基于bim的盾构法隧道施工管理系统的制作方法
【专利摘要】本发明揭示了一种基于BIM的盾构法隧道施工管理系统，所述施工管理系统包括：设置于隧道管片上的RFID标签、RFID读写器、BIM模型系统；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；BIM模型系统用以获取RFID读写器读取的管片编码信息，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。本发明以一种基于BIM的仿真模拟的手段对盾构法隧道施工过程进行仿真模拟、监控、分析，能够直观、形象了解施工进程和质量，辅助进行科学、有效的施工管理。
【专利说明】基于BIM的盾构法隧道施工管理系统
【技术领域】
[0001]本发明属于电子信息【技术领域】，涉及一种隧道施工管理系统，尤其涉及一种基于BIM的盾构法隧道施工管理系统。
【背景技术】
[0002]现今的隧道施工领域，为了确保施工进度和质量，现有的做法大部分都是通过专门人员进行一系列的纸质表格填写及后期电脑录入来对施工过程进行监控，但由于表格众多，表格呈现方式不够直观等因素、以致后期对施工问题的追溯繁琐且效率低下，这极大削弱了人们对于隧道施工的监控力度。因此开发此类隧道施工管理系统具有十分重要的工程意义。
[0003]BIM (建筑信息模型)作为一种新型的主要应用于工程建设领域的重要计算机应用技术，使用数字建模软件，能够对施工过程进行可视化模拟，提升施工效率和科学把控，给施工企业带来极大的价值。根据文献调查，尚且没有将BM技术引入盾构法隧道施工过程中。
[0004]有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的隧道施工管理系统，以克服现有施工管理方式的上述缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:提供一种基于BM的盾构法隧道施工管理系统，可有效监控和追溯管片的施工过程，提高监测效率，实现对隧道施工的生命周期管理。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种基于BIM的盾构法隧道施工管理系统,所述施工管理系统包括:
[0008]-RFID标签，设置于隧道管片上，用以存储对应管片编码信息；
[0009]-RFID读写器，用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码息；
[0010]-前端操作终端，装载有BM模型系统和施工检查系统；所述前端操作终端连接RFID读写器，用以控制RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述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；
[0011]-后台服务器，包括中心数据库，并装载有BM模型系统和施工检查系统；所述后台服务器连接所述前端操作终端，用以接收从前端操作终端将管片施工过程中的多维检查数据，并存储于所述中心数据库中；后台服务器还将设定数据通过网络传输到前端操作终端，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；质量检查人员通过前端操作终端现场录入数据，以网络方式传送至中心数据库供BM模型系统进行分析，并可生成相应电子报表；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；[0012]所述BM模型系统支持盾构法隧道施工，通过BM模型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BM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RFID读写器和前端操作终端配合操作，对施工完成的管片进行质量检测；前端操作终端将信息以网络方式传输到后台服务器，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。
[0013]一种基于BM的盾构法隧道施工管理系统，其特征在于，所述施工管理系统包括:
[0014]RFID标签，设置于隧道管片上，用以存储对应管片编码信息；
[0015]RFID读写器，用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码息;
[0016]BIM模型系统，用以获取RFID读写器读取的管片编码信息，调用该隧道管片所对应的BM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BM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参数化的仿真模拟。
[0017]作为本发明的一种优选方案，所述施工管理系统还包括后台服务器，该后台服务器包括中心数据库，并装载有BM模型系统。
[0018]作为本发明的一种优选方案，所述施工管理系统还包括前端操作终端，该前端操作终端装载有BIM模型系统；
[0019]所述前端操作终端连接RFID读写器，用以控制RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述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；
[0020]所述后台服务器连接所述前端操作终端，用以接收从前端操作终端将管片施工过程中的多维检查数据，并存储于所述中心数据库中；后台服务器还将设定数据通过网络传输到前端操作终端，进行基于BIM模型系统的监控和分析。
[0021]作为本发明的一种优选方案，所述BIM模型系统支持盾构法隧道施工可视化进度、质量监控；
[0022]所述前端操作终端和后台服务器支持生成盾构法隧道施工进度和质量检测项目，管理相应的信息数据，通过BIM模型系统集成化、可视化监控和分析施工进程和检测数据。
[0023]作为本发明的一种优选方案，所述施工管理系统还包括施工检查系统，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；质量检查人员通过前端操作终端现场录入数据，以网络方式传送至中心数据库供BIM模型系统进行分析，并可生成相应电子报表；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。
[0024]作为本发明的一种优选方案，所述BM模型系统支持盾构法隧道施工，通过BM模型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BM模型系统调用该隧道管片所对应的BM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。
[0025]作为本发明的一种优选方案，所述BM模型系统通过RFID读写器和前端操作终端配合操作，对施工完成的管片进行质量检测；前端操作终端将信息以网络方式传输到后台服务器，BIM模型系统对隧道管片修补、渗漏水等情况进行可视化描述，并配合拍摄的现场照片作为辅助。
[0026]一种基于BM的盾构法隧道施工管理方法，所述施工管理方法包括:
[0027]在隧道管片上设置RFID标签，RFID标签中存储有对应管片编码信息；
[0028]通过RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息；
[0029]通过RFID读写器从所述RFID标签读取管片编码信息；
[0030]BIM模型系统获取RFID读写器读取的管片编码信息，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。
[0031]作为本发明的一种优选方案，所述方法具体还包括:
[0032]通过前端操作终端控制RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述RFID读写器调用管片相关数据，通过BM模型系统实现三维仿真、可视化的数据整合分析、管理；
[0033]后台服务器接收从前端操作终端将管片施工过程中的多维检查数据，并存储于所述中心数据库中；后台服务器将设定数据通过网络传输到前端操作终端，进行基于BIM模型系统的监控和分析。
[0034]作为本发明的一种优选方案，所述方法具体包括如下步骤:
[0035]步骤S0、在隧道管片上设置RFID标签，RFID标签中存储有对应管片编码信息；通过RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息；
[0036]步骤S1、在前端操作终端上打开软件系统界面，产生操作工序和流程；
[0037]步骤S2、RFID读写器扫描RFID标签，识别进场管片信息，进行进场检查，即检查管片外观、尺寸等是否满足设计指标和图纸；
[0038]步骤S3、盾构推进和管片拼装质量检查，即生成同步注浆记录、盾构推进过程记录和盾构推进姿态报表；
[0039]步骤S4、判断是否合格，若合格，转向步骤S6，否则转让步骤S5 ；
[0040]步骤S5、利用前端操作终端或和后台服务器将隧道施工中注浆参数、推进参数、盾构姿态及轴线参数与BIM模型系统相结合，然后RFID读写器扫描管片RFID标签，在BIM模型中搜索获得实际施工中注浆参数、推进参数、盾构姿态及轴线参数来在模型中进行仿真分析，进一步验证施工参数的合理性；
[0041]步骤S6、将检查结果上传至所述中心数据库；
[0042]步骤S7、利用前端操作终端或和后台服务器调用BIM模型系统对隧道管片施工中注浆参数、推进参数、盾构姿态及轴线参数进行指导，即通过RFID读写器扫描管片RFID标签，在BIM模型中搜索，将相关数据存入模型中仿真；
[0043]步骤S8、将分析结果上传至中心服务器。
[0044]本发明提出的基于BM的盾构法隧道施工管理系统及方法，有益效果在于:[0045](I)本发明以一种基于BIM的仿真模拟的手段对盾构法隧道施工过程进行仿真模拟、监控、分析，能够直观、形象了解施工进程和质量，辅助进行科学、有效的施工管理；
[0046](2)通过本发明系统实现施工检查的无纸化、网络化、可视化操作，极大增加了施工质检人员的工作效率；
[0047]( 3 )本发明系统只要对检查项目进行更新，还可用于隧道施工完成后的运维，增加了系统的可移植性和可重用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]图1为本发明盾构法隧道施工管理系统的组成示意图。
[0049]图2为本发明盾构法隧道施工管理方法的流程图。
【具体实施方式】
[0050]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0051]实施例一
[0052]请参阅图1，本发明揭示了一种基于BM的盾构法隧道施工管理系统，所述施工管理系统包括:若干RFID标签1、一个或多个RFID读写器2、一个或多个前端操作终端3、后台服务器4。
[0053]RFID标签I设置于隧道管片上，用以存储对应管片编码信息。RFID读写器2用以向所述RFID标签I写入管片编码信息，还可以从所述RFID标签I读取管片编码信息。RFID读写器2也可以作为前端操作终端3的一部分，但RFID读写器2可以与前端操作终端3的主体部分分离设置。
[0054]前端操作终端3、后台服务器4均装载有BIM模型系统5和施工检查系统6。所述前端操作终端3连接RFID读写器2用以控制RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述RFID读写器2调用管片相关数据，通过BM模型系统5实现三维仿真、可视化的数据整合分析、管理。
[0055]后台服务器4包括中心数据库7，并装载有BM模型系统5和施工检查系统6 ;所述后台服务器4连接所述前端操作终端3，用以接收从前端操作终端3将管片施工过程中的多维检查数据，并存储于所述中心数据库7中；后台服务器4还将设定数据通过网络传输到前端操作终端，进行基于BIM模型系统5的监控和分析。
[0056]所述BM模型系统5支持盾构法隧道施工，通过BM模型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RFID读写器和前端操作终端配合操作，对施工完成的管片进行质量检测；前端操作终端将信息以网络方式传输到后台服务器，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。
[0057]施工检查系统6包括以下模块: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。质量检查人员通过前端操作终端现场录入数据，以网络方式传送至中心数据库供BIM模型系统进行分析，并可生成相应电子报表；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。
[0058]本实例中，前端操作终端3通过采用Windows操作系统，附带拍照功能的平板电脑实现；RFID读写器2可采用CSL超高频手持终端通过IS0/IEC18000协议来与对安装在隧道管片上的RFID标签进行读写操作；后台服务器4、前端操作终端3之间通过无线局域网IS0/IEC8802.11协议实现数据的传输。
[0059]以上介绍了本发明基于BM的盾构法隧道施工管理系统，本发明在揭示上述管理系统的同时，还揭不一种基于BIM的盾构法隧道施工管理方法,所述施工管理方法包括:
[0060]步骤一、在隧道管片上设置RFID标签，RFID标签中存储有对应管片编码信息；
[0061]步骤二、通过RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息；
[0062]步骤三、通过RFID读写器从所述RFID标签读取管片编码信息；
[0063]步骤四、通过前端操作终端控制RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述RFID读写器调用管片相关数据；
[0064]步骤五、后台服务器接收从前端操作终端将管片施工过程中的多维检查数据，并存储于所述中心数据库中；后台服务器将设定数据通过网络传输到前端操作终端，进行基于BIM模型系统的监控和分析。BIM模型系统获取RFID读写器读取的管片编码信息，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BM模型相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BM模型系统实现对盾构法隧道施工进程进行仿真模拟。
[0065]具体地，请参阅图2，所述施工管理方法具体包括如下步骤:
[0066]【步骤S0】在隧道管片上设置RFID标签，RFID标签中存储有对应管片编码信息；通过RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息；
[0067]【步骤SI】在前端操作终端上打开软件系统界面，产生操作工序和流程；
[0068]【步骤S2】RFID读写器扫描RFID标签，识别进场管片信息，进行进场检查，即检查管片外观、尺寸等是否满足设计指标和图纸；
[0069]【步骤S3】盾构推进和管片拼装质量检查，即生成同步注浆记录、盾构推进过程记录和盾构推进姿态报表；
[0070]【步骤S4】判断是否合格，若合格，转向步骤S6，否则转让步骤S5；
[0071]【步骤S5】利用前端操作终端或和后台服务器将隧道施工中注浆参数、推进参数、盾构姿态及轴线参数与BIM模型系统相结合，然后RFID读写器扫描管片RFID标签，在BM模型中搜索获得实际施工中注浆参数、推进参数、盾构姿态及轴线参数来在模型中进行仿真分析，进一步验证施工参数的合理性；
[0072]【步骤S6】将检查结果上传至所述中心数据库；
[0073]【步骤S7】利用前端操作终端或和后台服务器调用BM模型系统对隧道管片施工中注浆参数、推进参数、盾构姿态及轴线参数进行指导，即通过RFID读写器扫描管片RFID标签，在BIM模型中搜索，将相关数据存入模型中仿真；
[0074]【步骤S8】将分析结果上传至中心服务器。
[0075]综上所述，本发明提出的基于BM的盾构法隧道施工管理系统及方法，以一种基于BIM的仿真模拟的手段对盾构法隧道施工过程进行仿真模拟、监控、分析，能够直观、形象了解施工进程和质量，辅助进行科学、有效的施工管理。通过本发明系统实现施工检查的无纸化、网络化、可视化操作，极大增加了施工质检人员的工作效率；本发明系统只要对检查项目进行更新，还可用于隧道施工完成后的运维，增加了系统的可移植性和可重用性。
[0076]这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
【权利要求】
1.一种基于BIM的盾构法隧道施工管理系统,其特征在于,所述施工管理系统包括: -RFID标签，设置于隧道管片上，用以存储对应管片编码信息； -RFID读写器，用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码息; -前端操作终端，装载有BIM模型系统和施工检查系统；所述前端操作终端连接RFID读写器，用以控制RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述RFID读写器调用管片相关数据，通过BM模型系统实现三维仿真、可视化的数据整合分析、管理； -后台服务器，包括中心数据库，并装载有BIM模型系统和施工检查系统；所述后台服务器连接所述前端操作终端，用以接收从前端操作终端将管片施工过程中的多维检查数据，并存储于所述中心数据库中；后台服务器还将设定数据通过网络传输到前端操作终端，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；质量检查人员通过前端操作终端现场录入数据，以网络方式传送至中心数据库供BM模型系统进行分析，并可生成相应电子报表；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BM模型系统调用该隧道管片所对应的BM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BM模型相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BM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BM模型系统通过RFID读写器和前端操作终端配合操作，对施工完成的管片进行质量检测；前端操作终端将信息以网络方式传输到后台服务器，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。
2.一种基于BIM的盾构法隧道施工管理系统,其特征在于,所述施工管理系统包括: RFID标签，设置于隧道管片上，用以存储对应管片编码信息； 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； BIM模型系统，用以获取RFID读写器读取的管片编码信息，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参数化的仿真模拟。
3.根据权利要求2所述的基于BIM的盾构法隧道施工管理系统，其特征在于: 所述施工管理系统还包括后台服务器，该后台服务器包括中心数据库，并装载有BM模型系统。
4.根据权利要求3所述的基于BIM的盾构法隧道施工管理系统，其特征在于: 所述施工管理系统还包括前端操作终端，该前端操作终端装载有BIM模型系统； 所述前端操作终端连接RFID读写器，用以控制RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述RFID读写器调用管片相关数据，通过BM模型系统实现三维仿真、可视化的数据整合分析、管理； 所述后台服务器连接所述前端操作终端，用以接收从前端操作终端将管片施工过程中的多维检查数据，并存储于所述中心数据库中；后台服务器还将设定数据通过网络传输到前端操作终端，进行基于BIM模型系统的监控和分析。
5.根据权利要求4所述的基于BIM的盾构法隧道施工管理系统，其特征在于: 所述BIM模型系统支持盾构法隧道施工可视化进度、质量监控； 所述前端操作终端和后台服务器支持生成盾构法隧道施工进度和质量检测项目，管理相应的信息数据，通过BIM模型系统集成化、可视化监控和分析施工进程和检测数据。
6.根据权利要求4所述的基于BM的盾构法隧道施工管理系统，其特征在于: 所述施工管理系统还包括施工检查系统，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；质量检查人员通过前端操作终端现场录入数据，以网络方式传送至中心数据库供BIM模型系统进行分析，并可生成相应电子报表；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。
7.根据权利要求2至5之一所述的基于BIM的盾构法隧道施工管理系统，其特征在于: 所述BIM模型系统支持盾构法隧道施工，通过BIM模型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BM模型系统调用该隧道管片所对应的BM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BM模型相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BM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。
8. 根据权利要求2至5之一所述的基于BIM的盾构法隧道施工管理系统，其特征在于: 所述BIM模型系统通过RFID读写器和前端操作终端配合操作，对施工完成的管片进行质量检测；前端操作终端将信息以网络方式传输到后台服务器，BIM模型系统对隧道管片修补、渗漏水等情况进行可视化描述，并配合拍摄的现场照片作为辅助。
【文档编号】G06K17/00GK103473720SQ201310403968
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】高新闻, 周文波, 喻钢, 陆俊宇, 黄哲文 申请人:上海大学