隧道全生命周期管理系統及方法
【專利摘要】本發明揭示了一種隧道全生命周期管理系統及方法，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。本發明提出的隧道全生命周期管理系統及方法，可在隧道管片生產、運輸、隧道施工、隧道運營各個階段對隧道全生命周期進行監控管理，提高監控效率。
【專利說明】隧道全生命周期管理系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電子信息【技術領域】，涉及一種隧道管理系統，尤其涉及一種隧道全生命周期管理系統；同時，本發明還涉及一種隧道全生命周期管理方法。
【背景技術】
[0002]隧道的建設維護涉及到多個方面，如隧道管片生產、隧道管片運輸、隧道施工、隧道運營維護等多個方面。
[0003]現今的隧道管片生產領域，為了確保生產進度和質量，現有的做法大部分都是通過專門人員進行一系列的紙質表格填寫及后期電腦錄入來對施工過程進行監控，但由于表格眾多，表格呈現方式不夠直觀等因素、以致后期對管片問題的追溯繁瑣且效率低下，這極大削弱了人們對于隧道管片質量的監控力度。因此開發此類管片生產管理系統具有十分重要的工程意義。Web (計算機網絡技術)作為一種被廣泛應用的信息管理技術，具有移動、遠程、多用戶的特點。它能夠幫助企業提升管理的信息化水平，提升生產效率和水平，對企業有十分重要的意義和價值。根據文獻調查，尚且沒有將BM技術引入盾構法隧道施工過程中。
[0004]現今的隧道施工領域，為了確保施工進度和質量，現有的做法大部分都是通過專門人員進行一系列的紙質表格填寫及后期電腦錄入來對施工過程進行監控，但由于表格眾多，表格呈現方式不夠直觀等因素、以致后期對施工問題的追溯繁瑣且效率低下，這極大削弱了人們對于隧道施工的監控力度。因此開發此類隧道施工管理系統具有十分重要的工程意義。BIM (建筑信息模型)作為一種新型的主要應用于工程建設領域的重要計算機應用技術，使用數字建模軟件，能夠對施工過程進行可視化模擬，提升施工效率和科學把控，給施工企業帶來極大的價值。根據文獻調查，尚且沒有將BM技術引入盾構法隧道施工過程中。
[0005]在運營隧道維護中，由于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，隧道里就出現眾多行業、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。同時由于檢測時的繁瑣，導致檢測效率低下，一個晚上也就能檢測一個區間段。而對于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。從已有的專利來看，如專利號201120579637.2便攜式多功能隧道病害信息采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基于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系。
[0006]有鑒于此，如今迫切需要設計一種隧道全生命周期管理系統，以便改進現有隧道建設、運營維護的上述缺陷。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是:提供一種隧道全生命周期管理系統，可在隧道管片生產、運輸、隧道施工、隧道運營各個階段對隧道全生命周期進行監控管理，提高監控效率。
[0008]此外，本發明還提供一種隧道全生命周期管理方法，可在隧道管片生產、運輸、隧道施工、隧道運營各個階段對隧道全生命周期進行監控管理，提高監控效率。
[0009]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:
[0010]一種隧道全生命周期管理系統，所述系統包括:
[0011]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；
[0012]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；
[0013]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BM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；
[0014]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BM模型分析來確定運營隧道的健康情況；
[0015]所述生產管理子系統包括:
[0016]-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；
[0017]-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；[0018]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；
[0019]所述施工管理子系統包括:
[0020]-第二前端操作終端，包括BM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BM模型系統實現三維仿真、可視化的數據整合分析、管理；
[0021]-第二后臺服務器，包括第二中心數據庫，并裝載有BM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；
[0022]所述BM模型系統支持盾構法隧道施工，通過BM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BM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BM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；
[0023]所述運營管理子系統包括:
[0024]-第三前端操作終端，裝載有健康監測模塊、BM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；[0025]-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、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；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。
[0026]一種隧道全生命周期管理系統，所述系統包括:
[0027]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；
[0028]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；
[0029]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BM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；
[0030]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BM模型分析來確定運營隧道的健康情況。
[0031]作為本發明的一種優選方案，所述生產管理子系統包括:
[0032]-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；
[0033]-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。
[0034]作為本發明的一種優選方案，所述施工管理子系統包括:
[0035]-第二前端操作終端，包括BM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BM模型系統實現三維仿真、可視化的數據整合分析、管理；
[0036]-第二后臺服務器，包括第二中心數據庫，并裝載有BM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；
[0037]所述BM模型系統支持盾構法隧道施工，通過BM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BM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BM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BM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。
[0038]作為本發明的一種優選方案，所述運營管理子系統包括:
[0039]-第三前端操作終端，裝載有健康監測模塊、BM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；
[0040]-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、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；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。
[0041]作為本發明的一種優選方案，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；
[0042]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。
[0043]一種利用上述隧道全生命周期管理系統的管理方法，所述管理方法包括如下步驟:
[0044]生產管理子系統在隧道管片生產時，完成管片在生產流程各個階段的質量檢測；
[0045]運輸管理子系統在管片運輸過程中獲取管片的位置信息；
[0046]施工管理子系統在隧道施工過程中，記錄的各項數據源與BM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；
[0047]運營管理子系統獲取各管片生產、施工及歷史健康監測信息，并結合BM模型分析來確定運營隧道的健康情況。
[0048]本發明的有益效果在于:本發明提出的隧道全生命周期管理系統及方法，可在隧道管片生產、運輸、隧道施工、隧道運營各個階段對隧道全生命周期進行監控管理，提高監控效率。
[0049]在管片生產過程中，本發明以一種基于Web的手段對隧道管片生產過程進行監控、分析，能夠實時、快速了解生產進程和質量，輔助進行科學、有效的生產管理；通過本發明系統實現生產檢查的無紙化、網絡化操作，極大增加了施工質檢人員的工作效率；本發明系統只要對檢查項目進行更新，還可用于隧道施工和運維階段，增加了系統的可移植性和可重用性。
[0050]在管片施工過程中，本發明以一種基于BM的仿真模擬的手段對盾構法隧道施工過程進行仿真模擬、監控、分析，能夠直觀、形象了解施工進程和質量，輔助進行科學、有效的施工管理；通過本發明系統實現施工檢查的無紙化、網絡化、可視化操作，極大增加了施工質檢人員的工作效率；本發明系統只要對檢查項目進行更新，還可用于隧道施工完成后的運維，增加了系統的可移植性和可重用性。
[0051]在管片運營維護過程中，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。
【專利附圖】
【附圖說明】 [0052]圖1為本發明隧道全生命周期管理系統的組成示意圖。
[0053]圖2為本發明隧道全生命周期管理方法的流程圖。
圖3為生產管理系統的組成示意圖。
圖4為施工管理系統的組成示意圖。
圖5為運營管理系統的組成示意圖。
【具體實施方式】
[0054]下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。
[0055]實施例一
[0056]請參閱圖1，本發明揭示了一種隧道全生命周期管理系統，所述系統包括:生產管理系統10、運輸管理系統20、施工管理系統30、運營管理系統40。
[0057]生產管理系統10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；運輸管理系統20用于在管片運輸過程中獲取管片的位置信息；施工管理系統30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BM模型系統實現對盾構法隧道施工進程進行仿真模擬；運營管理系統40用于獲取各管片生產、施工及歷史健康監測信息，并結合BM模型分析來確定運營隧道的健康情況。以下對各個系統分別介紹。
[0058]【生產管理系統】
[0059]請參閱圖3，所述生產管理系統包括:若干RFID標簽101、一個或多個RFID讀寫器102、一個或多個前端操作終端103、后臺服務器104、一個或多臺訪問終端105。
[0060]RFID標簽101設置于隧道管片上，用以存儲對應管片編碼信息。RFID讀寫器102用以向所述RFID標簽101寫入管片編碼信息，還可以從所述RFID標簽101讀取管片編碼信息。RFID讀寫器102也可以作為前端操作終端103的一部分，但RFID讀寫器102可以與前端操作終端103的主體部分分離設置。
[0061]前端操作終端103裝載有生產檢查系統106 ;所述前端操作終端103連接RFID讀寫器102用以控制RFID讀寫器102向所述RFID標簽寫入管片編碼信息，并控制所述RFID讀寫器102調用管片相關數據。[0062]后臺服務器104包括中心數據庫107，并裝載有遠程管理系統108 ;所述后臺服務器104連接所述前端操作終端103，用以接收從前端操作終端103輸出的管片生產過程中的多維檢查數據和報表文件，并存儲于所述中心數據庫107中；后臺服務器104遠程管理系統108可以由訪問終端105通過互聯網訪問，對管片生產過程進行實時監控和分析。
[0063]所述生產檢查系統106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、水平拼裝檢查模塊等；檢查方法為質量檢查人員手持測量設備和前端操作終端，通過生產檢查系統將檢測數據存入本地數據庫中。
[0064]所述遠程管理系統108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；遠程管理系統108對中心數據庫107中數據進行處理，以圖表形式輸出。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，從中心數據庫107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。對管片生產過程中一些難點，例如鋼筋強度檢測、材料使用優化、吊裝強度判斷等，通過對數據的計算和規律挖掘，可以實現智能分析效果。
[0065]實例中，前端操作終端103通過采用Windows操作系統，附帶拍照功能的平板電腦實現；RFID讀寫器102可采用CSL超高頻手持終端通過IS0/IEC18000協議來與對安裝在隧道管片上的RFID標簽進行讀寫操作；后臺服務器104、前端操作終端103之間通過無線局域網IS0/IEC8802.11協議實現數據的傳輸；后臺服務器104、訪問終端105之間通過互聯網實現數據的傳輸。
[0066]以上介紹了本發明基于Web的隧道管片生產管理系統，本發明在揭示上述管理系統的同時，還揭示一種基于Web的隧道管片生產管理方法，所述生產管理方法包括:
[0067]步驟一、使用遠程管理系統制定生產計劃；
[0068]步驟二、使用前端操作終端生產檢查系統下載生產計劃；
[0069]步驟三、使用生產檢查系統對生產的每個階段進行質量檢測，經審核生成每個階段的檢查報表；
[0070]步驟四、后臺服務器接收前端操作終端的同步數據，存儲于中心數據庫中；
[0071]步驟六、在隧道管片上設置RFID標簽，通過RFID讀寫器向所述RFID標簽寫入管片編碼息；
[0072]步驟七、遠程管理系統調用中心數據庫數據進行統一圖表展示；對管片生產生命周期進行一站式管理；
[0073]步驟八、通過RFID讀寫器掃描管片上的RFID芯片進行吊裝、運輸階段管片實物的快速識別和分揀管理；
[0074]步驟九、通過遠程管理系統完成管片的出廠記錄手續。
[0075]所述生產管理方法具體包括如下步驟:
[0076]步驟S11、通過遠程管理系統制定生產計劃；
[0077]步驟S12、在前端操作終端上打開軟件系統界面，下載計劃，產生操作工序和流程；[0078]步驟S13、生產各階段質量檢查；
[0079]步驟S14、判斷是否合格，若合格，轉向步驟S6，否則轉讓步驟S5 ；
[0080]步驟S15、利用前端操作終端將調用BIM模型系統，對需要修補的管片進行可視化定位;
[0081]步驟S16、將檢查結果上傳至所述中心數據庫；
[0082]步驟S17、管片上RFID芯片和管片生產數據庫進行綁定；
[0083]步驟S18、利用遠程管理系統對管片生產生命周期進行監控和分析。
[0084]【運輸管理系統】
[0085]所述運輸管理系統20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。
[0086]【施工管理系統】
[0087]請參閱圖4，所述施工管 理系統包括若干RFID標簽301、一個或多個RFID讀寫器302、一個或多個前端操作終端303、后臺服務器304。
[0088]RFID標簽301設置于隧道管片上，用以存儲對應管片編碼信息。RFID讀寫器302用以向所述RFID標簽301寫入管片編碼信息，還可以從所述RFID標簽301讀取管片編碼信息。RFID讀寫器302也可以作為前端操作終端303的一部分，但RFID讀寫器302可以與前端操作終端303的主體部分分離設置。
[0089]前端操作終端303、后臺服務器304均裝載有BM模型系統305和施工檢查系統306。所述前端操作終端303連接RFID讀寫器302用以控制RFID讀寫器向所述RFID標簽寫入管片編碼信息，并控制所述RFID讀寫器302調用管片相關數據，通過BM模型系統305實現三維仿真、可視化的數據整合分析、管理。
[0090]后臺服務器304包括中心數據庫307，并裝載有BM模型系統305和施工檢查系統306 ;所述后臺服務器304連接所述前端操作終端303，用以接收從前端操作終端303將管片施工過程中的多維檢查數據，并存儲于所述中心數據庫307中；后臺服務器304還將設定數據通過網絡傳輸到前端操作終端，進行基于BIM模型系統305的監控和分析。
[0091]所述BM模型系統305支持盾構法隧道施工，通過BM模型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BM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RFID讀寫器和前端操作終端配合操作，對施工完成的管片進行質量檢測；前端操作終端將信息以網絡方式傳輸到后臺服務器，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。
[0092]施工檢查系統306包括以下模塊: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。質量檢查人員通過前端操作終端現場錄入數據，以網絡方式傳送至中心數據庫供BM模型系統進行分析，并可生成相應電子報表；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。
[0093]本實例中，前端操作終端303通過采用Windows操作系統，附帶拍照功能的平板電腦實現；RFID讀寫器302可采用CSL超高頻手持終端通過IS0/IEC18000協議來與對安裝在隧道管片上的RFID標簽進行讀寫操作；后臺服務器304、前端操作終端303之間通過無線局域網IS0/IEC8802.11協議實現數據的傳輸。
[0094]以上介紹了本發明基于BM的盾構法隧道施工管理系統，本發明在揭示上述管理系統的同時，還揭不一種基于BIM的盾構法隧道施工管理方法,所述施工管理方法包括:
[0095]步驟一、在隧道管片上設置RFID標簽，RFID標簽中存儲有對應管片編碼信息；
[0096]步驟二、通過RFI D讀寫器向所述RFID標簽寫入管片編碼信息；
[0097]步驟三、通過RFID讀寫器從所述RFID標簽讀取管片編碼信息；
[0098]步驟四、通過前端操作終端控制RFID讀寫器向所述RFID標簽寫入管片編碼信息，并控制所述RFID讀寫器調用管片相關數據；
[0099]步驟五、后臺服務器接收從前端操作終端將管片施工過程中的多維檢查數據，并存儲于所述中心數據庫中；后臺服務器將設定數據通過網絡傳輸到前端操作終端，進行基于BIM模型系統的監控和分析。BIM模型系統獲取RFID讀寫器讀取的管片編碼信息，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BM模型相關聯，通過實時的數據同步操作，能夠通過BM模型系統實現對盾構法隧道施工進程進行仿真模擬。
[0100]所述施工管理方法具體包括如下步驟:
[0101]步驟S30、在隧道管片上設置RFID標簽，RFID標簽中存儲有對應管片編碼信息；通過RFID讀寫器向所述RFID標簽寫入管片編碼信息；
[0102]步驟S31、在前端操作終端上打開軟件系統界面，產生操作工序和流程；
[0103]步驟S32、RFID讀寫器掃描RFID標簽，識別進場管片信息，進行進場檢查，即檢查管片外觀、尺寸等是否滿足設計指標和圖紙；
[0104]步驟S33、盾構推進和管片拼裝質量檢查，即生成同步注漿記錄、盾構推進過程記錄和盾構推進姿態報表；
[0105]步驟S34、判斷是否合格，若合格，轉向步驟S6，否則轉讓步驟S5 ；
[0106]步驟S35、利用前端操作終端或和后臺服務器將隧道施工中注漿參數、推進參數、盾構姿態及軸線參數與BIM模型系統相結合，然后RFID讀寫器掃描管片RFID標簽，在BM模型中搜索獲得實際施工中注漿參數、推進參數、盾構姿態及軸線參數來在模型中進行仿真分析，進一步驗證施工參數的合理性；
[0107]步驟S36、將檢查結果上傳至所述中心數據庫；
[0108]步驟S37、利用前端操作終端或和后臺服務器調用BIM模型系統對隧道管片施工中注漿參數、推進參數、盾構姿態及軸線參數進行指導，即通過RFID讀寫器掃描管片RFID標簽，在BIM模型中搜索，將相關數據存入模型中仿真；
[0109]步驟S38、將分析結果上傳至中心服務器。
[0110]【運營管理系統】
[0111]請參閱圖5，所述運營管理系統包括RFID標簽403、前端操作終端405、后臺服務器406 ;前端操作終端405裝載有健康監測模塊408、BIM模型系統、本地小型時空數據庫、RFID讀寫模塊404、無線接收發送裝置402 ;后臺服務器406包括健康監測時空數據庫409、裝載有基于網頁的遠程管理系統410、健康狀況分級評估專家系統411、維修養護決策系統412。
[0112]RFID標簽403放置在隧道管片上，用于儲存對于管片生產、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后臺服務器的組成及工作方式。
[0113]如圖5所示，前端操作終端405主要包括健康監測模塊408、BM模型系統、本地小型時空數據庫、RFID讀寫模塊404、無線接收發送裝置402 ;前端操作終端405還通過無線接收發送裝置402連接監測儀器設備401，獲取監測儀器設備401監測的信息。RFID讀寫器402可以作為前端操作終端403的一部分，但RFID讀寫器402可以與前端操作終端403的主體部分分離設置。當然，前端操作終端403也可以不包括RFID讀寫器402。
[0114]所述RFID讀寫器404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。所述前端操作終端405的無線接收發送裝置402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405通過無線接收裝置402接收監測數據，然后通過RFID讀寫器404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。所述前端操作終端405通過無線接收發送裝置402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405通過BIM模型及健康監測模塊408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。
[0115]后臺服務器406主要包括健康監測時空數據庫409、裝載有基于網頁的遠程管理系統410、健康狀況分級評估專家系統411、維修養護決策系統412;用戶可以通過訪問終端407訪問后臺服務器406。
[0116]所述健康監測時空數據庫409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。
[0117]在后臺服務器406上將有眾多運營隧道的健康監測信息，對于前端操作終端405分析的結論在后臺服務器406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411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411在獲取多條隧道運營隧道健康監測的監測儀器設備401監測的信息、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。
[0118]所述維修養護決策系統412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。所述后臺服務器406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。所述后臺服務器406的遠程管理系統410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。[0119]以上介紹了本發明基于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，還揭示所述基于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:
[0120]步驟S40、巡檢人員通過運程運營隧道健康監測系統新建巡檢計劃，數據上傳至后臺服務器；
[0121 ] 步驟S41、前端操作終端通過無線網絡從后臺服務器下載巡檢計劃，在BM模型上標注本次巡檢需要重點關注的位置和巡檢流程；
[0122]步驟S42、按巡檢流程，巡檢人員巡檢運營隧道病蟲害狀況，并在巡檢過程中通過無線接收發送裝置獲得儀器監測信息；
[0123]步驟S43、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； [0124]步驟S44、巡檢人員對于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件在BM模型上進行標注；二、通過前端操作終端的拍照功能進行圖像拍攝；
[0125]步驟S45、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；
[0126]步驟S46、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；
[0127]步驟S47、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；
[0128]步驟S48、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。
[0129]步驟S49、在巡檢結束后，后臺服務器根據監測儀器設備I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；
[0130]步驟S410、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。
[0131]本發明還揭示一種利用上述隧道全生命周期管理系統的管理方法，所述管理方法包括如下步驟:
[0132]【生產管理步驟】生產管理系統在隧道管片生產時，完成管片在生產流程各個階段的質量檢測；
[0133]【運輸管理步驟】運輸管理系統在管片運輸過程中獲取管片的位置信息；
[0134]【施工管理步驟】施工管理系統在隧道施工過程中，記錄的各項數據源與BM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；
[0135]【運營管理步驟】運營管理系統獲取各管片生產、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。
[0136]以上各步驟的具體實現過程可參考以上有關系統組成的描述，這里不做贅述。
[0137]綜上所述，本發明提出的隧道全生命周期管理系統及方法，可在隧道管片生產、運輸、隧道施工、隧道運營各個階段對隧道全生命周期進行監控管理，提高監控效率。
[0138]這里本發明的描述和應用是說明性的，并非想將本發明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于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征的情況下，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。在不脫離本發明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
【權利要求】
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BM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BM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BM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BM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BM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BM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。
2.一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BM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。
3.根據權利要求2所述的隧道全生命周期管理系統，其特征在于: 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。
4.根據權利要求2所述的隧道全生命周期管理系統，其特征在于: 所述施工管理子系統包括:-第二前端操作終端，包括BM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BM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BM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BM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。
5.根據權利要求2所述的隧道全生命周期管理系統，其特征在于: 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。
6.根據權利要求2所述的隧道全生命周期管理系統，其特征在于: 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
7.一種利用權利要求1至6之一所述隧道全生命周期管理系統的管理方法，其特征在于，所述管理方法包括如下步驟: 生產管理子系統在隧道管片生產時，完成管片在生產流程各個階段的質量檢測； 運輸管理子系統在管片運輸過程中獲取管片的位置信息； 施工管理子系統在隧道施工過程中，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。
【文檔編號】G06Q10/06GK103544556SQ201310403838
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】周文波, 胡珉, 高新聞, 喻鋼, 周勝臣 申請人:上海大學