蟲害判定結論及預警報告；
[0056]步驟S9、在巡檢結束後，後臺伺服器根據監測儀器設備的監測信息、人工監測信息、周圍環境、眾多運營隧道健康監測信息基礎上，利用健康狀況分級評估專家系統給出該運營隧道接口狀況的評估及預警報告；
[0057]步驟S10、在健康狀況評估及預警報告基礎上，根據運營隧道養護標準給出該運營隧道是否維修養護的決策報告。
[0058]本發明的有益效果在於:本發明提出的基於BM的運營隧道維護健康監測管理系統，可將隧道建設初期的管片生產及施工信息與運營維護的信息一起進行分析，從而克服已有運營隧道維護健康監測管理系統及方法出現的缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0059]圖1為本發明基於BM的運營隧道維護健康監測管理系統的組成示意圖。
【具體實施方式】
[0060]下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。
[0061]實施例一
[0062]請參閱圖1，本發明揭示了一種基於BM的運營隧道維護健康監測管理系統，所述系統包括RFID標籤3、前端操作終端5、後臺伺服器6 ;前端操作終端5裝載有健康監測模塊8、BIM模型、本地小型時空資料庫、RFID讀寫模塊4、無線接收發送裝置2 ;後臺伺服器6包括健康監測時空資料庫9、裝載有基於網頁的遠程管理系統10、健康狀況分級評估專家系統11、維修養護決策系統12。
[0063]RFID標籤3放置在隧道管片上，用於儲存對於管片生產、施工及歷史健康監測編碼信息。以下著重介紹前端操作終端及後臺伺服器的組成及工作方式。
[0064]【前端操作終端】
[0065]如圖1所示，前端操作終端5主要包括健康監測模塊8、BM模型、本地小型時空資料庫、RFID讀寫模塊4、無線接收發送裝置2 ;前端操作終端5還通過無線接收發送裝置2連接監測儀器設備1，獲取監測儀器設備I監測的信息。RFID讀寫器2可以作為前端操作終端3的一部分，但RFID讀寫器2可以與前端操作終端3的主體部分分離設置。當然，前端操作終端3也可以不包括RFID讀寫器2。
[0066]所述RFID讀寫器4用以向所述RFID標籤寫入管片編碼信息，從所述RFID標籤讀取管片編碼信息，該信息將管片生產、施工及歷史健康監測信息緊密聯繫在一起。所述前端操作終端5的無線接收發送裝置2包括無線網絡模塊WIF1、無線接收發送模塊ZIGBEE模塊；所述前端操作終端5通過無線接收裝置2接收監測數據，然後通過RFID讀寫器4讀取管片信息，從而在本地小型時空資料庫中搜索管片的生產、施工信息及歷史健康監測信息。所述前端操作終端5通過無線接收發送裝置2還能夠傳送隧道地面上攝像頭監控信息，無線接收發送裝置與運營隧道的監測儀器設備相連，獲得運營隧道周圍環境信息，從而通過地面及地下監測信息來對運營隧道的健康狀況進行全面準確分析。所述前端操作終端5通過BIM模型及健康監測模塊8進行時空數據信息的分析來確定運營隧道病蟲害的情況。這樣通過地下監測信息以及地面監控信息綜合起來對該段運營隧道健康狀況採用日本NEC開發的新方法「不變量分析技術」進行分析；所述前段操作終端通過BIM模型獲得的空間信息以及健康監測模塊獲得的時間序列信息融合在一起形成的時空數據信息並通過不變量分析技術來分析、確定運營隧道病蟲害的情況。
[0067]【後臺伺服器】
[0068]後臺伺服器6主要包括健康監測時空資料庫9、裝載有基於網頁的遠程管理系統
10、健康狀況分級評估專家系統11、維修養護決策系統12 ;用戶可以通過訪問終端7訪問後臺伺服器6。[0069]所述健康監測時空資料庫9包括GIS信息、時間序列信息、BIM模型信息；GIS信息主要是運營隧道周邊環境信息；時間序列信息主要是生產、施工以及歷史運營監測信息，歷史運營監測信息包括人工測量信息；BIM模型信息主要是建設時建立的理論模型在加上施工及運營期按監測信息修正的空間信息；GIS信息、時間序列信息、BIM模型信息三者的結合將運營隧道的環境、結構、理論有效地結合在一起，從而更加有效地對運營隧道健康進行分析；生產、施工、歷史隧道運營維護健康信息的結合能夠分析整個管片的演變過程。
[0070]在後臺伺服器6上將有眾多運營隧道的健康監測信息，對於前端操作終端5分析的結論在後臺伺服器6大量同等類似運營隧道健康監測信息基礎上通過健康狀況分級評估專家系統11進行進一步分析，以便得出更加準確有效地分析結果。所述健康狀況分級評估專家系統11在獲取多條隧道運營隧道健康監測的監測儀器設備I監測的信息、人工採集信息、周邊環境信息的基礎上結合歷史數據而進行的分級評估以及預警報告。
[0071]所述維修養護決策系統12則是在健康狀況分級評估專家系統提出的信息基礎上結合養護標準做出該段隧道是否養護決策報告。所述後臺伺服器6用以供企業管理人員通過網頁瀏覽器實現對運營隧道健康監測信息的監控及分析。所述後臺伺服器6的遠程管理系統10能夠對其健康監測數據給出每月每季度病蟲害健康監測報告。
[0072]以上介紹了本發明基於BM的運營隧道維護健康監測管理系統的組成，本發明在揭示上述管理系統的同時，還揭示所述基於BM的運營隧道維護健康監測管理系統的管理方法，該管理方法具體包含以下步驟:
[0073]【步驟S0】巡檢人員通過運程運營隧道健康監測系統新建巡檢計劃，數據上傳至後臺伺服器；
[0074]【步驟SI】前端操作終端通過無線網絡從後臺伺服器下載巡檢計劃，在BM模型上標註本次巡檢需要重點關注的位置和巡檢流程；
[0075]【步驟S2】按巡檢流程，巡檢人員巡檢運營隧道病蟲害狀況，並在巡檢過程中通過無線接收發送裝置獲得儀器監測信息；
[0076]【步驟S3】巡檢人員在巡檢過程中通過RFID讀寫模塊以及BM模型獲得所處位置、管片歷史健康監測信息、管片生產及施工信息；
[0077]【步驟S4】巡檢人員對於無法通過監測儀器獲得的隧道病蟲害信息則通過兩種方法進行檢測:一、通過前端操作終端上運行軟體在BM模型上進行標註；二、通過前端操作終端的拍照功能進行圖像拍攝；
[0078]【步驟S5】巡檢人員在檢測過程出現病蟲害位置通過無線接收發送裝置調用該位置地面上的周邊環境進行初步病蟲害分析；
[0079]【步驟S6】前端操作終端通過獲得的眾多信息利用數據分析模塊對該位置運營隧道病蟲害狀況進行進一步分析判斷；
[0080]【步驟S7】前端操作終端通過BM模型、虛實技術實現模塊對獲得的信息進行深層次分析判斷；
[0081]【步驟S8】在S5、S6、S7各步運行條件下，前端操作終端給出當前隧道位置病蟲害判定結論及預警報告。
[0082]【步驟S9】在巡檢結束後，後臺伺服器根據監測儀器設備I的檢測信息、人工檢測信息、周圍環境、眾多運營隧道健康監測信息基礎上，利用健康狀況分級評估專家系統給出該運營隧道接口狀況的評估及預警報告；
[0083]【步驟S10】在健康狀況評估及預警報告基礎上，根據運營隧道養護標準給出該運營隧道是否維修養護的決策報告。
[0084]實施例二
[0085]本實施例揭示一種基於BM的運營隧道維護健康監測管理系統，所述系統包括:RFID標籤、RFID讀寫模塊、健康監測模塊；健康監測模塊可以設置於前端操作終端，也可以設置於後臺伺服器中。
[0086]RFID標籤放置在隧道管片上，用於儲存對於管片生產、施工及歷史健康監測編碼信息。
[0087]RFID讀寫模塊用以向所述RFID標籤寫入管片編碼信息，從所述RFID標籤讀取管片編碼信息，該管片編碼信息與管片生產、施工及歷史健康監測信息對應。
[0088]健康監測模塊與所述RFID讀寫模塊連接，用以根據RFID讀寫模塊讀取的管片編碼信息獲取各管片生產、施工及歷史健康監測信息，並結合BIM模型分析來確定運營隧道病蟲害的情況。
[0089]本實施例中，所述RFID讀寫模塊、健康監測模塊設置於前端操作終端；所述前端操作終端還包括BIM模型、本地小型時空資料庫、無線接收發送裝置；所述前端操作終端通過無線接收裝置接收監測數據，然後通過RFID讀寫器讀取管片信息，從而在本地小型時空資料庫中搜索管片的生產、施工信息及歷史健康監測信息。
[0090]所述前端操作終端包含有小型的運營隧道健康監測信息軟體分析系統(可以為實施例一中所述的健康監測模塊)；後臺伺服器則包含有眾多條運營隧道的時空資料庫，在前端操作終端的運營隧道健康監測信息軟體分析系統的基礎上，增加了健康狀況分級評估專家系統和維修養護決策系統。
[0091]所述健康狀況分級評估專家系統是在獲取多條隧道運營隧道健康監測的儀器設備信息、人工採集信息、周邊環境信息的基礎上結合歷史數據而進行的分級評估以及預警報告。所述維修養護決策系統則是在健康狀況分級評估專家系統提出的信息基礎上結合養護標準做出該段隧道是否養護決策報告。
[0092]所述前端操作終端還包括數據採集模塊、GIS環境信息模塊、生產及施工信息模塊、運營健康監測信息模塊、BIM模塊、虛實技術實現模塊、數據分析模塊。
[0093]所述數據採集模塊則是獲得儀器監測的數據信息以及人工巡檢時獲得的數據信息；GIS環境信息模塊主要是該運營隧道地上的周邊信息；生產及施工信息模塊用以獲取管片生產及在施工時的管片病蟲害信息；運營健康監測信息模塊用以獲取運營隧道期間管片病蟲害信息；BIM模塊不僅包含BM模型還包括在此基礎上的結構力學分析；虛實技術實現模塊則是利用VR技術實現三維模型與現實場景交互，同時通過圖像比對法來對同一管片病蟲害圖像進行分析；數據分析模塊則是對該運營隧道健康監測信息進行數據病蟲害分析。
[0094]實施例三
[0095]本實施例揭示一種基於BM的運營隧道維護健康監測管理方法，所述方法包括如下步驟:
[0096]【步驟I】在隧道管片上設置RFID標籤，RFID標籤內儲存對於管片生產、施工及歷史健康監測編碼信息；通過RFID讀寫模塊向所述RFID標籤寫入管片編碼信息，該管片編碼信息與管片生產、施工及歷史健康監測信息對應；
[0097]【步驟2】通過RFID讀寫模塊從所述RFID標籤讀取管片編碼信息；
[0098]【步驟3】健康監測模塊根據RFID讀寫模塊讀取的管片編碼信息獲取各管片生產、施工及歷史健康監測信息，並結合BIM模型分析來確定運營隧道的健康情況。
[0099]本實施例中，所述RFID讀寫模塊、健康監測模塊設置於前端操作終端；所述前端操作終端還包括BIM模型、本地小型時空資料庫、無線接收發送裝置。
[0100]所述步驟3包括利用前端操作終端獲取隧道管片信息並判斷隧道病蟲害情況的步驟，包括:所述前端操作終端通過無線接收裝置接收監測數據，然後通過RFID讀寫器讀取管片信息，從而在本地小型時空資料庫中搜索管片的生產、施工信息及歷史健康監測信肩、O
[0101]利用前端操作終端獲取隧道管片信息並判斷隧道病蟲害情況的步驟還包括:所述前端操作終端通過無線接收發送裝置傳送隧道地面上攝像頭監控信息，從而通過地面及地下監測信息來對運營隧道的健康狀況進行全面準確分析；所述前端操作終端通過BM模型及健康監測信息系統進行時空數據信息的分析來確定運營隧道病蟲害的情況。[0102]具體地，所述前端操作終端包括數據採集模塊、GIS環境信息模塊、生產及施工信息模塊、運營健康監測信息模塊、BIM模塊、虛實技術實現模塊、數據分析模塊。[0103]所述步驟3具體包括:[0104]數據採集模塊獲得監測儀器設備監測的數據信息以及人工巡檢時獲得的數據信息；[0105]GIS環境信息模塊獲取該運營隧道地周邊的設定信息；[0106]生產及施工信息模塊獲取管片生產及在施工時的管片病蟲害信息；[0107]運營健康監測信息模塊獲取運營隧道期間管片病蟲害信息；[0108]BIM模塊不僅包含BM模型還包括在此基礎上的結構力學分析；[0109]虛實技術實現模塊利用VR技術實現三維模型與現實場景交互，同時通過圖像比對法來對同一管片病蟲害圖像進行分析；[0110]數據分析模塊對該運營隧道健康監測信息進行數據病蟲害分析。
[0111]【步驟4】利用後臺伺服器根據前端操作終端的處理結果，對隧道健康情況進行進一步分析，判斷是否需要養護，並做出健康監測報告。所述後臺伺服器包括時空資料庫、裝載有基於網頁的遠程管理系統、健康狀況分級評估專家系統、維修養護決策系統；
[0112]所述步驟4進一步包括:
[0113]在後臺伺服器上將有眾多運營隧道的健康監測信息，對於前端操作終端分析的結論在後臺伺服器大量同等類似運營隧道健康監測信息基礎上通過健康狀況分級評估專家系統進行進一步分析，以便得出更加準確有效地分析結果；
[0114]企業管理人員通過網頁瀏覽器實現對運營隧道健康監測信息的監控及分析；
[0115]後臺伺服器的遠程管理系統對其健康監測數據給出每月每季度病蟲害健康監測?艮告;
[0116]健康狀況分級評估專家系統在獲取多條隧道運營隧道健康監測的儀器設備信息、人工採集信息、周邊環境信息的基礎上結合歷史數據而進行的分級評估以及預警報告；[0117]維修養護決策系統在健康狀況分級評估專家系統提出的信息基礎上結合養護標準做出該段隧道是否養護決策報告。
[0118]綜上所述，本發明提出的基於BM的運營隧道維護健康監測管理系統，可將隧道建設初期的管片生產及施工信息與運營維護的信息一起進行分析，從而克服已有運營隧道維護健康監測管理系統及方法出現的缺陷。
[0119]這裡本發明的描述和應用是說明性的，並非想將本發明的範圍限制在上述實施例中。這裡所披露的實施例的變形和改變是可能的，對於那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發明的精神或本質特徵的情況下，本發明可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現。在不脫離本發明範圍和精神的情況下，可以對這裡所披露的實施例進行其它變形和改變。
【權利要求】
1.一種基於BIM的運營隧道維護健康監測管理方法，其特徵在於，所述方法包括: 在隧道管片上設置RFID標籤，RFID標籤內儲存對於管片生產、施工及歷史健康監測編碼信息；需要進行數據寫入時，所述RFID讀寫器向所述RFID標籤寫入管片編碼信息；利用前端操作終端獲取隧道管片信息並判斷隧道病蟲害情況；所述前端操作終端裝載有健康監測模塊、BM模型、本地小型時空資料庫、RFID讀寫模塊、無線接收發送裝置；所述RFID讀寫器從所述RFID標籤讀取管片編碼信息，該信息將管片生產、施工及歷史健康監測信息緊密聯繫在一起；所述前端操作終端通過無線接收裝置接收監測數據，然後通過RFID讀寫器讀取管片信息，從而在本地小型時空資料庫中搜索管片的生產、施工信息及歷史健康監測信息；所述前端操作終端通過無線接收發送裝置能夠傳送隧道地面上攝像頭監控信息，無線接收發送裝置與運營隧道的監測儀器設備相連，獲得運營隧道周圍環境信息，從而通過地面及地下監測信息來對運營隧道的健康狀況進行全面準確分析；所述前端操作終端通過BIM模型及健康監測模塊進行時空數據信息的分析來確定運營隧道病蟲害的情況；這樣通過地下監測信息以及地面監控信息綜合起來對該段運營隧道健康狀況採用不變量分析技術進行分析；所述前段操作終端通過BIM模型獲得的空間信息以及健康監測模塊獲得的時間序列信息融合在一起形成的時空數據信息並通過不變量分析技術來分析、確定運營隧道病蟲害的情況； 利用後臺伺服器根據前端操作終端的處理結果，對隧道健康情況進行進一步分析，判斷是否需要養護，並做出健康監測報告；後臺伺服器包括時空資料庫、裝載有基於網頁的遠程管理系統、健康狀況分級評估專家系統、維修養護決策系統；所述時空資料庫包括GIS信息、時間序列信息、BIM模型信息；GIS信息主要是運營隧道周邊環境信息；時間序列信息主要是生產、施工以及歷史運營監測信息，歷史運營監測信息包括人工測量信息；BIM模型信息主要是建設時建立的理論模型在加上施工及運營期按監測信息修正的空間信息；GIS信息、時間序列信息、BIM模型信息三者的結合將運營隧道的環境、結構、理論有效地結合在一起，從而更加有效地對運營隧道健康進行分析；生產、施工、歷史隧道運營維護健康信息的結合能夠分析整個管片的演變過程；在後臺伺服器上將有眾多運營隧道的健康監測信息，通過健康狀況分級評估專.家系統進行進一步分析，以便得出更加準確有效地分析結果；所述健康狀況分級評估專家系統在獲取多條隧道運營隧道健康監測的儀器設備信息、人工採集信息、周邊環境信息的基礎上結合歷史數據而進行的分級評估以及預警報告；所述維修養護決策系統則是在健康狀況分級評估專家系統提出的信息基礎上結合養護標準做出該段隧道是否養護決策報告；所述後臺伺服器用以供企業管理人員通過網頁瀏覽器實現對運營隧道健康監測信息的監控及分析；所述後臺伺服器的遠程管理系統能夠對其健康監測數據給出每月每季度病蟲害健康監測報告。
2.一種基於BIM的運營隧道維護健康監測管理方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟: 步驟1、在隧道管片上設置RFID標籤，RFID標籤內儲存對於管片生產、施工及歷史健康監測編碼信息；通過RFID讀寫模塊向所述RFID標籤寫入管片編碼信息，該管片編碼信息與管片生產、施工及歷史健康監測信息對應； 步驟2、通過RFID讀寫模塊從所述RFID標籤讀取管片編碼信息； 步驟3、健康監測模塊根據RFID讀寫模塊讀取的管片編碼信息獲取各管片生產、施工及歷史健康監測信息，並結合BIM模型分析來確定運營隧道的健康情況。
3.根據權利要求2所述的基於BIM的運營隧道維護健康監測管理方法，其特徵在於: 所述RFID讀寫模塊、健康監測模塊設置於前端操作終端； 所述前端操作終端還包括BIM模型、本地小型時空資料庫、無線接收發送裝置； 所述步驟3包括利用前端操作終端獲取隧道管片信息並判斷隧道病蟲害情況的步驟，包括:所述前端操作終端通過無線接收裝置接收監測數據，然後通過RFID讀寫器讀取管片信息，從而在本地小型時空資料庫中搜索管片的生產、施工信息及歷史健康監測信息。
4.根據權利要求3所述的基於BIM的運營隧道維護健康監測管理方法，其特徵在於: 所述步驟3中，利用前端操作終端獲取隧道管片信息並判斷隧道病蟲害情況的步驟還包括: 所述前端操作終端通過無線接收發送裝置傳送隧道地面上攝像頭監控信息，從而通過地面及地下監測信息來對運營隧道的健康狀況進行全面準確分析； 所述前端操作終端通過BIM模型及健康監測信息系統進行時空數據信息的分析來確定運營隧道病蟲害的情況。
5.根據權利要求4所述的基於BIM的運營隧道維護健康監測管理方法，其特徵在於: 通過地下監測信息以及地面監控信息綜合起來對該段運營隧道健康狀況採用不變量分析技術進行分析；所述前段操作終端通過BIM模型獲得的空間信息以及健康監測模塊獲得的時間序列信息融合在一起 形成的時空數據信息並通過不變量分析技術來分析、確定運營隧道病蟲害的情況。
6.根據權利要求3所述的基於BM的運營隧道維護健康監測管理方法，其特徵在於: 所述前端操作終端包括數據採集模塊、GIS環境信息模塊、生產及施工信息模塊、運營健康監測信息模塊、BIM模塊、虛實技術實現模塊、數據分析模塊； 所述步驟3中，利用前端操作終端獲取隧道管片信息並判斷隧道病蟲害情況的步驟進一步包括: 數據採集模塊獲得監測儀器設備監測的數據信息以及人工巡檢時獲得的數據信息； GIS環境信息模塊獲取該運營隧道地周邊的設定信息； 生產及施工信息模塊獲取管片生產及在施工時的管片病蟲害信息； 運營健康監測信息模塊獲取運營隧道期間管片病蟲害信息； BIM模塊不僅包含BIM模型還包括在此基礎上的結構力學分析； 虛實技術實現模塊利用VR技術實現三維模型與現實場景交互，同時通過圖像比對法來對同一管片病蟲害圖像進行分析； 數據分析模塊對該運營隧道健康監測信息進行數據病蟲害分析。
7.根據權利要求2所述的基於BIM的運營隧道維護健康監測管理方法，其特徵在於: 所述管理方法還包括步驟4:利用後臺伺服器根據前端操作終端的處理結果，對隧道健康情況進行進一步分析，判斷是否需要養護，並做出健康監測報告； 所述後臺伺服器包括時空資料庫、裝載有基於網頁的遠程管理系統、健康狀況分級評估專家系統、維修養護決策系統； 所述步驟4進一步包括: 在後臺伺服器上將有眾多運營隧道的健康監測信息，對於前端操作終端分析的結論在後臺伺服器大量同等類似運營隧道健康監測信息基礎上通過健康狀況分級評估專家系統進行進一步分析，以便得出更加準確有效地分析結果； 企業管理人員通過網頁瀏覽器實現對運營隧道健康監測信息的監控及分析； 所述後臺伺服器的遠程管理系統對其健康監測數據給出每月每季度病蟲害健康監測?艮告; 所述健康狀況分級評估專家系統在獲取多條隧道運營隧道健康監測的儀器設備信息、人工採集信息、周邊環境信息的基礎上結合歷史數據而進行的分級評估以及預警報告；所述維修養護決策系統在健康狀況分級評估專家系統提出的信息基礎上結合養護標準做出該段隧道是否養護決策報告。
8.根據權利要求7所述的基於BIM的運營隧道維護健康監測管理方法，其特徵在於: 所述時空資料庫包括GIS信息、時間序列信息、BIM模型信息； 所述GIS信息主要是運營隧道周邊環境信息； 所述時間序列信息主要是生產、施工以及歷史運營監測信息，歷史運營監測信息包括人工測量信息； 所述BM模型信息主要是建設時建立的理論模型在加上施工及運營期按監測信息修正的空間信息； 所述GIS信息、時間序列信息、BIM模型信息三者的結合將運營隧道的環境、結構、理論有效地結合在一起，從而更加有效地對運營隧道健康進行分析；生產、施工、歷史隧道運營維護健康信息的結合能夠分析整個管片的演變過程。
9.根據權利要求7.所述的基於BIM的運營隧道維護健康監測管理方法，其特徵在於: 所述後臺伺服器含多運營隧道的時空資料庫，既對一條運營隧道的健康監測信息進行有效整合和輸出，又能夠通過多條運營隧道健康監測信息利用健康狀況分級評估專家系統對某一運營隧道健康狀況進行評估； 通過無線網絡將前端操作終端健康監測信息系統中的數據與後臺伺服器時空資料庫進行同步；通過無線環境實現對後臺伺服器遠程管理系統的訪問、數據存入和讀取。
10.根據權利要求2所述的基於BIM的運營隧道維護健康監測管理方法，其特徵在於: 所述管理方法具體包括如下步驟: 步驟so、巡檢人員通過運程運營隧道健康監測系統新建巡檢計劃，數據上傳至後臺伺服器； 步驟S1、前端操作終端通過無線網絡從後臺伺服器下載巡檢計劃，在BM模型上標註本次巡檢需要重點關注的位置和巡檢流程； 步驟S2、按巡檢流程，巡檢人員巡檢運營隧道病蟲害狀況，並在巡檢過程中通過無線接收發送裝置獲得監測儀器設備的監測信息； 步驟S3、巡檢人員在巡檢過程中通過RFID讀寫模塊以及BM模型獲得所處位置、管片歷史健康監測信息、管片生產及施工信息； 步驟S4、巡檢人員對於無法通過監測儀器設備獲得的隧道病蟲害信息則通過兩種方法進行檢測:一、通過前端操作終端上運行軟體在BM模型上進行標註；二、通過前端操作終端的拍照功能進行圖像拍攝； 步驟S5、巡檢人員在檢測過程出現病蟲害位置通過無線接收發送裝置調用該位置地面上的周邊環境進行初步病蟲害分析； 步驟S6、前端操作終端通過獲得的眾多信息利用數據分析模塊對該位置運營隧道病蟲害狀況進行進一步分析判斷； 步驟S7、前端操作終端通過BIM模型、虛實技術實現模塊對獲得的信息進行深層次分析判斷； 步驟S8、在步驟S5、S6、S7各步驟運行條件下，前端操作終端給出當前隧道位置病蟲害判定結論及預警報告； 步驟S9、在巡檢結束後，後臺伺服器根據監測儀器設備的監測信息、人工監測信息、周圍環境、眾多運營隧道健康監測信息基礎上，利用健康狀況分級評估專家系統給出該運營隧道接口狀況的評估及預警報告； 步驟S10、在健康狀況評估及預警報告基礎上，根據運營隧道養護標準給出該運營隧道是否維修養護的 決策報告。
【文檔編號】G05B19/418GK103472788SQ201310403840
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】胡珉, 黃哲文, 高新聞, 喻鋼, 周麗 申請人:上海大學