CN108985719A - 一种地下管线智能施工和地下管网综合管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种集大数据、人工智能等技术的地下管线智能施工与地下管网综合管理系统及方法，该系统包括由高精度探测系统、本地数据库、大数据人工智能决策系统、地下管线智能施工系统组成的地下管线智能施工移动终端和由地下管网管理平台和中枢数据库组成的地下管网信息化管理系统。该系统精准度高、智能化集成度强，可实现在管线建设过程中对施工区域现有管线的检测、根据实时数据确定施工指令，为管线施工提供了强有力的安全保障，降低施工事故发生率，地下管线信息可实时更新，地下管网管理平台可实时监控施工进度，有效解决了传统的管线普查时效性差、管理数据更新周期长、对施工情况缺乏监管的缺点，该体系信息更新快、信息可靠性高、信息更新成本低。
Description
技术领域
本发明属于地下管网建设技术领域，具体涉及一种地下管线智能施工和地下管网综合管理方法及系统。
背景技术
非开挖施工技术是70年代末在西方发达国家兴起并逐渐走向成熟的新技术，是地下管线施工的一项技术革命。与传统的挖槽施工法相比，非开挖施工技术避免了地面“开膛破肚”和“马路拉锁”现象，具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著等优点，可广泛用于穿越高速公路、铁路、建筑物、河流，以及在闹市区、古迹保护区、农作物和植被保护区等进行市政、供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线的铺设、更新或修复。
然而，在地下管线建设过程中，一方面，地下信息的掌握往往依赖于地下管线普查结果，由于管线普查耗费大、周期长，导致地下信息更新不及时，地下信息精准度不高，较难实现统一规划、设计；
另一方面，随着科学技术的进步和城市化进程的加快，城市对地下管线的需求越来越大。但由于地下管网分布范围广、类型多样、隐蔽性强，城市市政地下管线设施建设和发展的问题日益突出，现有管网建设技术、管理体系已经不能适应现代城市发展的要求，逐渐成为我国城市建设和经济发展的瓶颈之一。由于目前地下管线建设体系信息化、智能化程度不足(施工精度差、地下空间利用率低下等)和管理体系信息化智能化不高等现状，地下管线施工事故频发。据不完全统计，每年由于管线施工造成的直接经济损失高达2000亿元。
新一代地下管线智能建设、地下管网信息化智能管理系统推广普及迫在眉睫。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：
为解决现有技术中存在的，当前地下管网建设过程中，管线建设体系信息化、智能化程度不足导致管线施工事故频发，以及地下管线信息统计周期长、耗费大、信息更新慢的问题，本发明开创了一种具有高精度电磁波探测、大数据判断、人工智能分析、计算机深度学习等功能的新一代高精度地下管线智能施工和地下管网综合管理方法及系统。
本发明的技术方案：
本发明实施例提供了一种地下管线智能施工和地下管网综合管理方法，所述方法应用于地下管线智能施工移动终端，包括以下步骤：
S101.地下管线智能施工移动终端本地数据库接收新建地下管线施工需求及施工区域现有相关数据，并存储在本地数据库中；
S102.地下管线智能施工移动终端接收高精度探测系统地上探测部分探测的管道建设相关数据，并将本地数据库进行比对更新；
S103.地下管线智能施工移动终端将本地数据库的相关施工信息发送给大数据人工智能决策系统，并接收大数据人工智能决策系统作出的指令集；
S104.地下管线智能施工移动终端将指令发送给地下管线智能施工系统，地下管线智能施工系统在大数据人工智能决策系统的指令下进行施工，施工过程中，地下管线智能施工移动终端接收高精度探测系统地下探测部分探测的实时管道信息，并输入到本地数据库中；
S105.重复步骤103-104，直到施工目标达成或施工中断。
进一步的，所述步骤S101具体包括：
步骤S201，地下管线智能施工移动终端接收新建地下管线施工需求，并存储在本地数据库中；
步骤S202，地下管线智能施工移动终端在接收到施工申请后，由本地数据库向地下管线管理平台发送施工申请信息数据；
步骤S203，申请获批后，智能施工移动终端本地数据库接收从中枢数据库下传的施工区域现有相关数据。
进一步的，在步骤S105中，当施工目标中断时的处理方法为：
当大数据人工智能决策系统判定施工目标不可达成时，会请求重新制定目标路径，等待人工介入修改施工方案及路径，此时，地下管线智能施工移动终端将输入的修改后的施工方案和目标路径保存在本地数据库中，本地数据库进一步将数据发送给大数据人工智能决策系统，地下管线智能施工移动终端继续执行步骤103-104。
进一步的，在所述步骤S102-S105中，本地数据库记载的所有数据同步向中枢数据库传送、储存、备份，将最新高精度地下实时信息及施工信息传输回中枢数据库，以供地下管网管理平台随时调取相关信息，实现对最新高精度管线信息、施工信息的实时监管。
进一步的，所述大数据人工智能决策系统作出操作指令的算法如下：
找出一条施工路线
其中,x为基准道路坐标方向，y为与基准道路垂直且处于水平面的坐标方向，z为竖直方向；t为施工路线上的某一三维点,(x,y(x),z(x))为三维点t的坐标；Ai 2+Bi 2＝1(系数归一化)，Ei 2+Fi 2＝1(系数归一化)；
其中施工路线分为e段,每一段均为线段，分别表示为[t0，t1]、[t1，t2]、......[te-1，te]，第i段线段三维空间表示公式为
0＝Aix+Biy+Ci,0＝Eix+Fiz+Gi,x∈[xi-1,xi]，
起点为(xi-1,y(xi-1),z(xi-1))，终点为(xi,y(xi),z(xi))；
对于使得
∫PF(r)dr≈∑F(r)×Δr＝∑F(x,y(x),z(x))×Δx最小，其中
为评价函数，
其中，ωi为第i个评价函数的权重，e为施工路线分割的数目；S(x)为新建管道后所有管道的横截面积，S0(x)为原有管道的横截面积，其中x为道路方向，Ai、Bi为斜率；
评价函数F(r)考虑的建设标准包括但不限于减少管道转弯数目，分布相对集中，管道要与路面平行或者垂直的建设标准；
其r(t),r(tend)＝end,r(tstart)＝Start，对于需要满足如下条件：
||r(t)-ri(t)||≥distancepipeline，其中distancepipeline为管道距离标准，ri(t)为已有管线，i＝1,2,…n
||r(t)-bi(t)||≥distancebuiding，其中distancebuiding为建筑距离标准，bi(t)为路旁建筑，i＝1,2,…m
||r(t)-oi(t)||≥distanceobstacle，其中distanceobstacle为障碍物距离标准，oi(t)为障碍物，i＝1,2,…l
rz(t)≤deep，deep为要求深度。
进一步的，所述步骤101中管线施工需求包括但不限于建设管线类别、建设位置、走向、埋深、高度、材质、介质信息；
所述施工区域相关数据包括但不限于施工现场及周边地上、地下已建管线情况、地形地质情况。
本发明实施例提供了一种地下管线智能施工和地下管网综合管理系统，包括地下管线智能施工移动终端，所述地下管线智能施工移动终端包括高精度探测系统、大数据人工智能决策系统、地下管线智能施工系统、信号转换实时传输处理系统和本地数据库；
所述高精度探测系统分为地上探测部分和地下探测部分，所述地上探测部分用于在地表进行地下已有管道相关信息探测，所述地下探测部分用于在地下进行管道建设信息探测；所述高精度探测系统通过信号转换实时传输处理系统与本地数据库相连，并将探测到的地下环境及管线信息传送给本地数据库；
所述大数据人工智能决策系统，与所述本地数据库信号相连，用于接收本地数据库发送的管线建设目标需求和已建管线及地下环境信息，并根据算法生成建设指令，存储于本地数据库内，并用于指导地下管线智能施工系统的施工建设；
所述地下管线智能施工系统，与本地数据库相连，用于接收其内部存储的施工指令，并根据大数据人工智能决策系统作出的操作指令进行施工；
所述本地数据库，与高精度探测系统、大数据人工智能决策系统和地下管线智能施工系统相连，用于接收、存储和更新管线建设需求信息、管线探测信息、指令信息及相关信息。
进一步的，还包括地下管网信息化管理系统，所述地下管网信息化管理系统和地下管线智能施工移动终端进行信号传输；
所述地下管网信息化管理系统，包括中枢数据库和地下管网管理平台，所述中枢数据库和地下管线管理平台信号相连；
所述中枢数据库，用于接收、储存、备份本地数据库传送的指令数据、地下探测部分探测的实时管道信息；
所述地下管线管理平台，可随时调取中枢数据库信息，用以实现对最新高精度管线信息、施工信息的实时监管。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明提供了一种地下管线智能施工和地下管网信息化综合管理系统，包括高精度探测系统、信号转换实时传输处理系统、本地数据库、大数据人工智能决策系统和地下管线智能施工系统组成的地下管线智能施工移动终端，以及由地下管网管理平台和中枢数据库组成的地下管网信息化管理系统。高精度探测系统可实现对地下管线信息的实时探测，大数据人工智能决策系统可根据施工目标、已有管线及周边地理环境信息作出相应指令集，指导地下管线智能施工系统进行施工，为管线施工提供了强有力的安全保障，降低施工事故发生率，该系统智能化、信息化程度高，可实现在管线建设过程中探测信息、施工操作指令的实时更新；同时，在施工过程中，地下管线信息可实时更新，地下管网管理平台可实时监控施工进度，有效解决了传统的管线普查时效性差、管理数据更新周期长、对施工情况缺乏监管的缺点，该体系信息更新快、信息可靠性高、信息更新成本低。
2.本发明中使用高精度探测系统，高精度电磁波探测系统同时具备大数据实时传输能力，可实现高精度数据实时传输，极大程度地保障了施工的安全性；并将地下探测系统集成在施工设备上，伴随施工设备钻头实时行进，进一步提升了探测精度。
3.大数据人工智能决策系统，优势在于运用算法获得最安全、优化的实时施工方案，实时施工决策精确，保证施工操作的精确性，优化了施工操作精准性，避免人为判断误差和误操作，进一步提高施工安全性。
4.中枢数据库采用分布式信息处理和存储，信息存储稳定安全，计算效率高；本发明将施工数据实时传输到中枢数据库并比对更新管线资料和当前施工进度，使得施工过程可以得到有效监控。
5.本发明的本地数据库加中枢数据库的解决方案，极大地提高了信息的安全性和稳定性，降低了存储成本和风险。
附图说明
图1为本发明地下管线智能施工和地下管网综合管理方法实施例二的步骤流程图；
图2为本发明地下管线智能施工和地下管网综合管理方法实施例三的步骤流程图；
图3为本发明地下管线智能施工和地下管网综合管理系统实施例一的结构示意图；
图4为本发明地下管线智能施工和地下管网综合管理系统的信号流向示意图；
图5为本发明施工申请部分流程图；
图6为本发明施工前地上探测流程图；
图7为本发明高精度探测系统地下探测及施工流程图一；
图8为本发明高精度探测系统地下探测及施工流程图二；
图9为本发明系统中地下管线智能施工移动终端与地下管网信息化管理系统数据交互示意图；
图中1.地下管线智能施工移动终端 2.地下管网信息化管理系统 3.高精度探测系统 4.大数据人工智能决策系统 5.地下管网智能施工系统 6.信号转换实时传输处理系统 7.本地数据库 8.中枢数据库 9.地下管网管理平台
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例一：
如图3所示，一种地下管线智能施工和地下管网综合管理系统，包括地下管线智能施工移动终端1和地下管网信息化管理系统2，所述地下管线智能施工移动终端1和地下管网信息化管理系统2之间可进行数据传输。
所述地下管线智能施工移动终端1，包括高精度探测系统3、大数据人工智能决策系统4、地下管线智能施工系统5、信号转换实时传输处理系统6和本地数据库7。
所述高精度探测系统3分为地上探测部分和地下探测部分，所述地上探测部分用于在地表进行地下已有管道相关信息探测，所述地下探测部分用于在地下进行管道建设信息探测。所述高精度探测系统3通过信号转换实时传输处理系统6与地下管线智能施工移动终端本地数据库7相连，并将探测到的地下环境及管线信息传送给本地数据库7。
所述大数据人工智能决策系统4，与所述本地数据库7信号相连，用于接收本地数据库7发送的管线建设目标需求和已建管线及地下环境信息，并根据算法生成建设指令，存储于本地数据库7内，并用于指导地下管线智能施工系统5的施工建设。
所述地下管线智能施工系统5，与本地数据库7相连，用于接收其内部存储的施工指令，并根据大数据人工智能决策系统4作出的操作指令进行施工。
所述本地数据库7，与高精度探测系统3、大数据人工智能决策系统4和地下管线智能施工系统5电连接，用于接收、存储和更新管线建设需求信息、管线探测信息和指令信息等，具体的，用于接收、存储施工目标需求及高精度探测系统3地上探测部分探测的地下环境及管线信息，并将其发送给大数据人工智能决策系统4，在获取到大数据人工智能决策系统4作出的指令后，发送给地下管线智能施工系统5，同时接收高精度探测系统3地下探测部分探测的地下环境及管线信息，用于更新其内部存储的相关信息，还可与地下管网信息化管理系统2进行数据通信。
所述地下管网信息化管理系统2，包括中枢数据库8和地下管网管理平台9，所述中枢数据库8和地下管网管理平台9电性相连，所述地下管网管理平台9与本地数据库7电性相连。
所述中枢数据库8，用于向本地数据库7传送施工区域已有管线数据，并接收、储存、备份本地数据库7传送的指令数据、人工接入修改的施工方案和路径、地下探测部分探测的实时管道信息。
所述地下管网管理平台9，可随时调取最新高精度中枢数据库8信息，用以实现对最新高精度管线信息、施工信息的实时监管。
实施例二：
本实施例提供了一种地下管线智能施工和地下管网综合管理方法，应用于地下管线智能施工移动终端，如图1、图4所示，包括以下步骤：
步骤S101，地下管线智能施工移动终端本地数据库接收新建地下管线施工需求及施工区域现有相关数据，并存储在本地数据库中。
在本实施例中，地下管线智能施工移动终端本地数据库接收新建地下管线施工需求，所述施工需求包括建设管线类别(供水、供电、供气、通信电缆、石油等)、建设需求路径、走向、埋深、高度、材质、介质等信息。
所述施工区域相关数据包括施工现场及周边地上城市空间布局和交通廊道，地下已建管线、城市空间布局和交通廊道情况，地形地质情况等，并存储于本地数据库内。
步骤S102，地下管线智能施工移动终端本地数据库接收高精度探测系统地上探测部分探测的管道建设相关数据，并将本地数据库进行更新。
如图6所示，高精度探测系统地上探测部分首先对施工区域实时地下情况进行地表探测，并将探测信息通过信号转换实时传输处理系统传递给地下管线智能施工移动终端本地数据库，本地数据库将该探测信息与数据库内已有信息进行比对更新。
步骤103，地下管线智能施工移动终端将本地数据库的相关施工信息发送给大数据人工智能决策系统，并接收大数据人工智能决策系统作出的指令集。
如图7所示，地下管线智能施工移动终端将本地数据库内的相关施工信息发送给大数据人工智能决策系统，所述相关施工信息包括施工目标和施工探测数据；
大数据人工智能决策系统实时读取本地数据库生成的最新数据信息，大数据人工智能决策系统综合比对、计算预定施工目标和地表探测实时数据，利用算法按适合程度给出实时最优具体施工的指令集，并将该指令集存储在本地数据库中。
大数据人工智能决策系统经算法运算得出智能施工设备初步施工路径及钻头钻探点以及下探角度、深度，算法如下：
找出一条施工路线
其中,x为基准道路坐标方向，y为与基准道路垂直且处于水平面的坐标方向，z为竖直方向；t为施工路线上的某一三维点,(x,y(x),z(x))为三维点t的坐标；Ai 2+Bi 2＝1(系数归一化)，Ei 2+Fi 2＝1(系数归一化)；
其中施工路线分为e段,每一段均为线段，分别表示为[t0，t1]、[t1，t2]、......[te-1，te]，第i段线段三维空间表示公式为
0＝Aix+Biy+Ci,0＝Eix+Fiz+Gi,x∈[xi-1,xi]，
起点为(xi-1,y(xi-1),z(xi-1))，终点为(xi,y(xi),z(xi))。
对于使得
∫PF(r)dr≈∑F(r)×Δr＝∑F(x,y(x),z(x))×Δx最小，其中
为评价函数。
其中，ωi为第i个评价函数的权重。e为施工路线分割的数目；S(x为新建管道后所有管道的横截面积)，S0(x)为原有管道的横截面积，其中x为道路方向，Ai、Bi为斜率；
评价函数F(r),包括但不限于减少管道转弯数目，分布相对集中(即体积增加尽量减小)，管道要与路面平行或者垂直，减少穿行道路，管道排列顺序，地质钻探的难易程度等建设标准。
以上只列出了常用的管线建设标准，评价函数F(r)考虑的标准规范可根据具体实际情况改变。
其r(t),r(tend)＝end,r(tstart)＝Start，对于需要满足如下条件：
||r(t)-ri(t)||≥distancepipeline，其中distancepipeline为管道距离标准，ri(t)为已有管线，i＝1,2,…n
||r(t)-bi(t)||≥distancebuiding，其中distancebuiding为建筑距离标准，bi(t)为路旁建筑，i＝1,2,…m
||r(t)-oi(t)||≥distanceobstacle，其中distanceobstacle为障碍物距离标准，oi(t)为障碍物，i＝1,2,…l
rz(t)≤deep，deep为要求深度。
步骤104，地下管线智能施工系统在大数据人工智能决策系统的指令下进行施工，施工过程中，高精度探测系统地下探测部分探测的实时管道信息，并输入到本地数据库中。
地下管线智能施工移动终端将大数据人工智能决策系统给出的操作指令发送给地下管线智能施工系统，地下管线智能施工系统按照操作指令携带高精度地下探测系统在指定地点、角度、深度等相关信息钻入地下；
完成该施工操作的过程中，高精地下探测系统持续进行实时环境监测，防范潜在安全隐患：高精度地下探测系统跟随地下管线智能施工系统精确探测施工区域的地下环境详细信息，包括地理信息及施工位置周围管道信息(包括但不限于管道分布信息)，并通过信号转换实时传输系统回传地下探测情况，例如新建管网线路深度、位置等具体信息，并实时输入本地数据库；
本地数据库接收实时数据，并比对已有的相关数据：若本地数据库存在已有相关信息，则进行及时高精度比对更新；若本地数据库中缺失相关信息，则实时补充录入最新高精度信息。
步骤S105，重复步骤103-104，直到施工目标达成或施工中断。
如图8所示，地下管线智能施工移动终端将本地数据库的相关施工信息发送给大数据人工智能决策系统，大数据人工智能决策系统将已进行的施工路线与施工目标进行实时对比分析，并在发现已完成的施工路线和施工目标在误差范围之外时，实时调整指令集，使得施工系统按照该操作指令进行施工，直至施工目标的达成。
而当大数据人工智能决策系统判定施工目标不可达成时，施工中断。
进一步的，大数据人工智能决策系统判定施工目标不可达成时，会请求重新制定目标路径，等待人工介入修改施工方案及路径。此时，地下管线智能施工移动终端将输入的修改后的施工方案和目标路径保存在本地数据库中，本地数据库进一步将数据发送给大数据人工智能决策系统，地下管线智能施工移动终端继续执行步骤103-104。
实施例三：
本实施例提供了一种地下管线智能施工和地下管网综合管理方法，应用于地下管线智能施工移动终端，如图2、图4所示，包括以下步骤：
步骤S201，地下管线智能施工移动终端本地数据库接收新建地下管线施工需求，并存储在本地数据库中。
在本实施例中，如图5所示，地下管线智能施工移动终端接收新建地下管线施工需求，所述施工需求包括建设管线类别(供水、供电、供气、通信电缆、石油等)、建设需求路径、走向、埋深、高度、材质、介质等信息，并将所述管线建设需求输入地下管线智能施工移动终端本地数据库中。
步骤S202，地下管线智能施工移动终端本地数据库在接收到施工申请后，向地下管网管理平台发送施工申请信息数据。
步骤S203，申请获批后，智能施工移动终端本地数据库接收从中枢数据库下传的施工区域现有相关数据。
施工申请信息经地下管网管理平台审批获准后，向中枢数据库发送信号，中枢数据库接收到地下管网管理平台的审批获准信号后，通过地下管网管理平台将施工区域现有相关数据下传至地下管线智能施工移动终端本地数据库；
所述施工区域相关数据包括施工现场及周边地上城市空间布局和交通廊道，地下已建管线、城市空间布局和交通廊道情况，地形地质情况等，并存储于本地数据库内。
步骤S204，高精度探测系统地上探测部分进行地上探测，并将探测的管道建设相关数据传递至本地数据库，本地数据库接收并进行更新。
如图6所示，高精度探测系统地上探测部分首先对施工区域实时地下情况进行地表探测，并将探测信息传递给本地数据库，本地数据库将该探测信息与数据库内原有信息进行比对更新。
从此步骤开始本地数据库记载的所有数据同步向中枢数据库传送、储存、备份；
步骤205，地下管线智能施工移动终端将本地数据库中的相关施工信息发送给大数据人工智能决策系统，并接收大数据人工智能决策系统作出的指令集。
如图7所示，具体实现方式与实施例一步骤103相同；
进一步的，如图9所示，地下管线智能施工移动终端本地数据库接收到的指令数据会同步向中枢数据库传送、储存、备份。
步骤206，地下管线智能施工系统在大数据人工智能决策系统的指令下进行施工，施工过程中，高精度探测系统地下探测部分探测的实时管道信息实时输入到本地数据库中。
具体实现方式与实施例一步骤105相同；
进一步的，本地数据库接收到的地下探测部分探测的实时管道信息会同步向中枢数据库传送、储存、备份。
步骤207，重复步骤205-206，直到施工目标达成或施工中断。
如图8所示，地下管线智能施工移动终端将本地数据库的相关施工信息发送给大数据人工智能决策系统，大数据人工智能决策系统将已进行的施工路线与施工目标进行实时对比分析，并在发现已完成施工和施工目标在误差范围之外时，实时调整指令集，使得施工系统按照该操作指令进行施工，直至施工目标的达成。
而当大数据人工智能决策系统判定施工目标不可达成时，施工中断。
进一步的，大数据人工智能决策系统判定施工目标不可达成时，会请求重新制定目标路径，等待人工介入修改施工方案及路径。此时，地下管线智能施工移动终端将输入的修改后的施工方案和目标路径保存在本地数据库中，本地数据库进一步将数据发送给大数据人工智能决策系统，地下管线智能施工移动终端继续执行步骤205-206。
进一步的，本地数据库接收到的指令数据、和/或人工接入修改的施工方案和路径、和/或地下探测部分探测的实时管道信息会同步向中枢数据库传送、储存、备份，将最新高精度地下管网实时信息及施工信息传输回中枢数据库，通过施工过程中到施工结束本地数据库数据实时传输给中枢数据库进行比对更新，可实现中枢数据库高精度实时数据录入，地下管网管理平台可随时调取最新高精度中枢数据库信息，用以实现对最新高精度管线信息、施工信息的实时监管。
Claims (8)
1.一种地下管线智能施工和地下管网综合管理方法，其特征在于：所述方法应用于地下管线智能施工移动终端，包括以下步骤：
S101.地下管线智能施工移动终端本地数据库接收新建地下管线施工需求及施工区域现有相关数据，并存储在本地数据库中；
S102.地下管线智能施工移动终端接收高精度探测系统地上探测部分探测的管道建设相关数据，并将本地数据库进行比对更新；
S103.地下管线智能施工移动终端将本地数据库的相关施工信息发送给大数据人工智能决策系统，并接收大数据人工智能决策系统作出的指令集；
S104.地下管线智能施工移动终端将指令发送给地下管线智能施工系统，地下管线智能施工系统在大数据人工智能决策系统的指令下进行施工，施工过程中，地下管线智能施工移动终端接收高精度探测系统地下探测部分探测的实时管道信息，并输入到本地数据库中；
S105.重复步骤103-104，直到施工目标达成或施工中断。
2.如权利要求1所述的地下管网智能施工和综合管理方法，其特征在于：
所述步骤S101具体包括：
步骤S201，地下管线智能施工移动终端接收新建地下管线施工需求，并存储在本地数据库中；
步骤S202，地下管线智能施工移动终端在接收到施工申请后，由本地数据库向地下管线管理平台发送施工申请信息数据；
步骤S203，申请获批后，智能施工移动终端本地数据库接收从中枢数据库下传的施工区域现有相关数据。
3.如权利要求1或2所述的地下管网智能施工和综合管理方法，其特征在于：
在步骤S105中，当施工目标中断时的处理方法为：
当大数据人工智能决策系统判定施工目标不可达成时，会请求重新制定目标路径，等待人工介入修改施工方案及路径，此时，地下管线智能施工移动终端将输入的修改后的施工方案和目标路径保存在本地数据库中，本地数据库进一步将数据发送给大数据人工智能决策系统，地下管线智能施工移动终端继续执行步骤103-104。
4.如权利要求3所述的地下管网智能施工和综合管理方法，其特征在于：
在所述步骤S102-S105中，本地数据库记载的所有数据同步向中枢数据库传送、储存、备份，将最新高精度地下实时信息及施工信息传输回中枢数据库，以供地下管网管理平台随时调取相关信息，实现对最新高精度管线信息、施工信息的实时监管。
5.如权利要求1或2或4所述的地下管网智能施工和综合管理方法，其特征在于：
所述大数据人工智能决策系统作出操作指令的算法如下：
找出一条施工路线
其中，x为基准道路坐标方向，y为与基准道路垂直且处于水平面的坐标方向，z为竖直方向；t为施工路线上的某一三维点，(x，y(x)，z(x))为三维点t的坐标；Ai 2+Bi 2＝1(系数归一化)，Ei 2+Fi 2＝1(系数归一化)；
其中施工路线分为e段，每一段均为线段，分别表示为[t0，t1]、[t1，t2]、......[te-1，te]，第i段线段三维空间表示公式为
0＝Aix+Biy+Ci，0＝Eix+Fiz+Gi，x∈[xi-1，xi]，
起点为(xi-1，y(xi-1)，z(xi-1))，终点为(xi，y(xi)，z(xi))；
对于使得
∫PF(r)dr≈∑F(r)×Δr＝∑F(x，y(x)，z(x))×Δx最小，其中
为评价函数，
其中，ωi为第i个评价函数的权重，e为施工路线分割的数目；S(x)为新建管道后所有管道的横截面积，S0(x)为原有管道的横截面积，其中x为道路方向，Ai、Bi为斜率；
评价函数F(r)考虑的建设标准包括但不限于减少管道转弯数目，分布相对集中，管道要与路面平行或者垂直的建设标准；
其r(t)，r(tend)＝end，r(tstart)＝Start，对于需要满足如下条件：
||r(t)-ri(t)||≥distancepipeline，其中distancepipeline为管道距离标准，ri(t)为已有管线，i＝1，2，…n
||r(t)-bi(t)||≥distancebuiding，其中distancebuiding为建筑距离标准，bi(t)为路旁建筑，i＝1，2，…m
||r(t)-oi(t)||≥distanceobstacle，其中distanceobstacle为障碍物距离标准，oi(t)为障碍物，i＝1，2，…l
rｚ(t)≤deep，deep为要求深度。
6.如权利要求5所述的地下管网智能施工和综合管理方法，其特征在于：
所述步骤101中管线施工需求包括但不限于建设管线类别、建设位置、走向、埋深、高度、材质、介质信息；
所述施工区域相关数据包括但不限于施工现场及周边地上、地下已建管线情况、地形地质情况。
7.一种地下管线智能施工和地下管网综合管理系统，其特征在于：
包括地下管线智能施工移动终端(1)，所述地下管线智能施工移动终端(1)包括高精度探测系统(3)、大数据人工智能决策系统(4)、地下管线智能施工系统(5)、信号转换实时传输处理系统(6)和本地数据库(7)；
所述高精度探测系统(3)分为地上探测部分和地下探测部分，所述地上探测部分用于在地表进行地下已有管道相关信息探测，所述地下探测部分用于在地下进行管道建设信息探测；所述高精度探测系统(3)通过信号转换实时传输处理系统(6)与本地数据库(7)相连，并将探测到的地下环境及管线信息传送给本地数据库(7)；
所述大数据人工智能决策系统(4)，与所述本地数据库(7)信号相连，用于接收本地数据库(7)发送的管线建设目标需求和已建管线及地下环境信息，并根据算法生成建设指令，存储于本地数据库(7)内，并用于指导地下管线智能施工系统(5)的施工建设；
所述地下管线智能施工系统(5)，与本地数据库(7)相连，用于接收其内部存储的施工指令，并根据大数据人工智能决策系统(4)作出的操作指令进行施工；
所述本地数据库(7)，与高精度探测系统(3)、大数据人工智能决策系统(4)和地下管线智能施工系统(5)相连，用于接收、存储和更新管线建设需求信息、管线探测信息、指令信息及相关信息。
8.如权利要求7所述的地下管线智能施工和地下管网综合管理系统，其特征在于：
还包括地下管网信息化管理系统(2)，所述地下管网信息化管理系统(2)和地下管线智能施工移动终端(1)进行信号传输；
所述地下管网信息化管理系统(2)，包括中枢数据库(8)和地下管网管理平台(9)，所述中枢数据库(8)和地下管线管理平台(9)信号相连；
所述中枢数据库(8)，用于接收、储存、备份本地数据库(7)传送的指令数据、地下探测部分探测的实时管道信息；
所述地下管线管理平台(9)，可随时调取中枢数据库(7)信息，用以实现对最新高精度管线信息、施工信息的实时监管。
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| CN201810756194.6A CN108985719A (zh) | 2018-07-11 | 2018-07-11 | 一种地下管线智能施工和地下管网综合管理方法及系统 |
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