CN111074954A - 一种基于bim的深基坑工程安全监测系统 - Google Patents

一种基于bim的深基坑工程安全监测系统 Download PDF

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刘延宏
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梁策
孟飞
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白龙彪
郭歌
刘北胜
王荣波
武丰杰
王志华
李慧
宋树宝
郭芳
靳辰琨
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Abstract

本发明实施例提供一种基于BIM的深基坑工程安全监测系统，该系统包括：位于移动端的第一监测子系统，位于PC端的第二监测子系统；其中，第一监测子系统用于对深基坑工程的监测项目的监测数据进行采集并上传给第二监测子系统，根据监测数据生成预警信息，以及根据监测数据和监测数据的分析结果生成报表并向用户展示；第二监测子系统接收对深基坑工程的监测项目的监测数据，并对这些数据进行分析，根据监测数据生成预警信息，以及根据监测数据和监测数据的分析结果生成报表并向用户展示。本发明实施例提供的深基坑安全监测系统能够实现对深基坑安全隐患点的全面监测、自动监测与分析，能有效提高效率、保证数据的真实性。

Description

一种基于BIM的深基坑工程安全监测系统
技术领域
本发明涉及建筑工程管理领域，特别涉及一种基于BIM的深基坑工程安全监测系统。
背景技术
深基坑是指开挖深度超过5米(含5米)，或深度虽未超过5米，但地质条件和周围环境及地下管线特别复杂的工程。随着城市地下空间开发规模的扩大，高层建筑及地铁、高铁的迅速发展，深基坑工程越来越多。在人口较密集的城区，为保证基坑施工过程中的支护结构及其对周边构筑物的安全，深基坑开挖与支护的实时监测分析显得尤为重要。属于临时性工程的基坑具有周边环境及地质条件复杂、不确定因素多、技术工艺繁杂、施工条件差、风险高等特点，具有较强的时空效应，“信息孤岛”现象严重，迫切需要解决传统监测的诸多弊端。
深基坑工程安全监测的信息化管理水平普遍较低，根据全国重大基坑事故调查与统计分析发现，监测及风险预报不及时、不准确是发生险情的重要因素。主要表现如下：(1)监测技术人员少且不专业，信息化思维落后，监测单位在信息化管理上投入资金不足，技术人员信息化学习培训机会少；(2)监测数据处理多由人工完成，还依靠Excel或其他具有数据处理统计分析的软件计算，资源共享度低，影响工作效率；(3)现场普遍存在监测频率不足、数据失真、监测随意等现状，存在较大安全风险。
发明内容
本发明实施例提供一种基于BIM的深基坑工程安全监测系统，用以解决现有技术中对深基坑工程监测频率不足、数据失真、工作效率低的缺陷，实现对深基坑安全状况的自动监测。
本发明实施例提供一种基于BIM的深基坑工程安全监测系统，该系统包括：位于移动端的第一监测子系统101，位于PC端的第二监测子系统102；其中，
所述第一监测子系统101用于对深基坑工程的监测项目的监测数据进行采集并上传给所述第二监测子系统102，根据监测数据生成预警信息，以及根据监测数据和监测数据的分析结果生成报表并向用户展示；
所述第二监测子系统102接收对深基坑工程的监测项目的监测数据，并对这些数据进行分析，根据监测数据生成预警信息，以及根据监测数据和监测数据的分析结果生成报表并向用户展示。
上述技术方案中，所述第一监测子系统101包括：项目管理模块1011、第一数据采集模块1012、数据上传模块1013、第一预警管控模块1014、第一报表中心1015；其中，
所述项目管理模块1011用于对深基坑工程的监测项目进行管理；
所述第一数据采集模块1012用于采集外部的监测设备所获取的监测数据；
所述数据上传模块1013用于将所述第一数据采集模块1012所采集的监测数据传输给所述第二监测子系统102；
所述第一预警管控模块1014根据监测数据进行预警以及根据对预警事件的跟踪实现消警；
所述第一报表中心1015用于对采集的监测数据进行筛选、汇总，生成并展示报表。
上述技术方案中，所述深基坑工程的监测项目按照类别分为：基坑支护结构监测项目、盾构隧道结构监测项目、矿山法隧道支护结构监测项目、周边建筑物监测项目、周边地下管线监测项目、周边高速公路与城市隧道监测项目、周边桥梁监测项目。
上述技术方案中，所述深基坑工程的监测项目按照类别对应相应类型的监测数据；具体包括：
对于基坑支护结构，所对应的监测数据包括：支护桩或支护墙或边坡的顶部水平位移，支护桩或支护墙或边坡的顶部竖向位移，支护桩体或支护墙体的水平位移，支护桩或支护墙的结构应力，立柱结构竖向位移，立柱结构水平位移，立柱结构应力，支撑轴力，顶板应力，锚杆应力，土钉应力，地表沉降，竖井井壁支护结构净空收敛，土体深层水平位移，土体深层竖向位移，土体分层竖向位移，坑底隆起或回弹，支护桩或支护墙侧向土压力，地下水位，孔隙水压力；
对于盾构隧道结构，所对应的监测数据包括：管片结构竖向位移，管片结构水平位移，管片结构净空收敛，管片结构差异沉降，管片结构应力，管片连接螺栓应力，地表沉降，土体深层水平位移，土体分层竖向位移，管片围岩压力，孔隙水压力；
对于矿山法隧道支护结构，所对应的监测数据包括：初期支护结构拱顶沉降，初期支护结构底板竖向位移，初期支护结构净空收敛，隧道拱脚竖向位移，中柱结构竖向位移，中柱结构倾斜，中柱结构应力，初期支护结构或二次衬砌应力，地表沉降，土体深层水平位移，土体分层竖向位移，围岩压力，地下水位；
对于周边建筑物，所对应的监测数据包括：竖向位移，水平位移，倾斜，裂缝，爆破振动；
对于周边地下管线，所对应的监测数据包括：竖向位移，水平位移，差异沉降；
对于周边高速公路与城市隧道，所对应的监测数据包括：路面路基竖向位移，挡土墙竖向位移，挡土墙倾斜；
对于周边桥梁，所对应的监测数据包括：墩台竖向位移、墩台差异沉降、墩柱倾斜、梁板应力、裂缝。
上述技术方案中，所述第一预警管控模块1014根据监测数据进行预警包括：
计算监测数据与监测控制值之间的比例值，当该比例值达到一预警值，生成与该预警值对应的预警事件。
上述技术方案中，所述预警值包括第一预警值、第二预警值、第三预警值；所述第二预警值表示的严重程度高于所述第一预警值表示的严重程度且低于所述第三预警值表示的严重程度；
所述第一预警值对应的预警事件为黄色预警事件；所述第二预警值对应的预警信号为橙色预警事件；所述第三预警值对应的预警信号为红色预警事件。
上述技术方案中，所述第一预警管控模块1014根据对预警事件的跟踪实现消警包括：
继续跟踪与预警事件有关的监测数据，在一定时间内，当监测数据持续低于低级别预警事件的预警值时，自动消除低级别预警事件，否则在审批后进行消除预警事件的操作。
上述技术方案中，所述第二监测子系统102包括：第二数据采集模块1021、数据分析模块1022、第二预警管控模块1023、第二报表中心1024；
所述第二数据采集模块1021用于接收所述第一监测子系统101所上传的监测数据；
所述数据分析模块1022基于监测数据对监测项目进行计算分析，并将监测数据以及监测数据计算分析后的结果关联到建筑信息模型；以及根据用户设定的过滤条件查看监测点的监测数据，得到监测点的数据和变化趋势；
第二预警管控模块1023根据监测数据进行预警以及根据对预警事件的跟踪实现消警；
所述第二报表中心1024用于对采集的监测数据进行筛选、汇总，生成并展示报表。
上述技术方案中，所述建筑信息模型以编码的方式描述监测数据；具体包括：
对于基坑支护结构的监测数据，支护桩或支护墙或边坡的顶部水平位移用ZDSP表示，支护桩或支护墙或边坡的顶部竖向位移用ZDSX表示，支护桩体或支护墙体的水平位移用ZHSP表示，支护桩或支护墙的结构应力用ZHYL表示，立柱结构竖向位移用LZSX表示，立柱结构水平位移用LZSP表示，立柱结构应力用LZYL表示，支撑轴力用ZCZL表示，顶板应力用DBYL表示，锚杆应力用MGYL表示，土钉应力用TDYL表示，地表沉降用DBCJ表示，竖井井壁支护结构净空收敛用JBJK表示，土体深层水平位移用SCSP表示，土体深层竖向位移用SCSX表示，土体分层竖向位移用FCSX表示，坑底隆起或回弹用KDHT表示，支护桩或支护墙侧向土压力用ZHCY表示，地下水位用DXSW表示，孔隙水压力用KXSY表示；
对于盾构隧道结构的监测数据，管片结构竖向位移用GPSX表示，管片结构水平位移用GPSP表示，管片结构净空收敛用GPJK表示，管片结构差异沉降用GPCY表示，管片结构应力用GPYL表示，管片连接螺栓应力用LSYL表示，地表沉降用DBCJ表示，土体深层水平位移用SCSP表示，土体分层竖向位移用FCSX表示，管片围岩压力用GPYY表示，孔隙水压力用KXSY表示；
对于矿山法隧道支护结构的监测数据，初期支护结构拱顶沉降用GDCJ表示，初期支护结构底板竖向位移用DDSX表示，初期支护结构净空收敛用ZHJK表示，隧道拱脚竖向位移用GJSX表示，中柱结构竖向位移用ZZSX表示，中柱结构倾斜用ZZQX表示，中柱结构应力用ZZYL表示，初期支护结构或二次衬砌应力用CQYL表示，地表沉降用DBCJ表示，土体深层水平位移用SCSP表示，土体分层竖向位移用FCSX表示，围岩压力用WYYL表示，地下水位用DXSW表示；
对于周边建筑物的监测数据，竖向位移用JZSX表示，水平位移用JZSP表示，倾斜用JZQX，裂缝用JZLF表示，爆破振动用BPZD表示；
对于周边地下管线的监测数据，竖向位移用DGSX表示，水平位移用DGSP表示，差异沉降用DGCY表示；
对于周边高速公路与城市隧道的监测数据，路面路基竖向位移用LMSX表示，挡土墙竖向位移用DQSX表示，挡土墙倾斜用DQQX表示；
对于周边桥梁的监测数据，墩台竖向位移采用DTSX表示，墩台差异沉降采用DTCY表示，墩柱倾斜采用DZQX表示，梁板应力采用QLYL表示，裂缝采用QLLF表示。
上述技术方案中，所述数据分析模块1022根据用户设定的过滤条件查看监测点的监测数据，得到监测点的数据和变化趋势包括：
所述数据分析模块1022通过交互操作在建筑信息模型上按照“线路-标段-工点-监测项目-监测组-监测点”的顺序进行选择，从而按时间段查看监测点的数据和变化趋势。
本发明实施例提供的基于BIM的深基坑安全监测系统通过监控模块、数据分析与预警模块的设置，能够实现对深基坑安全隐患点的全面监测、自动监测与分析，能有效提高效率、保证数据的真实性；通过与BIM模型的关联，为用户提供了一种可视化的数据展示方式，方便用户查看；通过对监测数据的比对，能对危险状况自动发出预警信号，提高了深基坑的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于BIM的深基坑工程安全监测系统的结构示意图。
图面说明
101-第一监测子系统 102-第二监测子系统
1011-项目管理模块 1012-第一数据采集模块
1013-数据上传模块 1014-第一预警管控模块
1015-第一报表中心 1021-第二数据采集模块
1022-数据分析模块 1023-第二预警管控模块
1024-第二报表中心
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的基于BIM的深基坑工程安全监测系统的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的深基坑工程安全监测系统基于BIM(Building InformationModeling，建筑信息模型)技术实现，该系统包括：位于移动端的第一监测子系统101，位于PC端的第二监测子系统102；其中，第一监测子系统101用于对深基坑工程的监测项目的监测数据进行采集并上传给第二监测子系统102，还从第二监测子系统102接收监测数据的分析结果，根据监测数据生成预警信息以指导消警处置，以及根据监测数据和监测数据的分析结果生成报表并向用户展示。第二监测子系统102接收对深基坑工程的监测项目的监测数据，并对这些数据进行分析，根据监测数据生成预警信息以指导消警处置，以及根据监测数据和监测数据的分析结果生成报表并向用户展示。
下面对第一监测子系统101和第二监测子系统102分别予以说明。
第一监测子系统101包括：项目管理模块1011、第一数据采集模块1012、数据上传模块1013、第一预警管控模块1014、第一报表中心1015。
项目管理模块1011用于对深基坑工程的监测项目进行管理，监测项目所要管理的内容包括：项目概况、项目信息、监测参数、预警数据、预警管理规则等。
按照深基坑施工监测对象的不同，深基坑工程的监测项目可分为七大类，包括：基坑支护结构监测项目、盾构隧道结构监测项目、矿山法(明挖、盖挖)隧道支护结构监测项目、周边建(构)筑物监测项目、周边地下管线监测项目、周边高速公路与城市隧道监测项目、周边桥梁监测项目。
这七类项目在所要监测的数据的类型、数量，监测点的位置、数量，基于监测数据所做的数据分析，预警管理规则等多个方面都会存着明显的不同；此外，即使是同一类型的监测项目，监测项目所对应的施工项目的不同，会使得监测项目的相关信息在实现细节上也会有明显的不同。因此通过项目管理模块1011实现对监测项目的设置与管理。
具体的说，在对基坑支护结构进行监测时，需要对基坑支护结构中易于发生危险的位置设置监测点，例如，支护桩(墙)/边坡顶部、支护桩(墙)体、立柱结构、顶板、锚杆、土钉、地表、竖井井壁支护结构、土体深层、土体分层、坑底、地下水、孔隙等。
对盾构隧道结构进行监测时，需要对盾构隧道结构中易于发生危险的位置设置监测点，例如，管片、管片连接螺栓、地表、土体、管片围岩、孔隙。
对矿山法(明挖、盖挖)隧道支护结构进行监测时，需要对矿山法(明挖、盖挖)隧道支护结构中易于发生危险的位置设置监测点，例如，初期支护结构底板、隧道拱脚、中柱结构、初期支护结构/二次衬砌、地表、土体、围岩、地下水。
对周边建筑物进行监测时，需要对易于发生危险的位置设置监测点，例如，建筑物的裂缝，易于发生位移的位置等。
对周边地下管线进行监测时，需要对易于发生危险的位置设置监测点，例如，地下管线易于发生沉降的位置。
对周边高速公路与城市隧道进行监测时，需要对易于发生危险的位置设置监测点，例如，路基、挡土墙。
对周边桥梁进行监测时，需要对易于发生危险的位置设置监测点，例如，桥梁的墩台、墩柱、梁板、裂缝等。
上述监测点的位置均可通过项目管理模块1011设置，以指导工作人员安装监测设备。
第一数据采集模块1012用于采集各监测点上的监测设备所采集的监测数据。
对于不同的监测项目，需要有不同类型的监测数据。具体的说，对于基坑支护结构，所需要的监测数据包括：支护桩(墙)/边坡顶部水平位移、支护桩(墙)/边坡顶部竖向位移、支护桩(墙)体水平位移、支护桩(墙)结构应力、立柱结构竖向位移、立柱结构水平位移、立柱结构应力、支撑轴力、顶板应力、锚杆应力、土钉应力、地表沉降、竖井井壁支护结构净空收敛、土体深层水平位移、土体深层竖向位移、土体分层竖向位移、坑底隆起(回弹)、支护桩(墙)侧向土压力、地下水位、孔隙水压力。
对于盾构隧道结构，所需要的监测数据包括：管片结构竖向位移、管片结构水平位移、管片结构净空收敛、管片结构差异沉降、管片结构应力、管片连接螺栓应力、地表沉降、土体深层水平位移、土体分层竖向位移、管片围岩压力、孔隙水压力。
对于矿山法(明挖、盖挖)隧道支护结构，所需要的监测数据包括：初期支护结构拱顶沉降、初期支护结构底板竖向位移、初期支护结构净空收敛、隧道拱脚竖向位移、中柱结构竖向位移、中柱结构倾斜、中柱结构应力、初期支护结构/二次衬砌应力、地表沉降、土体深层水平位移、土体分层竖向位移、围岩压力、地下水位。
对于周边建筑物，所需要的监测数据包括：竖向位移、水平位移、倾斜、裂缝、爆破振动。
对于周边地下管线，所需要的监测数据包括：竖向位移、水平位移、差异沉降。
对于周边高速公路与城市隧道，所需要的监测数据包括：路面路基竖向位移、挡土墙竖向位移、挡土墙倾斜。
对于周边桥梁，所需要的监测数据包括：墩台竖向位移、墩台差异沉降、墩柱倾斜、梁板应力、裂缝。
上述监测数据有些是可以通过相应的监测设备直接采集得到的，例如，对于竖向位移，可采用水准仪测量；对于水平位移，可采用全站仪测量；对于深度位移，可采用测斜仪测量；对于支撑轴力，可采用应变计测量；对于结构内力，可采用钢筋计测量；对于锚索拉力，可采用拉力计测量；对于地下水位，可采用水位计测量；对于土体分层竖向位移，可采用分层沉降仪测量。另一些监测数据则是通过对已知监测数据的进一步分析、计算得到的。
第一数据采集模块1012负责采集监测设备能够直接提供的监测数据。第一数据采集模块1012在采集数据时，可通过与监测设备建立无线连接(如蓝牙连接)来获得监测设备中所保存的监测数据，也可通过诸如数据线的方式与监测设备建立有线连接，从而获得监测设备中所保存的监测数据。若能与监测设备保持长时间的连接，也可以实时获取监测设备实时采集的监测数据。
数据上传模块1013用于将第一数据采集模块1012所采集的监测数据传输给第二监测子系统102。
在本发明实施例中，数据上传模块1013在上传数据时，可通过第一监测子系统101与第二监测子系统102之间的无线连接(如蓝牙连接、网络连接)或有线连接实现监测数据的上传。
第一预警管控模块1014根据监测数据进行预警以及根据对预警事件的跟踪实现消警。
在前文中已经提到，一些监测数据可通过监测设备直接测量得到，一些监测数据需要通过对已知监测数据的计算、分析后得到。第一预警管控模块1014从第一数据采集模块1012获取监测设备直接测量得到的监测数据，从第二监测子系统102获取经过计算、分析所得到的监测数据，从而实现预警。
在本发明实施例中，可设置三级预警机制，例如，以监测控制值的70％、85％和100％作为黄橙红三级预警的预警值。在下面的表1中以变形监测为例，对黄橙红三级预警的预警状态进行描述。
表1
Figure BDA0002328888200000101
需要说明的是，以上对红橙黄三级预警的预警值的设置仅为示例性的描述，本领域技术人员可根据设计文件的规定对预警级别、预警值的设置等内容进行调整。
第一预警管控模块1014在进行预警后，根据对预警事件的跟踪实现消警。
在本发明实施例中，仍以前述的红橙黄三级预警机制为例。生成黄色预警事件之后任意连续三天若监测值(累计值或速率)在预警值以下，则取消预警事件。若此三天内出现橙色或红色报警则升级成橙色或红色报警事件。生成橙色预警事件或红色预警事件后，工作人员需加强监测，并上报监测信息。若要申请消警，则需通过一定的审批流程方能实现(红色预警事件在消警的审批流程上较橙色预警事件更为严格)。
第一报表中心1015对采集的各工点、各监测项目的监测数据进行筛选、汇总，生成定制化、标准化日报表、周报表和月报表。
以上是对第一监测子系统101中各个模块的功能描述。
第二监测子系统102包括第二数据采集模块1021、数据分析模块1022、第二预警管控模块1023、第二报表中心1024。
第二数据采集模块1021用于接收第一监测子系统101中数据上传模块1013所上传的监测数据。
数据分析模块1022在得到监测数据后，能够基于监测数据对各个监测项目进行计算分析，并关联BIM模型；还可根据用户设定的过滤条件对各个监测项目已上传的监测点数据进行筛选查看，得到监测点的数据和变化趋势。
在前文中已经提到，一些监测数据无法通过监测设备直接测量得到，需要根据已知监测数据计算得到。这一计算过程由数据分析模块1022实现。
在计算时，根据所要计算的监测数据的种类，调用相应的计算公式。例如，对于竖向位移，其计算公式为：初始值－每次测量标高；对于水平位移，其计算公式为：(X方向读数的平方+Y方向读数的平方)开平方；对于深度位移，若每0.5米测一次，其计算公式为：(V正－V负)÷2－V测试初值；若每米测一次，其计算公式为：(V正－V负)－V测试初值，其中，V正表示正方向测量值，V负表示负方向测量值；对于支撑轴力，其计算公式为：((本次读数的平方－初始读数的平方)*K值－初始值)*变形模量*面积，其中K表示传热系数；对于结构内力，其计算公示为：(本次读数的平方－初始读数的平方)*K值；对于锚索拉力，其计算公式为：(本次读数的平方－初始读数的平方)*K值；对于地下水位，其计算公式为：孔口标高－深度－初始水位；对于土体分层竖向位移，其计算公式为：初始标高－(孔口标高－深度)。
经过监测设备对监测数据的直接测量以及数据分析模块1022对监测数据的计算后，监测项目所需要的各种监测数据已经齐备。数据分析模块1022还实现了监测数据与BIM模型的关联。
本发明实施例中所涉及的BIM模型是指运用相关建模软件所建立的深基坑BIM模型。BIM模型以深基坑工程中的工程对象的几何图形为基础，将之前所获得的监测数据与工程对象相关联。
在表2中对本发明实施例中的BIM模型所对应的工程对象的具体内容以及这些工程对象在施工、运维阶段的几何表达精度等级和信息深度等级。表中的G1为几何表达精度等级中的一种，其含义为以二维图形表达。N3、N4均为信息深度等级，其含义可参见国家标准GB/T 51301中的有关规定。
表2
Figure BDA0002328888200000121
Figure BDA0002328888200000131
在BIM模型中，为了便于数据的处理，还对监测数据做了统一的编码，例如，与基坑支护结构相关的监测数据做了如下编码：支护桩或支护墙或边坡的顶部水平位移用ZDSP表示，支护桩或支护墙或边坡的顶部竖向位移用ZDSX表示，支护桩体或支护墙体的水平位移用ZHSP表示，支护桩或支护墙的结构应力用ZHYL表示，立柱结构竖向位移用LZSX表示，立柱结构水平位移用LZSP表示，立柱结构应力用LZYL表示，支撑轴力用ZCZL表示，顶板应力用DBYL表示，锚杆应力用MGYL表示，土钉应力用TDYL表示，地表沉降用DBCJ表示，竖井井壁支护结构净空收敛用JBJK表示，土体深层水平位移用SCSP表示，土体深层竖向位移用SCSX表示，土体分层竖向位移用FCSX表示，坑底隆起或回弹用KDHT表示，支护桩或支护墙侧向土压力用ZHCY表示，地下水位用DXSW表示，孔隙水压力用KXSY表示。
与盾构隧道结构有关的监测数据做了如下编码：管片结构竖向位移用GPSX表示，管片结构水平位移用GPSP表示，管片结构净空收敛用GPJK表示，管片结构差异沉降用GPCY表示，管片结构应力用GPYL表示，管片连接螺栓应力用LSYL表示，地表沉降用DBCJ表示，土体深层水平位移用SCSP表示，土体分层竖向位移用FCSX表示，管片围岩压力用GPYY表示，孔隙水压力用KXSY表示。
与矿山法隧道支护结构相关的监测数据做了如下编码：初期支护结构拱顶沉降用GDCJ表示，初期支护结构底板竖向位移用DDSX表示，初期支护结构净空收敛用ZHJK表示，隧道拱脚竖向位移用GJSX表示，中柱结构竖向位移用ZZSX表示，中柱结构倾斜用ZZQX表示，中柱结构应力用ZZYL表示，初期支护结构或二次衬砌应力用CQYL表示，地表沉降用DBCJ表示，土体深层水平位移用SCSP表示，土体分层竖向位移用FCSX表示，围岩压力用WYYL表示，地下水位用DXSW表示。
对周边建筑物相关的监测数据做了如下编码：竖向位移用JZSX表示，水平位移用JZSP表示，倾斜用JZQX，裂缝用JZLF表示，爆破振动用BPZD表示。
对周边地下管线相关的监测数据做了如下编码：竖向位移用DGSX表示，水平位移用DGSP表示，差异沉降用DGCY表示。
对周边高速公路与城市隧道相关的监测数据做了如下编码：路面路基竖向位移用LMSX表示，挡土墙竖向位移用DQSX表示，挡土墙倾斜用DQQX表示。
对周边桥梁相关的监测数据做了如下编码：墩台竖向位移采用DTSX表示，墩台差异沉降采用DTCY表示，墩柱倾斜采用DZQX表示，梁板应力采用QLYL表示，裂缝采用QLLF表示。
数据分析模块1022在完成监测数据与BIM模型的关联后，可向用户提供一种直观、高效的监测数据查看方法。例如，通过交互操作在BIM模型上按照“线路-标段-工点-监测项目-监测组-监测点”的顺序进行选择，从而按时间段查看监测点的数据和变化趋势(如时程位移曲线和深度位移曲线)。
第二预警管控模块1023根据对监测数据或监测数据的分析结果进行预警以及根据对预警事件的跟踪实现消警。
第二预警管控模块1023与第一预警管控模块1014的功能基本相同，第一预警管控模块1014为用户在移动端提供了预警信息以及根据预警信息进行消警的功能。第二预警管控模块1023为用户在PC端提供了预警信息以及根据预警信息进行消警的功能。
第二报表中心1024对采集的各工点、各监测项目的监测数据进行筛选、汇总，生成定制化、标准化日报表、周报表和月报表。
第二报表中心1024与第一报表中心1015的功能基本相同，第一报表中心1015为用户在移动端提供了报表生成与查阅的功能，第二报表中心1024为用户在PC端提供了报表生成与查阅的功能。
以上是对第二监测子系统102中各个模块的功能的描述。
本发明实施例提供的基于BIM的深基坑安全监测系统通过数据采集模块、数据分析模块的设置，能够实现对深基坑安全隐患点的全面监测、自动监测与分析，能有效提高效率、保证数据的真实性；通过与BIM模型的关联，为用户提供了一种可视化的数据展示方式，方便用户查看；通过对监测数据的比对，能对危险状况自动发出预警信号，提高了深基坑的安全。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于BIM的深基坑工程安全监测系统，其特征在于，该系统包括：位于移动端的第一监测子系统(101)，位于PC端的第二监测子系统(102)；其中，
所述第一监测子系统(101)用于对深基坑工程的监测项目的监测数据进行采集并上传给所述第二监测子系统(102)，根据监测数据生成预警信息，以及根据监测数据和监测数据的分析结果生成报表并向用户展示；
所述第二监测子系统(102)接收对深基坑工程的监测项目的监测数据，并对这些数据进行分析，根据监测数据生成预警信息，以及根据监测数据和监测数据的分析结果生成报表并向用户展示。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的深基坑工程安全监测系统，其特征在于，所述第一监测子系统(101)包括：项目管理模块(1011)、第一数据采集模块(1012)、数据上传模块(1013)、第一预警管控模块(1014)、第一报表中心(1015)；其中，
所述项目管理模块(1011)用于对深基坑工程的监测项目进行管理；
所述第一数据采集模块(1012)用于采集外部的监测设备所获取的监测数据；
所述数据上传模块(1013)用于将所述第一数据采集模块(1012)所采集的监测数据传输给所述第二监测子系统(102)；
所述第一预警管控模块(1014)根据监测数据进行预警以及根据对预警事件的跟踪实现消警；
所述第一报表中心(1015)用于对采集的监测数据进行筛选、汇总，生成并展示报表。
3.根据权利要求2所述的基于BIM的深基坑工程安全监测系统，其特征在于，所述深基坑工程的监测项目按照类别分为：基坑支护结构监测项目、盾构隧道结构监测项目、矿山法隧道支护结构监测项目、周边建筑物监测项目、周边地下管线监测项目、周边高速公路与城市隧道监测项目、周边桥梁监测项目。
4.根据权利要求3所述的基于BIM的深基坑工程安全监测系统，其特征在于，所述深基坑工程的监测项目按照类别对应相应类型的监测数据；具体包括：
对于基坑支护结构，所对应的监测数据包括：支护桩或支护墙或边坡的顶部水平位移，支护桩或支护墙或边坡的顶部竖向位移，支护桩体或支护墙体的水平位移，支护桩或支护墙的结构应力，立柱结构竖向位移，立柱结构水平位移，立柱结构应力，支撑轴力，顶板应力，锚杆应力，土钉应力，地表沉降，竖井井壁支护结构净空收敛，土体深层水平位移，土体深层竖向位移，土体分层竖向位移，坑底隆起或回弹，支护桩或支护墙侧向土压力，地下水位，孔隙水压力；
对于盾构隧道结构，所对应的监测数据包括：管片结构竖向位移，管片结构水平位移，管片结构净空收敛，管片结构差异沉降，管片结构应力，管片连接螺栓应力，地表沉降，土体深层水平位移，土体分层竖向位移，管片围岩压力，孔隙水压力；
对于矿山法隧道支护结构，所对应的监测数据包括：初期支护结构拱顶沉降，初期支护结构底板竖向位移，初期支护结构净空收敛，隧道拱脚竖向位移，中柱结构竖向位移，中柱结构倾斜，中柱结构应力，初期支护结构或二次衬砌应力，地表沉降，土体深层水平位移，土体分层竖向位移，围岩压力，地下水位；
对于周边建筑物，所对应的监测数据包括：竖向位移，水平位移，倾斜，裂缝，爆破振动；
对于周边地下管线，所对应的监测数据包括：竖向位移，水平位移，差异沉降；
对于周边高速公路与城市隧道，所对应的监测数据包括：路面路基竖向位移，挡土墙竖向位移，挡土墙倾斜；
对于周边桥梁，所对应的监测数据包括：墩台竖向位移、墩台差异沉降、墩柱倾斜、梁板应力、裂缝。
5.根据权利要求2所述的基于BIM的深基坑工程安全监测系统，其特征在于，所述第一预警管控模块(1014)根据监测数据进行预警包括：
计算监测数据与监测控制值之间的比例值，当该比例值达到一预警值，生成与该预警值对应的预警事件。
6.根据权利要求5所述的基于BIM的深基坑工程安全监测系统，其特征在于，所述预警值包括第一预警值、第二预警值、第三预警值；所述第二预警值表示的严重程度高于所述第一预警值表示的严重程度且低于所述第三预警值表示的严重程度；
所述第一预警值对应的预警事件为黄色预警事件；所述第二预警值对应的预警信号为橙色预警事件；所述第三预警值对应的预警信号为红色预警事件。
7.根据权利要求2所述的基于BIM的深基坑工程安全监测系统，其特征在于，所述第一预警管控模块(1014)根据对预警事件的跟踪实现消警包括：
继续跟踪与预警事件有关的监测数据，在一定时间内，当监测数据持续低于低级别预警事件的预警值时，自动消除低级别预警事件，否则在审批后进行消除预警事件的操作。
8.根据权利要求1所述的基于BIM的深基坑工程安全监测系统，其特征在于，所述第二监测子系统(102)包括：第二数据采集模块(1021)、数据分析模块(1022)、第二预警管控模块(1023)、第二报表中心(1024)；
所述第二数据采集模块(1021)用于接收所述第一监测子系统(101)所上传的监测数据；
所述数据分析模块(1022)基于监测数据对监测项目进行计算分析，并将监测数据以及监测数据计算分析后的结果关联到建筑信息模型；以及根据用户设定的过滤条件查看监测点的监测数据，得到监测点的数据和变化趋势；
第二预警管控模块(1023)根据监测数据进行预警以及根据对预警事件的跟踪实现消警；
所述第二报表中心(1024)用于对采集的监测数据进行筛选、汇总，生成并展示报表。
9.根据权利要求8所述的基于BIM的深基坑工程安全监测系统，其特征在于，所述建筑信息模型以编码的方式描述监测数据；具体包括：
对于基坑支护结构的监测数据，支护桩或支护墙或边坡的顶部水平位移用ZDSP表示，支护桩或支护墙或边坡的顶部竖向位移用ZDSX表示，支护桩体或支护墙体的水平位移用ZHSP表示，支护桩或支护墙的结构应力用ZHYL表示，立柱结构竖向位移用LZSX表示，立柱结构水平位移用LZSP表示，立柱结构应力用LZYL表示，支撑轴力用ZCZL表示，顶板应力用DBYL表示，锚杆应力用MGYL表示，土钉应力用TDYL表示，地表沉降用DBCJ表示，竖井井壁支护结构净空收敛用JBJK表示，土体深层水平位移用SCSP表示，土体深层竖向位移用SCSX表示，土体分层竖向位移用FCSX表示，坑底隆起或回弹用KDHT表示，支护桩或支护墙侧向土压力用ZHCY表示，地下水位用DXSW表示，孔隙水压力用KXSY表示；
对于盾构隧道结构的监测数据，管片结构竖向位移用GPSX表示，管片结构水平位移用GPSP表示，管片结构净空收敛用GPJK表示，管片结构差异沉降用GPCY表示，管片结构应力用GPYL表示，管片连接螺栓应力用LSYL表示，地表沉降用DBCJ表示，土体深层水平位移用SCSP表示，土体分层竖向位移用FCSX表示，管片围岩压力用GPYY表示，孔隙水压力用KXSY表示；
对于矿山法隧道支护结构的监测数据，初期支护结构拱顶沉降用GDCJ表示，初期支护结构底板竖向位移用DDSX表示，初期支护结构净空收敛用ZHJK表示，隧道拱脚竖向位移用GJSX表示，中柱结构竖向位移用ZZSX表示，中柱结构倾斜用ZZQX表示，中柱结构应力用ZZYL表示，初期支护结构或二次衬砌应力用CQYL表示，地表沉降用DBCJ表示，土体深层水平位移用SCSP表示，土体分层竖向位移用FCSX表示，围岩压力用WYYL表示，地下水位用DXSW表示；
对于周边建筑物的监测数据，竖向位移用JZSX表示，水平位移用JZSP表示，倾斜用JZQX，裂缝用JZLF表示，爆破振动用BPZD表示；
对于周边地下管线的监测数据，竖向位移用DGSX表示，水平位移用DGSP表示，差异沉降用DGCY表示；
对于周边高速公路与城市隧道的监测数据，路面路基竖向位移用LMSX表示，挡土墙竖向位移用DQSX表示，挡土墙倾斜用DQQX表示；
对于周边桥梁的监测数据，墩台竖向位移采用DTSX表示，墩台差异沉降采用DTCY表示，墩柱倾斜采用DZQX表示，梁板应力采用QLYL表示，裂缝采用QLLF表示。
10.根据权利要求8所述的基于BIM的深基坑工程安全监测系统，其特征在于，所述数据分析模块(1022)根据用户设定的过滤条件查看监测点的监测数据，得到监测点的数据和变化趋势包括：
所述数据分析模块(1022)通过交互操作在建筑信息模型上按照“线路-标段-工点-监测项目-监测组-监测点”的顺序进行选择，从而按时间段查看监测点的数据和变化趋势。
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