CN114943481A - 基于bim的城市隧道智能运维管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于BIM的城市隧道智能运维管理系统，包括智能运维管理子模块、隧道设施管理子模块、应急管理子模块、资源管理子模块、综合服务子模块、云端数据服务模块、数据处理模块、通信装置、巡检终端；所述的智能运维管理子模块、隧道设施管理子模块、应急管理子模块、资源管理子模块、综合服务子模块、通信装置分别与所述的数据处理模块连接；所述的云端数据服务器、巡检终端分别与所述的通信装置通信连接。通过本发明，所提供的技术方案，可以实现为运维管理人员提供信息化的管理手段和可视化的管理方法，提升运营管理质量。

Description

基于BIM的城市隧道智能运维管理系统

技术领域

本发明涉及城市管理，具体是基于BIM的城市隧道智能运维管理系统。

背景技术

伴随着城市隧道的不断建设和交通运输事业的蓬勃发展，城市交通对隧道的通行能力和承载能力要求越来越高，如何对现有隧道进行有效养护管理，使其保持完好工作状态、延长使用寿命至关重要。

城市隧道正逐渐从大规模的建设到大规模的运营管理方向转变，这对我国隧道运维管理提出了新的挑战。传统的隧道运维管理系统以隧道监控为核心，主体功能定位在交通和重要设备的基础实时信息采集。

从目前来看，隧道设计、施工、运营全寿命周期信息相互隔断，各阶段信息传输方式零散。据不完全统计，由于重复查找和信息验证导致工程时间浪费超过40％，缺乏统一行业标准来促进各阶段数据交换。总体来看，当前隧道全寿命周期的各工作阶段之间数据重复利用率低，各系统之间缺乏数据的互动共享。

在隧道养护的运营阶段，如何进行科学的管理、合理制订养护维修计划、实时了解隧道的运营状态，以提高隧道的服务水平，已成为目前隧道养护管理者们面临的最为紧迫的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于BIM的城市隧道智能运维管理系统，包括智能运维管理子模块、隧道设施管理子模块、应急管理子模块、资源管理子模块、综合服务子模块、云端数据服务模块、数据处理模块、通信装置、巡检终端；

所述的智能运维管理子模块、隧道设施管理子模块、应急管理子模块、资源管理子模块、综合服务子模块、通信装置分别与所述的数据处理模块连接；所述的云端数据服务器、巡检终端分别与所述的通信装置通信连接；

所述的智能运维管理子模块用于采集隧道巡检数据，并根据巡检数据建立动态管理数据库；

所述的隧道设施管理子模块用与检测施工设备的状态，所述的状态包括设备是否发生故障，统计设备的类别以及设备的数量；

所述的应急管理子模块用于根据隧道的灾害应急状态进行隧道安全预警范围内交通信号调度，并调动设备进行灾害应急处理；

所述的资源管理子模块用于进行备件管理，包括根据备件库存数量进行库存预警，根据备件库存时长，对备件进行寿命管理；

所述的综合服务子模块用于根据隧道内的交通状况进行交通信号调度；

所述的云端数据服务模块用于进行云端数据收发和存储；

所述的巡检终端用于管理人员进行隧道数据现场采集，并根据现场数据通过巡检终端更改云端数据服务模块中存储的对应的的数据。

优选的，所述的智能运维管理子模块包括巡检管理模块、检测管理模块、监测管理模块、运维管理模块、数据库模块；所述的巡检管理模块、检测管理模块、监测管理模块、运维管理模块分别与所述的数据处理模块连接。

优选的，所述的隧道设施管理子模块包括施工设备管理模块、设备状态监测模块；所述的施工设备管理模块、设备状态监测模块分别与所述的数据处理模块连接。

优选的，所述的应急管理子模块包括隧道视频监控模块、设备调度模块、预警模块、交通联动调度模块、灾害应急处理模块；所述的隧道视频监控模块、设备调度模块、预警模块、交通联动调度模块、灾害应急处理模块分别与所述的数据处理模块连接。

优选的，所述的资源管理子模块包括备件管理模块、物资寿命监测模块、提醒模块；所述的备件管理模块、物资寿命监测模块、提醒模块分别与数据处理模块连接。

优选的，所述的综合服务子模块包括隧道路况信息采集模块、应急事件管理模块；所述的隧道路况信息采集模块、应急事件管理模块分别与所述的数据处理模块连接。

优选的，所述的巡检终端包括通信装置、定位装置、维护数据采集装置、显示模块、数据更改模块、微处理器；所述的通信装置、定位装置、维护数据采集装置、显示模块、数据更改模块分别与所述的微处理器连接。

本发明的有益效果是：(1)以BIM技术为运维管理人员提供信息化的管理手段和可视化的管理方法，提升运营管理质量。

(2)加强隧道各专业之间的信息共享，减少信息传递过程中的损失，解决运营管理中各专业之间的“信息孤岛”问题。

(3)以智能化手段辅助人工巡检，以大数据和人工智能进行病害筛选及风险预判，提升巡检及病害风险识别效率。

(4)以BIM技术为依托更加直观的实现全隧道可视化管控，提升管理效率。

(5)提升机电系统综合控制效率，配以智能化一键多系统联动处理，提升应急事件处置效率。

(6)提供智能化的隧道设施管理方式，及时了解隧道设施的运行、分布、构成、使用和故障等情况，利用静、动态数据库，降低时间成本。

(7)以信息化为基础，大数据、智能化为核心，综合利用点云、BIM、数据分析等新技术，实现预防性养护，在病害早期及时发现处理，降低养护成本。

附图说明

图1为基于BIM的城市隧道智能运维管理系统的原理示意图；

图2为智能运维管理子模块的原理示意图；

图3为隧道设施管理子模块的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1所示，基于BIM的城市隧道智能运维管理系统，包括智能运维管理子模块、隧道设施管理子模块、应急管理子模块、资源管理子模块、综合服务子模块、云端数据服务模块、数据处理模块、通信装置、巡检终端；

所述的智能运维管理子模块、隧道设施管理子模块、应急管理子模块、资源管理子模块、综合服务子模块、通信装置分别与所述的数据处理模块连接；所述的云端数据服务器、巡检终端分别与所述的通信装置通信连接；

所述的智能运维管理子模块用于采集隧道巡检数据，并根据巡检数据建立动态管理数据库；

所述的隧道设施管理子模块用与检测施工设备的状态，所述的状态包括设备是否发生故障，统计设备的类别以及设备的数量；

所述的应急管理子模块用于根据隧道的灾害应急状态进行隧道安全预警范围内交通信号调度，并调动设备进行灾害应急处理；

所述的资源管理子模块用于进行备件管理，包括根据备件库存数量进行库存预警，根据备件库存时长，对备件进行寿命管理；

所述的综合服务子模块用于根据隧道内的交通状况进行交通信号调度；

所述的云端数据服务模块用于进行云端数据收发和存储；

所述的巡检终端用于管理人员进行隧道数据现场采集，并根据现场数据通过巡检终端更改云端数据服务模块中存储的对应的数据。

所述的智能运维管理子模块包括巡检管理模块、检测管理模块、监测管理模块、运维管理模块、数据库模块；所述的巡检管理模块、检测管理模块、监测管理模块、运维管理模块分别与所述的数据处理模块连接。

其中的巡检管理模块用于进行巡检终端的管理，包括巡检终端位置检测、巡检终端的操作员信息采集，以及对巡检终端发出的更改数据请求进行审核；其中的检测管理模块用于获取隧道设施管理子模块采集的施工设备信息，以及施工设备状态信息，得到施工设备完备率，所述的施工设备完备率为：无故障设备数量与总设备的比值为设备完备率；若设备完备率低于设定的阈值，则发出报警信息，提醒工作人员进行设备维护。

所述的监测管理模块用于根据应急管理子模块采集到的隧道灾害信息，根据云端数据服务模块存储的对应隧道灾害信息的施工设备信息，通过设备调度模块调度无故障施工设备；所述的运维管理模块用于管理人员查看各个模块的数据，以便于管理人员及时做出响应。所述的数据库模块用于进行本地数据的存储

所述的隧道设施管理子模块包括施工设备管理模块、施工设备状态监测模块；所述的施工设备管理模块、施工设备状态监测模块分别与所述的数据处理模块连接。

所述的施工设备管理模块用于采集施工设备的信息，包括设备型号、设备年限以及同型号设备数量，所述的施工设备状态监测模块用于监测各个施工设备是否发生故障。

所述的应急管理子模块包括隧道视频监控模块、设备调度模块、预警模块、交通联动调度模块、灾害应急处理模块；所述的隧道视频监控模块、设备调度模块、预警模块、交通联动调度模块、灾害应急处理模块分别与所述的数据处理模块连接。

其中的隧道视频监控模块用于采集隧道内的视频数据，并获取隧道内发生的灾害情况，所述的灾害情况包括隧道内堵车、隧道内水位超过警戒值以及发生火灾等情况，根据隧道内的灾害情况通过设备调度模块调度施工设备进行灾害处理，所述的预警模块用于发出灾害预警信息，所述的交通联动调度模块用于根据隧道内发生的灾害情况，对隧道两侧的信号灯机型调度，包括若发生隧道内堵车，则延长进入隧道处的红灯的时长，待隧道内的车辆数量小于设定数量时，将红灯转为绿灯；若隧道内发生火灾或者水位大于警戒水位值时，将进入隧道处的信号调整为红灯，待灾害排除时，再转为绿灯，所述的灾害应急处理模块用于提供灾害应急通信服务。

所述的资源管理子模块包括备件管理模块、物资寿命监测模块、提醒模块；所述的备件管理模块、物资寿命监测模块、提醒模块分别与数据处理模块连接。

所述的备件管理模块用于获取备件的数量、备件的设备类型以及对应设备类型的设计设备寿命，所述的物资寿命监测模块用于获取备件存储的时长，并根据备件存储的时长与备件设计寿命的比值，判断备件寿命是否达到存储警戒值，若备件存储的时长与备件设计寿命的比值大于设定的存储警戒值，则通过提醒模块发出提醒信息，提醒管理人员进行处理，例如，灭火器达到存储警戒值时，提醒管理人员进行灭火器的更换。

所述的综合服务子模块包括隧道路况信息采集模块、应急事件管理模块；所述的隧道路况信息采集模块、应急事件管理模块分别与所述的数据处理模块连接。所述的隧道路况信息用于通过能见度传感器采集隧道能见度信息，并显示在隧道外的显示器上，

所述的巡检终端包括通信装置、定位装置、维护数据采集装置、显示模块、数据更改模块、微处理器；所述的通信装置、定位装置、维护数据采集装置、显示模块、数据更改模块分别与所述的微处理器连接。

所述的维护数据采集装置用于采集隧道内的隧道破损图像并采集破损的位置，采集隧道内的设备数量以及设备信号，若采集到的设备数量与型号与云端数据服务器存储的不一致，则通过数据更改模块发出更改请求，巡检管理模块通过更改请求后，将云端数据服务器存储的隧道的设备数量与型号更改为巡检终端采集到的数据。

具体的，智能运维管理子系统是平台的核心系统，主要包括BIM驾驶舱、巡检管理、检测管理、监测管理、运维管理等模块，可以实现动、静态数据库的建立、查询、更新、统计，实现隧道巡检管理、运维管理、检测监测管理的全寿命养护管理流程。

(二)隧道设施管理子系统主要包括土建、机电设施管理模块，可以实现设备、设施的查询、统计、维修保养、维修计划。通过隧道设施BIM模型建立，实现设备信息与模型的孪生集成，可以通过模型实现相关信息的快速调取与查看，同时，可以实现隧道设施上下级层次可视化管控。

(三)应急管理子系统主要包括视频监控、应急事件预警、机电系统联控、应急资源指挥调度、应急事件信息管理、应急预案模拟与决策等模块。可以实现完善城市隧道应急预案体系，实现水喷雾、轴流风机、车道指示标志、疏散逃生标志、车行横洞等机电系统的智能化管控、联动，达到远程靶向灭火、各系统协同管控的目的；同时利用BIM可视化方式，还可以实景模拟遗撒、交通事故、火灾、水灾等情况，进行模拟处置。强化隧道应急预案规范性、针对性和可操作性，提高隧道应急事件的处置效率。系统依据应急预案，采用多数据源融合技术提供应急多系统一键联动功能，快速处理应急情况。联动控制支持多种场景综合判断，可以同时自由定义多个应急处置动作，让系统可以自动根据突发应急事件实际情况，快速做出响应，达到智能控制的目的。

(四)资源管理子系统主要包括车辆、设备、生产物资(备品备件、防汛物资)等全寿命周期管理。实现相关资源台账信息、盘点信息的信息化管控整合。具备标定提醒、过期提醒等重要时间节点自动提醒功能。

(五)综合服务子系统可将城市隧道路况信息、应急事件信息、夜间运维信息等以数据的形式共享到集团公司公共平台，为城市隧道封闭技术(全息投影)、应急事件信息推送(可采用ETC电子标签报警)等功能预留拓展模块，为“智慧路网云控平台”提供信息对接端口。

二、两种模式：结合信息化技术采用两种模式实现日常巡查养护管理制度的规范化。

(一)模式一：以运通隧道养护运营管理手册(纸质版)为基础，建设一套集成BIM三维、360全景、图文视频等多媒体手段的电子养护手册；

(二)模式二：开发一套手机端巡检应用程序，配合平台的管理实现日常巡查养护养护的规范化、自动化操作。

三、实现后期”N”的拓展功能：通过对机电控制系统的一体化提升及隧道运维管理平台的开发，形成一套可复制、可拓展、专业化强的城市隧道运维管理应用系统，对今后城市隧道的养护运营具有可推广性和兼容性，此外可同期搭建地上道路及运通管廊BIM架构，减少重复性投资，降低运维管理成本，通过拓展数据共享创新平台实现模块化智慧管控和数据平台的互通。此外，系统研发过程也积极与集团城市道路养护管理平台进行对接，争取实现一体化管理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.基于BIM的城市隧道智能运维管理系统，其特征在于，包括智能运维管理子模块、隧道设施管理子模块、应急管理子模块、资源管理子模块、综合服务子模块、云端数据服务模块、数据处理模块、通信装置、巡检终端；

所述的智能运维管理子模块、隧道设施管理子模块、应急管理子模块、资源管理子模块、综合服务子模块、通信装置分别与所述的数据处理模块连接；所述的云端数据服务器、巡检终端分别与所述的通信装置通信连接；

所述的智能运维管理子模块用于采集隧道巡检数据，并根据巡检数据建立动态管理数据库；

所述的隧道设施管理子模块用与检测施工设备的状态，所述的状态包括设备是否发生故障，统计设备的类别以及设备的数量；

所述的应急管理子模块用于根据隧道的灾害应急状态进行隧道安全预警范围内交通信号调度，并调动设备进行灾害应急处理；

所述的资源管理子模块用于进行备件管理，包括根据备件库存数量进行库存预警，根据备件库存时长，对备件进行寿命管理；

所述的综合服务子模块用于根据隧道内的交通状况进行交通信号调度；

所述的云端数据服务模块用于进行云端数据收发和存储；

所述的巡检终端用于管理人员进行隧道数据现场采集，并根据现场数据通过巡检终端更改云端数据服务模块中存储的对应的的数据。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的城市隧道智能运维管理系统，其特征在于，所述的智能运维管理子模块包括巡检管理模块、检测管理模块、监测管理模块、运维管理模块、数据库模块；所述的巡检管理模块、检测管理模块、监测管理模块、运维管理模块分别与所述的数据处理模块连接。

3.根据权利要求1所述的基于BIM的城市隧道智能运维管理系统，其特征在于，所述的隧道设施管理子模块包括施工设备管理模块、设备状态监测模块；所述的施工设备管理模块、设备状态监测模块分别与所述的数据处理模块连接。

4.根据权利要求1所述的基于BIM的城市隧道智能运维管理系统，其特征在于，所述的应急管理子模块包括隧道视频监控模块、设备调度模块、预警模块、交通联动调度模块、灾害应急处理模块；所述的隧道视频监控模块、设备调度模块、预警模块、交通联动调度模块、灾害应急处理模块分别与所述的数据处理模块连接。

5.根据权利要求1所述的基于BIM的城市隧道智能运维管理系统，其特征在于，所述的资源管理子模块包括备件管理模块、物资寿命监测模块、提醒模块；所述的备件管理模块、物资寿命监测模块、提醒模块分别与数据处理模块连接。

6.根据权利要求1所述的基于BIM的城市隧道智能运维管理系统，其特征在于，所述的综合服务子模块包括隧道路况信息采集模块、应急事件管理模块；所述的隧道路况信息采集模块、应急事件管理模块分别与所述的数据处理模块连接。

7.根据权利要求1所述的基于BIM的城市隧道智能运维管理系统，其特征在于，所述的巡检终端包括通信装置、定位装置、维护数据采集装置、显示模块、数据更改模块、微处理器；所述的通信装置、定位装置、维护数据采集装置、显示模块、数据更改模块分别与所述的微处理器连接。

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