CN109899076A - 基于bim技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于BIM技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统，包括BIM云端管理子系统、盾构机下穿铁路子系统和监测数据模块，盾构机下穿铁路子系统包括铺设于土体之上的铁路轨枕和在土体内掘进的盾构机，盾构机设有采集施工参数的盾构机掘进参数模块和工程概况参数模块，监测数据模块包括无人机模块和传感器模块，无人机模块采集铁路的轨枕数据，传感器模块采集土体数据，BIM云端管理子系统获取轨枕数据、土体数据和施工参数并根据这些数据确定最佳掘进参数，并控制盾构机按照最佳掘进参数施工。本发明的有益效果：采用无人机监测，保证了监测人员安全以及监测数据可靠性，增加了监测数据样本量以及监测的连续性，更好指导现场施工。
Description
技术领域
本发明涉及岩土力学技术领域，尤其涉及一种基于BIM技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统。
背景技术
随着城市建设的发展，地铁盾构法施工得到越来越多的应用，同时变形监测技术也发生了突飞猛进的改变，其中城市中盾构机下穿铁路工程案例屡见不鲜，在下穿铁路期间，铁轨以及铁轨路基的变形对于火车的安全运行至关重要，故对盾构下穿铁路时的施工方案及参数提出了很高的要求，目前自动化监测和人工监测居多，但由于在运营的铁路有特定的监测时间要求，故导致监测数据较少，同时由于人为以及机器误差，导致影响施工过程中施工参数的调整，同时由于监测数据的不完整以及施工技术的不统一，很难使现场工程师全面整体的依据工程情况对施工进行调整。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于BIM技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统。
本发明的实施例提供一种基于BIM技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统，包括BIM云端管理子系统、盾构机下穿铁路子系统和监测数据模块，所述盾构机下穿铁路子系统包括铺设于土体之上的铁路轨枕和在所述土体内掘进的盾构机，所述盾构机设有盾构机掘进参数模块和工程概况参数模块，所述盾构机掘进参数模块和所述工程概况参数模块采集施工过程中所述盾构机的施工参数，所述监测数据模块包括无人机模块和传感器模块，所述无人机模块用于采集所述铁路的轨枕数据，所述轨枕数据包括轨枕的水平位移、竖直位移以及水平收敛，所述传感器模块用于采集所述盾构机在下穿所述铁路时的土体数据，所述土体数据包括不同深度土体的土压力、分层沉降、深层水平位移以及水位的变化，所述盾构机掘进参数模块、所述工程概况参数模块、所述无人机模块和所述传感器模块均与所述BIM云端管理子系统无线网络连接，所述BIM云端管理子系统获取所述轨枕数据、所述土体数据和所述施工参数并根据这些数据确定所述盾构机的最佳掘进参数，并控制所述盾构机按照所述最佳掘进参数施工。
进一步地，所述BIM云端管理子系统包括VR、AR模块，所述VR、AR模块根据所述轨枕数据、所述土体数据和所述施工参数模拟所述盾构机的施工过程。
进一步地，所述无人机模块包括跟随所述盾构机运动的无人机，所述无人机上设有监测探头、GPS定位装置和无线装置，所述铁路轨枕上设有多个监测点，所述GPS定位装置确定所述无人机的地理坐标，所述无人机在飞行过程中与地面多个不动点建立相对坐标系，所述监测探头对所述铁路轨枕中的各监测点进行监测，所述无人机根据建立的相对坐标系获得各监测点的位置坐标，所述无人机由自身地理坐标与所述铁路轨枕上的监测点在相对坐标系上坐标的相对变化进行计算，得到铁路轨枕的轨枕数据，所述无线装置用于向所述BIM云端管理子系统传输所述轨枕数据。
进一步地，所述传感器模块为设置在所述铁路两端的深层分层沉降监测装置，用来监测所述盾构机在下穿所述铁路时土体数据。
进一步地，所述BIM云端管理子系统包括数据库模块，所述数据库模块用于存储所述轨枕数据、所述土体数据和所述施工参数。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的基于BIM技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统，采用无人机监测，保证了监测人员的安全以及监测数据的可靠性，增加了监测数据的样本量以及监测的连续性，可以更好的指导现场施工，解决了目前关于下穿铁路通过人工在特定时间段进行人工测量，测量时间有限，且测量数据精度有限，监测数据采集不够完整的问题；采用VR和AR模块实现可视化智能施工，提高施工效率，即施工方案指导施工，施工过程中监测数据反馈施工，依据监测数据调整施工方案，优化施工，最好保证施工过程中高效安全。
附图说明
图1是本发明基于BIM技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统的示意图。
图中：1-BIM云端管理子系统、2-盾构机下穿铁路子系统、3-监测数据模块、4-盾构机掘进参数模块、5-工程概况参数模块、6-无人机模块、7-传感器模块、8-数据库模块、9-VR、AR模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于BIM技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统，包括BIM云端管理子系统1、盾构机下穿铁路子系统2和监测数据模块3。
所述盾构机下穿铁路子系统2包括盾构机和铺设于土体上的铁路轨枕，所述盾构机在所述铁路轨枕之下的土体内掘进，所述盾构机设有盾构机掘进参数模块4和工程概况参数模块5，所述盾构机掘进参数模块4和所述工程概况参数模块5采集施工过程中所述盾构机的施工参数，所述施工参数包括掘进参数和工程概况参数，所述盾构机掘进参数模块4采集所述掘进参数，所述工程概况参数模块5采集所述工程概况参数，本实施例中所述掘进参数主要包括掘进土压、刀盘扭矩、盾构机掘进速度、盾构推力、注浆量及注入压力、加泡沫量以及盾构掘进每环的排土量，所述工程概况参数包括工程地质概况和水文地质概况等。
所述监测数据模块3包括无人机模块6和传感器模块7，所述无人机模块6包括跟随所述盾构机运动的无人机，所述无人机上设有监测探头、GPS定位装置和无线装置，所述铁路轨枕上设有多个监测点，所述无人机依靠所述GPS定位装置获取无人机的地理坐标，所述无人机在飞行过程中与地面多个不动点建立相对坐标系，所述无人机通过所述监测探头对所述铁路轨枕中的监测点进行监测，根据建立的相对坐标系获得各监测点的位置坐标，所述无人机由自身地理坐标与所述铁路轨枕上的监测点的相对位置坐标的相对变化进行计算，得到铁路轨枕的轨枕数据，即轨枕的水平位移、竖直位移以及水平收敛，与此同时所述无线装置向所述BIM云端管理子系统传输所述轨枕数据；所述传感器模块7为设置在所述铁路两端的深层分层沉降监测装置，本实施例中所述盾构机盾构正交下穿铁路，故在下穿前后可进行深层监测点的布置，实现分层监测数据的分析，获得所述盾构机在下穿所述铁路时的土体数据，所述土体数据包括不同深度土体的土压力、分层沉降、深层水平位移以及水位的变化。
所述盾构机掘进参数模块4、所述工程概况参数模块5、所述无人机模块6和所述传感器模块7均与所述BIM云端管理子系统1无线网络连接，所述BIM云端管理子系统1获取所述轨枕数据、所述土体数据和所述施工参数并根据这些数据确定所述盾构机的最佳掘进参数，并按照所述最佳掘进参数设定所述盾构机进行施工，所述BIM云端管理子系统1包括数据库模块8，所述数据库模块8用于存储所述轨枕数据、所述土体数据和所述施工参数。
所述BIM云端管理子系统1包括VR、AR模块9，所述VR、AR模块9根据所述轨枕数据、所述土体数据和所述施工参数模拟所述盾构机的施工过程。实现可视化智能施工，提高施工效率，即施工方案指导施工，施工过程中监测数据反馈施工，依据监测数据调整施工方案，优化施工，最好保证施工过程中高效安全。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.基于BIM技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统，其特征在于：包括BIM云端管理子系统、盾构机下穿铁路子系统和监测数据模块，所述盾构机下穿铁路子系统包括铺设于土体之上的铁路轨枕和在所述土体内掘进的盾构机，所述盾构机设有盾构机掘进参数模块和工程概况参数模块，所述盾构机掘进参数模块和所述工程概况参数模块采集施工过程中所述盾构机的施工参数，所述监测数据模块包括无人机模块和传感器模块，所述无人机模块用于采集所述铁路的轨枕数据，所述轨枕数据包括轨枕的水平位移、竖直位移以及水平收敛，所述传感器模块用于采集所述盾构机在下穿所述铁路时的土体数据，所述土体数据包括不同深度土体的土压力、分层沉降、深层水平位移以及水位的变化，所述盾构机掘进参数模块、所述工程概况参数模块、所述无人机模块和所述传感器模块均与所述BIM云端管理子系统无线网络连接，所述BIM云端管理子系统获取所述轨枕数据、所述土体数据和所述施工参数并根据这些数据确定所述盾构机的最佳掘进参数，并控制所述盾构机按照所述最佳掘进参数施工。
2.如权利要求1所述的基于BIM技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统，其特征在于：所述BIM云端管理子系统包括VR、AR模块，所述VR、AR模块根据所述轨枕数据、所述土体数据和所述施工参数模拟所述盾构机的施工过程。
3.如权利要求1所述的基于BIM技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统，其特征在于：所述无人机模块包括跟随所述盾构机运动的无人机，所述无人机上设有监测探头、GPS定位装置和无线装置，所述铁路轨枕上设有多个监测点，所述GPS定位装置确定所述无人机的地理坐标，所述无人机在飞行过程中与地面多个不动点建立相对坐标系，所述监测探头对所述铁路轨枕中的各监测点进行监测，所述无人机根据建立的相对坐标系获得各监测点的位置坐标，所述无人机由自身地理坐标与所述铁路轨枕上的监测点在相对坐标系上坐标的相对变化进行计算，得到铁路轨枕的轨枕数据，所述无线装置用于向所述BIM云端管理子系统传输所述轨枕数据。
4.如权利要求1所述的基于BIM技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统，其特征在于：所述传感器模块为设置在所述铁路两端的深层分层沉降监测装置，用来监测所述盾构机在下穿所述铁路时土体数据。
5.如权利要求1所述的基于BIM技术的盾构下穿铁路的智能化施工及监测系统，其特征在于：所述BIM云端管理子系统包括数据库模块，所述数据库模块用于存储所述轨枕数据、所述土体数据和所述施工参数。
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