[發明專利]隧道全生命周期管理系統及方法

在審

• 申請號: 201310403838.0
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103544556A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 周文波;胡珉;高新聞;喻鋼;周勝臣
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/08;G06K17/00
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 解文霞

1.一種隧道全生命周期管理系統，其特征在于，所述系統包括：

生產管理子系統，用于在隧道管片生產時，完成管片在生產流程各個階段的質量檢測；

運輸管理子系統，用于在管片運輸過程中獲取管片的位置信息；

施工管理子系統，用于在隧道施工過程中，記錄的各項數據源與BIM模型相關聯，通過實時的數據同步操作，能夠通過BIM模型系統實現對盾構法隧道施工進程進行仿真模擬；

運營管理子系統，用于獲取各管片生產、施工及歷史健康監測信息，并結合BIM模型分析來確定運營隧道的健康情況；

所述生產管理子系統包括：

-第一前端操作終端，包括生產檢查系統、本地數據庫和第一RFID讀寫器；所述第一前端操作終端用以供質量檢查人員在管片生產的各個環節存貯檢查數據，經審核人員審查通過后生成相應的電子報表；第一RFID讀寫器用以向所述RFID標簽寫入管片編碼信息，從所述RFID標簽讀取管片編碼信息；所述生產檢查系統通過無線局域網實現本地數據庫和第一后臺服務器第一中心數據庫的同步，同步內容包括檢查數據和各類檢查報表；所述生產檢查系統包括以下模塊：鋼筋加工模塊、骨架半成品抽查模塊、鋼筋骨架檢查模塊、鋼模質量檢查模塊、混凝土澆筑檢查模塊、管片蒸養檢查模塊、外觀尺寸檢查模塊、管片水養檢查模塊、管片檢漏檢查模塊、水平拼裝檢查模塊；檢查方法為質量檢查人員手持測量設備和第一前端操作終端，通過生產檢查系統將檢測數據存入本地數據庫中；

-第一后臺服務器，包括第一中心數據庫，并裝載有基于網頁的遠程管理系統；企業管理人員通過網頁瀏覽器訪問第一后臺服務器的第一中心數據庫，實現對管片生產過程的監控；所述遠程管理系統通過互聯網實現用戶遠程對管片生產全生命周期數據和報表進行管理；所述第一RFID讀寫器通過無線局域網與第一后臺服務器的第一中心數據庫進行數據同步，并將編碼數據通過無線射頻寫入RFID標簽；所述掃描儀掃描完紙質報表后，通過本地網頁瀏覽器經互聯網上傳至第一后臺服務器遠程管理系統；所述遠程管理系統包括項目概況模塊、計劃管理模塊、制作管理模塊、材料管理模塊、物流管理模塊、智能分析模塊、文件管理模塊、后臺管理模塊和數據匯總模塊；所述遠程管理系統對管片生產的計劃、制作、材料、物流進行全生命周期的網站式管理和智能分析；所述智能分析模塊實現對管片吊裝強度的預測，從第一中心數據庫中取出吊裝強度、環境溫度、蒸養時間、開吊時間歷史數據；利用關聯規則算法尋找吊裝強度和環境溫度、蒸養時間、開吊時間之間的關系；輸入當前環境溫度、蒸養時間、開吊時間數據；利用關聯規則算法對當前所需的吊裝強度做出預測；

所述運輸管理子系統用以在管片裝車過程中，通過第四RFID讀寫器獲取管片對應RFID標簽的信息；運輸車輛上設有RFID讀寫器，能實時獲取運輸車輛內的RFID標簽；同時根據車輛的GPS定位模塊獲取車輛信息，進行獲取管片在運輸過程中的位置信息；

所述施工管理子系統包括：

-第二前端操作終端，包括BIM模型系統、施工檢查系統、第二RFID讀寫器；第二RFID讀寫器用以向所述RFID標簽寫入管片編碼信息，從所述RFID標簽讀取管片編碼信息；所述第二前端操作終端用以控制第二RFID讀寫器向所述RFID標簽寫入管片編碼信息，并控制所述第二RFID讀寫器調用管片相關數據，通過BIM模型系統實現三維仿真、可視化的數據整合分析、管理；

-第二后臺服務器，包括第二中心數據庫，并裝載有BIM模型系統和施工檢查系統；所述第二后臺服務器連接所述第二前端操作終端，用以接收從第二前端操作終端將管片施工過程中的多維檢查數據，并存儲于所述第二中心數據庫中；第二后臺服務器還將設定數據通過網絡傳輸到第二前端操作終端，進行基于BIM模型系統的監控和分析；所述施工檢查系統包括進場檢查模塊、推進拼裝模塊、管片修補模塊、質量管理模塊和安全巡檢模塊；質量檢查人員通過第二前端操作終端現場錄入數據，以網絡方式傳送至第二中心數據庫供BIM模型系統進行分析，并可生成相應電子報表；第二后臺服務器上的施工檢查系統還能對上傳的電子報表進行統一瀏覽和管理；

所述BIM模型系統支持盾構法隧道施工，通過BIM模型系統獲得管片拼裝位置及橫豎徑的施工參數，并進行可視化進度、質量監控分析；在掃描安裝在隧道管片上的RFID信息后，所述BIM模型系統調用該隧道管片所對應的BIM模型，并綁定相應的管片基本信息，將管片施工過程中記錄的各項數據源與BIM模型系統相關聯，通過實時的數據同步操作，能夠通過BIM模型系統實現對盾構法隧道施工進程進行參數化的仿真模擬；所述BIM模型系統通過第二RFID讀寫器和第二前端操作終端配合操作，對施工完成的管片進行質量檢測；第二前端操作終端將信息以網絡方式傳輸到第二后臺服務器，BIM模型系統對隧道管片修補、滲漏水情況進行可視化描述，并配合拍攝的現場照片作為輔助；

所述運營管理子系統包括：

-第三前端操作終端，裝載有健康監測模塊、BIM模型系統、本地小型時空數據庫、第三RFID讀寫器、無線接收發送裝置；所述第三RFID讀寫器用以向所述RFID標簽寫入管片編碼信息，從所述RFID標簽讀取管片編碼信息，該信息將管片生產、施工及歷史健康監測信息緊密聯系在一起；所述第三前端操作終端的無線接收發送裝置包括無線網絡模塊WIFI模塊、無線接收發送模塊ZIGBEE模塊；所述第三前端操作終端通過無線接收裝置接收監測數據，然后通過第三RFID讀寫器讀取管片信息，從而在本地小型時空數據庫中搜索管片的生產、施工信息及歷史健康監測信息；所述第三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，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；所述第三前端操作終端通過BIM模型系統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采用不變量分析技術進行分析；所述前段操作終端通過BIM模型系統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并通過不變量分析技術來分析、確定運營隧道病蟲害的情況；

-第三后臺服務器，包括時空數據庫、裝載有基于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；所述時空數據庫包括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；在第三后臺服務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、人工采集信息、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；所述第三后臺服務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；所述第三后臺服務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。