CN109118753A - 一种基于bim车辆调度安全管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM车辆调度安全管理系统，该系统包括定位装置、数据采集器、数据传输装置、中央服务器、报警装置和移动式显示器。定位装置通过数据传输装置与中央服务器连接，报警装置和移动式显示器与中央服务器连接。将机械车辆等全部信息录入到中央处理系统中车辆机械管理模块，实现全方位的对施工机械车辆的跟踪定位，并在BIM模型中进行可视化显示，实现隧道机械化施工车辆机械的指挥、调度、管理、监控、导航、通信、救援等方面的全面化管理；结合BIM技术，同时实现了对隧道施工车辆机械的调度管理和安全应急管理；针对不同危险类型进行不同的处理措施；基于BIM技术，全方位自动化、智能化的进行安全管理。

Description

一种基于BIM车辆调度安全管理系统

技术领域

本发明涉及隧道施工现场管理相关技术领域，具体涉及一种基于BIM车辆调度安全管理系统。

背景技术

现今隧道施工规模越来越大，机械化程度越来越高。然而由于施工环境复杂，风险相对较高，隧道规模的增大，人员车辆管理难度也相应增大，因此施工人员与车辆机械的进出施工现场的安全管理问题依旧是隧道机械化施工的重中之重。

在现阶段的隧道施工过程中，有越来越多的施工人员和机械参与其中，由于某些机械操作人员所接受的培训少、缺乏隧道施工经验等原因造成施工过程中安全意识淡薄，而现有的管理系统无法实时地获取施工信息，更不能对施工信息和施工人员和机械有一个全面、及时、准确的掌握，隧道施工车辆机械的调度管理不具有系统化的管理措施，常常导致施工现场工序衔接出现问题，耽误较多的施工时间，从而导致施工进度的延缓；施工车辆机械在隧道渣场、施工便道以及易发生滑坡泥石流等地质灾害地区，较易发生安全事故，急需一种智能化、自动化的预警系统，从而最大程度上减少安全事故的发生；若车辆机械发生紧急事故，现行的管理方式仅是通过对讲机、电话等传统方式将求救信号发出，耽误较多应急救援时间和救援最佳时机。

建筑信息化模型(BIM)的英文全称是Building Information Modeling，是一个完备的信息模型，能够将工程项目在全寿命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方便的被工程各参与方使用。通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为工程设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型，使该模型达到设计施工的一体化，各专业协同工作，从而降低了工程生产成本，保障工程按时按质完成。

专利(CN206557868U)公开了一种港口车辆出入管理系统，此项发明公开了一种港口车辆出入管理系统，其包括摄像头、RFID读写器、道闸装置、RFID标签、服务器、光载无线交换机以及车辆引导装置。本发明提供一种港口车辆出入管理系统，可以对进出港口车辆进行属性划分，采用RFID射频技术自动读取车辆信息以及进出权限，区域进出根据权限自动放行无需人工操作，而且设置自动引导装置，可以实现地图导航，而不会导致车辆走错方向，极大地提高了车辆进出管理效率。此项发明仅是对车辆进出进行控制，无法对车辆在施工现场进行全程监控，不具有系统化的管理措施；此项发明不具有危险报警功能，在隧道施工的复杂环境中易发生安全事故。

专利(CN204969648U)公开了一种多功能智能安全帽预警系统，此发明是一种多功能智能安全帽系统，包括传感器模块、RFID标签模块、RFID阅读器、蓝牙传输模块、振动器、电源模块、手机客户端和项目部数据分析平台；传感器模块和振动器连接蓝牙传输模块，电源模块连接传感器模块，振动器、RFID标签模块和蓝牙传输模块；传感器模块包括脉搏传感器、体温传感器、加速度传感器和陀螺仪传感器，及时掌握人体生理状况，并通过蓝牙传输模块信息传递至手机客户端进行处理后由项目部数据分析平台发出激活指令给振动器以进行防跌倒预警；通过设置有源RFID标签并在施工现场布置RFID阅读器，实现人员识别和定位的功能。此项技术无法实现对人员进出施工现场的管理，无法实现施工人员全面化的管理；此项技术是针对施工人员身体情况发出预警信号，不具有对施工危险信号发出预警的功能。

发明内容

为解决现有隧道机械化施工车辆调度管理方式存在的隧道安全生产施工的车辆调度管理和应急处理问题，本发明提供一种基于BIM车辆调度安全管理系统，实现了对施工现场机械、车辆的系统化安全调度管理。施工车辆机械均配有相应的识别标示卡，通过中央服务器中的中央处理系统与BIM模型数据相耦合，在BIM模型中进行可视化显示，可对施工现场进行不同的危险区域设置，报警器安装在机械操作室和施工现场各处，中央服务器发出相应指令，车辆机械按照指令到达指定位置待命，解决了隧道机械化施工过程中，施工机械车辆的安全生产的调度管理问题。在隧道渣场、施工便道边缘和易发生滑坡、泥石流等灾害的位置设置危险区域，对过往车辆机械进行报警提示，进一步降低了施工安全事故的发生，保障了施工安全。施工机械车辆发出紧急信号后及时启动应急救援工作，实现隧道机械化施工车辆机械的指挥、调度、管理、监控、导航、通信、救援等方面的全面化管理。

将机械车辆等全部信息录入到中央处理系统中车辆机械管理模块，可以实现全方位的对施工机械车辆的跟踪定位，并在BIM模型中进行可视化显示，实现隧道机械化施工车辆机械的指挥、调度、管理、监控、导航、通信、救援等方面的全面化管理；

结合BIM技术，同时实现了对隧道施工车辆机械的调度管理和安全应急管理；

在BIM模型中可划分危险区域，对施工车辆机械进行报警提示，针对不同危险类型进行不同的处理措施；基于BIM技术，全方位自动化、智能化的进行安全管理。

附图说明

图1为本发明一种基于BIM车辆安全调度管理系统图。

图2为本发明一种基于BIM车辆安全调度管理系统原理图。

图3为本发明一种基于BIM车辆安全调度管理系统的执行图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述说明。

本发明提供一种基于BIM车辆调度安全管理系统，该系统包括定位装置、数据采集器、数据传输装置、中央服务器、报警装置和移动式显示器。定位装置通过数据传输装置与中央服务器连接，报警装置和移动式显示器与中央服务器连接。

定位装置包括定位芯片和车辆识别卡，定位标签安装在施工车辆中，利用定位标签、基站与定位芯片之间的UWB无载波通讯对施工车辆进行定位，依靠纳秒至微秒级的非正弦窄脉冲传输数据。施工车辆机械车辆操作室中安装有定位芯片，定位标签与定位芯片通过基站进行通讯连接；在隧道中安装各测距基站，同一隧道区域中各测距基站互不共线，各测距基站覆盖整个隧道施工区域；定位标签同时发送信号至若干测距基站，通过各测距基站接收到定位标签发送信号的时间差来计算距离差，从而准确判定安装定位标签的机械车辆的三维位置。

定位标签与车辆识别卡能够进行交互连接，车辆识别卡安装在施工车辆机械操作室内，车辆识别卡持续发射载有车辆识别码的无线电射频信号；当施工车辆进入到车辆识别卡的无线数据接收器读取范围内，无线数据接收器接收到车辆识别卡发来的载波信号，经过无线数据接收器接收处理后，将载波信号进行分析、处理，并通过数据传输装置即CAN总线将载波信号发送到数据采集器，数据采集器将载波信号发送至中央服务器，从而实现机械车辆的三维位置的自动化管理。

将隧道施工区域各处布置安装多组测距基站，每组测距基站包括至少三个且它们互不共线，实现对隧道施工区域的全面覆盖，报警装置和移动式显示器均安装在机械车辆操作室内。

按照隧道施工结构，制作包含隧道施工便道、弃渣场、拌合站以及辅助坑道的隧道BIM模型，BIM模型精度至少需要LOD300及以上，基于BIM模型建立中央处理系统。

对中央处理系统中的BIM模型进行二次开发，开发车辆机械管理模块、危险区域设置模块、报警模块、危险性分析模块、通讯管理模块、施工作业线管理模块。

将机械车辆信息全部录入到车辆机械管理模块中，所有车辆机械位置信息通过中央处理器和BIM模型进行数据耦合，在BIM模型进行可视化显示，并配合监控摄像，实现了对施工车辆机械在施工现场位置的全面掌握，从而进行调度指挥管理。

该系统的实现方法如下，施工作业线管理模块，将制定好的隧道机械化施工作业线工序衔接管理方法植入到施工作业线管理模块中，管理人员根据施工现场实际工序完成进度情况，人工下达指令，将指令信息传输至通讯管理模块，通知相关施工人员，车辆机械在规定时间内到达指定施工位置(规定时间亦可手动进行修改)，并通过无线通讯技术，在移动式显示装置中显示。若车辆未按时到达指定施工位置，管理人员将指令发送至通讯管理模块，通讯管理模块再次给相关负责人员发送信息，对未到达车辆进行通知，保证隧道机械化施工过程中工序紧密衔接，进一步加快施工进度。

危险性区域设置模块，针对不同施工区域划分不同危险区域，包括隧道渣场、施工便道边缘处和较易发生滑坡泥石流地质灾害的位置；车辆机械维修导致前往施工区域道路不通，管理人员将堵塞道路设置为危险区域；车辆在斜井等发生刹车失灵或出渣车出渣过程中大块落石掉落，管理人员将斜井局部区域设置为危险区域，并在移动式显示装置中显示，施工车辆机械进入到危险区域，进行报警提示，指导相关车辆绕行、救援工作。

当车辆机械因故发生故障，车辆机械操作人员手动控制报警，发出故障信号后，危险性分析模块分析事故类型后，从而进行不同的应急处理。

若是紧急事故，例如：施工车辆在隧道斜井处发生刹车失灵事故，则进行危险报警和语音报警，划分相应的危险区域，并在移动式显示装置中显示，提醒相关车辆机械，并将信息传输至应急抢险模块。

应急抢险模块立即启动应急救援预案，同时将数据传输至通讯管理模块。

通讯管理模块，收到指令后，立即给安全风险应急预案中安全风险责任人、物资部、设备部以及其他相关负责人发送信息，及时组织人员机械进行抢险救援工作。

若非紧急事故，例如：车辆机械在行驶途中，因机械故障导致车辆无法行走，则进行语音报警，危险性分析模块划分相应危险区域，并在移动式显示装置中显示，提示有关施工车辆机械绕行，同时给相关负责人员发送信息，组织下一步工作；本发明，相比于传统隧道机械化施工管理方式，结合BIM技术实现了对施工现场机械车辆的全方位调度生产管理，更大程度上将安全事故发生概率降低，同时提高了隧道安全施工的工作效率；

相比于传统的隧道施工过程中安全管理落后的管理模式，本发明实现隧道机械化施工车辆机械的指挥、调度、管理、监控、导航、通信、救援等方面的全面化管理，实现了管理的全面化、信息化、智能化。

Claims (2)

1.一种基于BIM车辆调度安全管理系统，其特征在于：该系统包括定位装置、数据采集器、数据传输装置、中央服务器、报警装置和移动式显示器；定位装置通过数据传输装置与中央服务器连接，报警装置和移动式显示器与中央服务器连接；

定位装置包括定位芯片和车辆识别卡，定位标签安装在施工车辆中，利用定位标签、基站与定位芯片之间的UWB无载波通讯对施工车辆进行定位，依靠纳秒至微秒级的非正弦窄脉冲传输数据；施工车辆机械车辆操作室中安装有定位芯片，定位标签与定位芯片通过基站进行通讯连接；在隧道中安装各测距基站，同一隧道区域中各测距基站互不共线，各测距基站覆盖整个隧道施工区域；定位标签同时发送信号至若干测距基站，通过各测距基站接收到定位标签发送信号的时间差来计算距离差，从而准确判定安装定位标签的机械车辆的三维位置；

定位标签与车辆识别卡能够进行交互连接，车辆识别卡安装在施工车辆机械操作室内，车辆识别卡持续发射载有车辆识别码的无线电射频信号；当施工车辆进入到车辆识别卡的无线数据接收器读取范围内，无线数据接收器接收到车辆识别卡发来的载波信号，经过无线数据接收器接收处理后，将载波信号进行分析、处理，并通过数据传输装置即CAN总线将载波信号发送到数据采集器，数据采集器将载波信号发送至中央服务器，从而实现机械车辆的三维位置的自动化管理；

将隧道施工区域各处布置安装多组测距基站，每组测距基站包括至少三个且它们互不共线，实现对隧道施工区域的全面覆盖，报警装置和移动式显示器均安装在机械车辆操作室内；

按照隧道施工结构，制作包含隧道施工便道、弃渣场、拌合站以及辅助坑道的隧道BIM模型，BIM模型精度至少需要LOD300及以上，基于BIM模型建立中央处理系统；

对中央处理系统中的BIM模型进行二次开发，开发车辆机械管理模块、危险区域设置模块、报警模块、危险性分析模块、通讯管理模块、施工作业线管理模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM车辆调度安全管理系统，其特征在于：该系统的实现方法如下，将机械车辆信息全部录入到车辆机械管理模块中，所有车辆机械位置信息通过中央处理器和BIM模型进行数据耦合，在BIM模型进行可视化显示，并配合监控摄像，实现了对施工车辆机械在施工现场位置的全面掌握，从而进行调度指挥管理；

施工作业线管理模块，将制定好的隧道机械化施工作业线工序衔接管理方法植入到施工作业线管理模块中，管理人员根据施工现场实际工序完成进度情况，人工下达指令，将指令信息传输至通讯管理模块，通知相关施工人员，车辆机械在规定时间内到达指定施工位置，并通过无线通讯技术，在移动式显示装置中显示；若车辆未按时到达指定施工位置，管理人员将指令发送至通讯管理模块，通讯管理模块再次给相关负责人员发送信息，对未到达车辆进行通知，保证隧道机械化施工过程中工序紧密衔接，进一步加快施工进度；

危险性区域设置模块，针对不同施工区域划分不同危险区域，包括隧道渣场、施工便道边缘处和较易发生滑坡泥石流地质灾害的位置；车辆机械维修导致前往施工区域道路不通，管理人员将堵塞道路设置为危险区域；车辆在斜井等发生刹车失灵或出渣车出渣过程中大块落石掉落，管理人员将斜井局部区域设置为危险区域，并在移动式显示装置中显示，施工车辆机械进入到危险区域，进行报警提示，指导相关车辆绕行、救援工作；

当车辆机械因故发生故障，车辆机械操作人员手动控制报警，发出故障信号后，危险性分析模块分析事故类型后，从而进行不同的应急处理；

若施工车辆在隧道斜井处发生刹车失灵事故，则进行危险报警和语音报警，划分相应的危险区域，并在移动式显示器中显示，提醒相关车辆机械，并将信息传输至应急抢险模块；

应急抢险模块立即启动应急救援预案，同时将数据传输至通讯管理模块；

通讯管理模块，收到指令后，立即给安全风险应急预案中安全风险责任人、物资部、设备部以及其他相关负责人发送信息，及时组织人员机械进行抢险救援工作。