一种基于BIM的隧道施工安全预警系统

本发明涉及隧道施工安全预警，特别是涉及一种基于bim的隧道施工安全预警系统。

背景技术：

1、隧道工程本身是一个较为复杂的过程，其安全问题一直是工程管理人员关注的话题，而建设良好的隧道工程，除了关注施工建设过程中的安全隐患，更要注意的就是隧道工程施工安全管理问题。

2、现今隧道施工规模越来越大，越来越多的施工人员和机械参与到隧道施工中。然而由于施工环境复杂，风险相对较高，隧道规模的增大，人员、车辆、施工机械等的安全保障难度也相应增大。随着新技术的发展，相关技术人员对信息化监测做了一系列的探索，己经出现了三维激光扫描技术、自动传感器技术以及智能应力计技术等。然而新型的监测技术还存在着人力成本高、可视化程度低、数据处理流程原生化等问题，具体为(1)三维模型与监测预警并未有效结合，三维模型与监测数据相对独立；(2)监测数据处理较为滞后，隧道工程安全风险预测方法不完善；(3)隧道施工缺陷处置管理过程中信息传递滞后，无法实现质量隐患的追踪、处理、闭合；(4)监测数据预警技术尚不成熟。所以如何借助高速发展的数字化设备实现远程可视化监测，以提高隧道工程的管理效率及安全水平，是当前函待解决的问题。

3、目前bim技术稳步发展，其在诸多领域的应用越来越广泛，bim具有项目全生命周期的物理可视化、信息集成化等特征，将bim技术独有的三维可视化优势带入隧道监测领域方向，这将大大提高监测系统的信息化程度，而且将bim技术与风险评估模型相结合，可以极大提高施工现场风险管理水平，减少人员财产等经济损失，为隧道工程的数字化管理提供技术支撑。因此，引用bim技术到隧道施工安全预警中，解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种基于bim的隧道施工安全预警系统，将bim技术与风险评估相结合，能够通过动态化的风险评估与可视化预警预防安全事故的发生，加强对风险的主动控制。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于bim的隧道施工安全预警系统，包括：施工现场监测模块、bim模型构建模块、安全阈值构建模块、异常情况监测模块和异常情况预警模块；

4、所述施工现场监测模块，用于基于传感器实时采集隧道施工现场数据，并根据所述现场数据监测施工进度；

5、所述bim模型构建模块，用于基于隧道施工图纸构建三维bim建筑模型，并根据所述现场数据对所述三维bim建筑模型进行实时更新；

6、所述安全阈值构建模块，用于基于所述三维bim建筑模型内载信息预设各现场数据的安全阈值；

7、所述异常情况监测模块，用于根据实时更新的三维bim建筑模型以及各现场数据的安全阈值，识别异常数据；

8、所述异常情况预警模块，用于对所述异常数据进行分析，进行隧道施工安全预警判断，做出预警或报警提示。

9、进一步地，所述施工现场监测模块包括：隧道参数监测单元、环境情况监测单元、位置情况监测单元；

10、所述隧道参数监测单元，用于通过设置监测点实时采集隧道变形参数，以及电子设备工况参数，发送至所述bim模型构建模块；

11、所述环境情况监测单元，用于基于传感器实时采集隧道内的施工环境参数，发送至所述bim模型构建模块；

12、所述位置情况监测单元，用于基于定位装置实时采集隧道内施工人员、施工车辆、施工机械的位置，发送至所述bim模型构建模块。

13、进一步地，所述bim模型构建模块包括：bim模型构建单元、bim模型更新单元；

14、所述bim模型构建单元，用于基于隧道施工图纸构建所述三维bim建筑模型，并将监测点以及电子设备嵌入所述三维bim建筑模型的对应位置；

15、所述bim模型更新单元，用于根据所述现场数据实时更新所述三维bim建筑模型。

16、进一步地，所述安全阈值构建模块包括：隧道参数阈值设定单元、环境情况阈值设定单元、安全位置区域设定单元；

17、所述隧道参数阈值设定单元，用于预设隧道变形参数的安全范围，以及电子设备工况参数的正常范围；

18、所述环境情况阈值设定单元，用于预设施工环境参数的正常范围；

19、所述安全位置区域设定单元，用于根据施工情况设置安全区域和危险区域。

20、进一步地，所述异常情况监测模块包括：隧道参数异常识别单元、恶劣环境情况识别单元、超出安全区域识别单元；

21、所述隧道参数异常识别单元，用于判断实时监测的隧道变形参数是否在安全范围内，用于判断实时监测的隧道变形参数是否在安全范围内，以及电子设备工况参数是否在正常范围内，并对超出范围的隧道变形参数和电子设备工况参数进行标记；；

22、所述恶劣环境情况识别单元，用于判断实时监测的施工环境参数是否在正常范围内，并对异常的施工环境参数进行标记；

23、所述超出安全区域识别单元，用于判断施工人员、施工车辆是否在安全区域内，以及施工机械的位置是否放置准确，并对进入危险区域的施工人员、施工车辆，以及偏移准确位置的施工机械进行标记。

24、进一步地，所述异常情况预警模块包括：异常分析单元、异常报警单元；

25、所述异常分析单元，用于对标记的异常参数进行分析，确定异常原因，并预测风险以及风险等级；

26、所述异常报警单元，用于将标记的异常参数以及异常原因进行报警，并结合预测的风险以及风险等级进行报告显示。

27、进一步地，所述系统还包括应对方案生成模块，所述对方案生成模块用于根据所述异常参数、异常原因、预测的风险以及风险等级生成应对方案，并基于所述三维bim建筑模型实现所述应对方案的信息化。

28、进一步地，所述系统还包括可视化模块，所述可视化模块用于将三维bim建筑模型、监测点、电子设备，以及监测数据进行联合，形成隧道施工的三维可视化，并在所述三维bim建筑模型上显示异常参数及其位置。

29、进一步地，所述系统还包括录制存储模块，所述录制存储模块用于对隧道施工过程中的三维bim建筑模型的动态变化进行录制并存储。

30、本发明的有益效果为：

31、本发明提供的一种基于bim的隧道施工安全预警系统，可以实现隧道施工的实时、全面监测，直观的反应当前隧道施工的各种异常情况，同时可以快速定位异常点，找出发生异常的具体原因；将bim技术与风险评估相结合，进行风险评价，科学预测风险水平，通过动态化的风险评估与可视化预警有效预防了安全事故的发生，能够帮助管理人员做出更加科学合理的决策，从而加强对风险的主动控制，有效规避风险，降低风险发生的概率。

技术特征：

1.一种基于bim的隧道施工安全预警系统，其特征在于，包括：施工现场监测模块、bim模型构建模块、安全阈值构建模块、异常情况监测模块和异常情况预警模块；

2.根据权利要求1所述的基于bim的隧道施工安全预警系统，其特征在于，所述施工现场监测模块包括：隧道参数监测单元、环境情况监测单元、位置情况监测单元；

3.根据权利要求1所述的基于bim的隧道施工安全预警系统，其特征在于，所述bim模型构建模块包括：bim模型构建单元、bim模型更新单元；

4.根据权利要求1所述的基于bim的隧道施工安全预警系统，其特征在于，所述安全阈值构建模块包括：隧道参数阈值设定单元、环境情况阈值设定单元、安全位置区域设定单元；

5.根据权利要求1所述的基于bim的隧道施工安全预警系统，其特征在于，所述异常情况监测模块包括：隧道参数异常识别单元、恶劣环境情况识别单元、超出安全区域识别单元；

6.根据权利要求1所述的基于bim的隧道施工安全预警系统，其特征在于，所述异常情况预警模块包括：异常分析单元、异常报警单元；

7.根据权利要求6所述的基于bim的隧道施工安全预警系统，其特征在于，所述系统还包括应对方案生成模块，所述对方案生成模块用于根据所述异常参数、异常原因、预测的风险以及风险等级生成应对方案，并基于所述三维bim建筑模型实现所述应对方案的信息化。

8.根据权利要求1所述的基于bim的隧道施工安全预警系统，其特征在于，所述系统还包括可视化模块，所述可视化模块用于将三维bim建筑模型、监测点、电子设备，以及监测数据进行联合，形成隧道施工的三维可视化，并在所述三维bim建筑模型上显示异常参数及其位置。

9.根据权利要求1所述的基于bim的隧道施工安全预警系统，其特征在于，所述系统还包括录制存储模块，所述录制存储模块用于对隧道施工过程中的三维bim建筑模型的动态变化进行录制并存储。

技术总结
本发明涉及一种基于BIM的隧道施工安全预警系统，包括：施工现场监测模块，用于基于传感器实时采集隧道施工现场数据，并根据现场数据监测施工进度；BIM模型构建模块，用于基于隧道施工图纸构建三维BIM建筑模型，并根据现场数据对三维BIM建筑模型进行实时更新；安全阈值构建模块，用于基于三维BIM建筑模型内载信息预设各现场数据的安全阈值；异常情况监测模块，用于根据实时更新的三维BIM建筑模型以及各现场数据的安全阈值，识别异常数据；异常情况预警模块，用于对异常数据进行分析，进行隧道施工安全预警判断，做出预警或报警提示。本发明能够通过动态化的风险评估与可视化预警预防安全事故的发生，加强对风险的主动控制。

技术研发人员：吴丹红,王超,胡凯,吴立,何瑞冰,汪晶
受保护的技术使用者：湖北第二师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16