CN117094056A - 一种城市地下环路数字孪生智能建造方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市地下环路数字孪生智能建造方法及系统，所述方法包括以下步骤：建立三维可视化的地质信息模型；基于设计图纸创建三维可视化的地下环路综合体结构信息模型，通过无人机倾斜摄影建立三维实景模型；基于智能监测装备，进行自动化智能化健康监测，同步嵌入感知传输控制设备；建立与地下环路信息模型对应的分析计算模型，对主体的浇筑效果和浇筑后结构裂缝在变形和宽度进行智能评估和验算；持续采集隧道监测数据，构建隧道的行为预测模型，对比行为预测模型的计算值与实测值的误差，不断修正行为预测模型，实现项目全数字化交付，将地下环路数字孪生系统由建造转向运维。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程智能建造、智慧建造与智能运营维护技术领域，特别是涉及城市地下环路综合体的建造与运营监控领域，尤其涉及地下环路综合体智能化建造运营监控的应用工具和实现方法，具体为一种城市地下环路数字孪生智能建造方法及系统。
背景技术
目前隧道工程建设和运维的信息化智能化水平仍然较低，隧道工程建设向机械化自动化智能化转型的进程依然缓慢，同时对隧道在运营管理阶段会出现裂缝、鼓包和渗漏水等病害仍主要是采取被动处治措施，无法预先发现隧道运营维护中的健康问题。当需要对隧道的健康状况进行监测时，往往需要采取封路措施，选择少量衬砌断面打孔安装量测仪器并连接线缆，该工作具有一定的人身危险性且监测数据可靠性差，难以真实有效了解隧道健康状况。虽然一些隧道的健康监测也有采用基于传感器的远程监测方法，在一定程度上减少了人力损耗和实现了自动化实时性，但在数据可视化与交互性、管理单位参与度方面的功能还很欠缺(同济大学.一种基于数字孪生平台的模块化建筑物健康监测系统：202011276245.9[P].2021-02-19)。
基于智能建造方法体系的数字孪生技术为实现隧道的数字化交付、智能化建造运维和全生命周期管理提供了实现路径。数字孪生技术结合物联网的数据采集，充分利用模型与传感器更新、运营历史数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成对隧道的映射，实现对隧道历史状况的了解、对当前运行状态的评估并对隧道的状态和行为进行模拟和诊断，预测健康状况演变趋势和可能发生的病害与风险(同济大学.一种基于数字孪生平台的模块化建筑物健康监测系统：202011276245.9[P].2021-02-19)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：现阶段国内外地下工程缺乏实现数字化交付、智能化建造运维和全生命周期管理的有效方法或系统，城市地下综合体工程建设与运维存在智能化信息化水平低、缺乏城市地下环路综合体智能建造方法流程体系的问题，同时在设计施工和运营维护等地下环路的建造周期阶段无法及时预测和发现结构的状态演变趋势。
本发明至少通过如下技术方案之一实现。
一种城市地下环路数字孪生智能建造方法，包括以下步骤：
S1、建立三维可视化的地质信息模型；
S2、基于设计图纸创建三维可视化的地下环路综合体结构信息模型，通过无人机倾斜摄影建立三维实景模型；
S3、基于智能监测装备，进行自动化智能化健康监测，同步嵌入感知传输控制设备；
S4、建立与地下环路信息模型对应的分析计算模型，对主体的浇筑效果和浇筑后结构裂缝在变形和宽度进行智能评估和验算；
S5、持续采集隧道监测数据，构建隧道的行为预测模型，对比行为预测模型的计算值与实测值的误差，不断修正行为预测模型；
S6、实现项目全数字化交付，将地下环路数字孪生系统由建造转向运维。
进一步地，建立三维可视化的地质信息模型包括使用无人机搭载激光雷达扫描建立地形地貌的三维点云模型、使用地质建模软件根据等高线建立地质模型。
进一步地，根据地下环路综合体结构信息模型，在数值分析软件中建立对应的分析计算模型，或者采用格式转换的方法，将地下环路结构信息模型导出到数值分析软件中生成对应的分析计算模型。
进一步地，构建地下环路的行为预测模型，行为预测模型包括结构状态分析，结构健康状况分析以及，结构演化的预测，此模型是基于CAD城市地下环路综合体设计图纸数据，采用REVIT+dynamo的建模方法完成的基准建模，并透过感知数据对基准模型进行实时修正预测，对比行为预测模型的计算值与实测值的误差，不断修正行为预测模型。
实现所述的一种城市地下环路数字孪生智能建造方法的系统，包括物理实体模块、数字孪生体模块、感知传输控制模块、边缘设备感知传输模块、孪生数据管理模块；
所述物理实体模块用于表现地下环路结构、地下二层空间、地下环路内部设施与构造、地下环路地质岩体及水文环境，包括地下环路结构、地质体、初期支护、路基与路面铺装、排水管沟、电缆管线、通风照明设备、消防监控与喷淋设备；
所述数字孪生体模块所述数字孪生体模块融合地质信息模型、地下环路综合体结构信息模型、裂缝智能识别分析模型、分析计算模型、行为预测模型；用于从多维度本构关系、多时间尺度、多空间尺度对物理实体模块的几何、物理、时间、行为、规则方面的特征进行刻画，通过二次开发的软件接口实现地质信息模型和地下环路综合体结构信息模型转化为分析计算模型，转化后的分析计算模型包括几何信息、物理信息和地质信息，同时根据感知传输模块的监测数据，对城市地下环路主体建造过程中，主体的浇筑效果和浇筑后结构裂缝在变形和宽度等方面的进行智能评估和验算；
所述感知传输控制模块用于实时采集物理实体的监测数据、施工质量数据，将采集到的数据上传至孪生数据管理模块，用于实现实时的数据采集，并利用采集的数据数据进行对分析计算模型实时的修改，从而得到与实际相符的分析结果；
所述边缘设备感知传输模块用于实时监控环路物理实体的建造状态并采集监控数据，将采集的数据传输至孪生数据管理模块，所述边缘设备感知传输模块还用于传输用户通过服务应用发出的指令并监测建造过程中结构主体构造变形状况；
所述孪生数据管理模块用于存储和管理数据、以及为用户通过服务应用调用数据和转发指令、模型数据的存储和调用提供数据接口。
进一步地，所述数字孪生体模块融合地质信息模型、地下环路综合体结构信息模型、裂缝智能识别分析模型、分析计算模型、行为预测模型；
所述地质信息模型用于以三维可视化方式表达综合地质勘察信息，为城市地下环路设计分析优化提供依据；
所述地下环路综合体结构信息模型用于地下环路设计与建造方案的评估与优化，并用于生成分析计算模型；
所述裂缝智能识别分析模型用于在城市地下环路建造过程中，对环路主体的浇筑效果和浇筑后结构裂缝在变形和宽度等方面的进行智能分析和采集；
所述分析计算模型用于在地下环路建造过程中，对环路主体的浇筑效果和浇筑后结构裂缝在变形和宽度等方面的进行智能评估和验算；
所述行为预测模型用于预测地下环路的结构在未来某一时点的应力、沉降、安全状况等的值，预测可能的结构病害，预警可能的危险状况。
进一步地，利用隧道BIM建模软件，在三维环境下建立三维可视化的地下环路结构模型，所述地下环路结构模型包括地下环路有关构件的几何模型信息、空间位置信息、材料力学参数信息参数。
进一步地，所述边缘设备感知传输模块用于实时采集物理实体的监测数据、主体变形数据，并将采集到的数据上传至孪生数据管理模块，所述边缘设备感知传输模块根据监测数据自动化调整设备的运行状态或传输用户在服务应用模块触发的控制指令。
进一步地，所述感知传输控制模块对混凝土浇筑、衬砌变形、裂缝与渗漏水的监测采用各种变形和受力传感装置测量监测，将监测装置采用固定埋设/无人机挂载/爬壁式搭载，或者轨道式架设在隧道衬砌顶部，或者将监测装置搭载在移动式检测车上，按监测频率定期或者不定期对隧道全线进行安全巡检；监测数据通过感知传输控制模块中的传输设备实时上传至孪生数据管理模块。
进一步地，所述孪生数据管理模块采用关系数据库模型搭建，用于接收和存储地下环路的运行监控数据、数字孪生体模块的计算分析与模拟预测数据，并为数字孪生体模块调用和处理这些数据提供数据接口、为服务应用模块调用数据和向系统的其他模块发送指令提供接口。
基于智能建造方法同步建立与地下环路物理实体历史状态完全等效的数字孪生体；系统通过感知传输控制模块采集物理实体的建造和运维数据，通过数字孪生体的行为预测分析对地下环路建造和运维状态的变形和裂缝监测进行评估和预测并生成控制指令(包括自动执行的指令和提示执行的指令)，控制指令通过感知传输控制模块的传输设备传输到智能机电设备或控制设备从而调控策划城市地下环路的运营状态；服务应用模块的警示信息有助于及时或预先发现隧道建造及运行中的安全问题，供决策部门决策采取风险管控、处治和预防性养护决策方案，同时将决策结果和处治结果至孪生数据管理模块数据库作为样本知识库。
与现有的技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的一种城市地下环路综合体智能建造的方法和基于此智能建造方法构建的城市地下环路综合体数字孪生系统，提高对地下环路主体监测的效率和检测精度，实现城市地下环路的数字化交付、智能化建造运维和全生命周期管理，提高城市地下环路健康监测的准确度和可靠性。
附图说明
图1为实施例该城市地下环路数字孪生系统的智能建造方法流程示意图；
图2为实施例城市地下环路数字孪生系统的模块组成结构图示意图；
图3为实施例城市地下环路数字孪生系统的数字孪生体模块的模型构建流程及关系示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的示例性实施例所限制；相反，提供这一实施例是为了能够更透彻地理解本发明并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的应用或技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
如图1所示的一种基于智能建造的城市地下环路数字孪生智能建造方法，用于城市地下环路的智能化建造运营、数字化交付和全生命周期管理，在智能建造(所述建造包括勘察、设计和施工)过程中包括以下步骤：
S01、综合运用多种地质勘察方法查明自然地理概况、工程地质、水文地质，建立三维可视化的地质信息模型；进行综合工程地质分析，提供设计施工所需的地质参数和工程措施建议。
具体实施时，可根据综合前期地质勘察所获得的信息，利用三维地质建模技术，在三维环境下将空间信息管理、地质解译、空间分析和预测、地学统计、实体内容分析以及图形可视化等工具结合起来建立三维可视化的地质信息模型，包括三维点云模型、地质模型。
作为一种实施例，使用无人机搭载激光雷达扫描建立地形地貌的三维点云模型、使用CIVIL3D等地质建模软件根据等高线建立地质模型。
S02、基于设计图纸创建三维可视化的地下环路综合体结构信息模型，通过无人机倾斜摄影建立三维实景模型。
具体实施时，可根据工程设计方给出的相关图纸，利用BIM建模软件，在三维环境下建立三维可视化的城市地下环路结构模型，所述城市地下环路结构模型(城市地下环路BIM模型)地下环路包括主体有关构件的构件尺寸、大小、长度、构件标高、构件材料性质信息等参数。
同时通过对无人机航线进行规划，满足智能贴近飞行的需求，以提高建模的精确度。
S03、基于智能监测装备，进行自动化智能化健康监测，同步嵌入感知传输控制设备.
具体实施时，将无人机倾斜摄影建立三维实景模型导入智能分析计算模型并建立智能监测装备之间的通信联系。
智能监测装备借助图像识别、同步定位与地图构建、空间定位导航、机器人运动学等技术实现自身在城市地下环路信息模型中的定位，并根据城市地下环路信息模型的设计要求自动化进行环路主体病害识别等工序的作业。
与此同时，在施工中嵌入边缘感知传输设备。边缘感知传输设备，经二次开发的现场感知传输装备，包括但不限于依附于主体、钢筋网上的应力应变传感器等，以及单独由智能监测装备安置的可伸缩连杆，通过测量采集主体一周的伸缩量和转角继而算出主体的沉降以及其他变形，还包括用于控制感知设备的控制设备，边缘感知传输设备可通过有线或无线网络传输设备用于传输感知数据和控制指令的，采集或感知施工质量的感知装置，在进行自动化施工时同步采集施工质量数据，实现对施工质量的智能评价检验。
S04、建立与地下环路信息模型对应的分析计算模型，主体的浇筑效果和浇筑后结构裂缝在变形和宽度等方面的进行智能评估和验算。
具体实施时，根据已建立的地下环路综合体结构信息模型在数值分析软件(比如通过划分网格和单元以生成对应的分析计算模型，采用将包含实体模型的rvt文件转化为sat文件，再将其导入数值分析软件Abaqus中)中建立对应的分析计算模型，或者采用格式转换的方法，将地下环路结构信息模型导出到数值分析软件中生成对应的分析计算模型。
根据施工流程，对地下环路实景模型中不满足结构的强度与裂缝宽度的地方进行识别标记，同步对裂缝宽度进行分析计算，具体是通过自身部署的数字孪生体模型E-DTE对所监测的物理实体进行实时结构性能计算分析，实现与物理实体的同步仿真运行，以及通过边缘设备计算监测结构主体的变形数据。
根据分析计算结果，对城市地下环路结构模型中检测到的裂缝宽度和结构变形进行处理分析，具体是依据输入的土木工程结构建造与运维状态预测数据，基于土木工程结构建造技术领域知识构建的智能建造知识图谱SKG，生成数字孪生系统物理实体的闭环控制策略，通过执行机构实现数字孪生土木工程结构系统全要素智能建造与运维，将两者同步修改至对应的分析计算模型中，以便于快速完成对施工质量的检测以及对结构病害的预警。
S05、持续采集地下环路主体监测数据，构建地下环路的行为预测模型(行为预测模型包括结构状态分析，结构健康状况分析以及，结构演化的预测，此模型是基于CAD城市地下环路综合体设计图纸数据，采用REVIT+dynamo的建模方法完成的基准建模，并透过感知数据对基准模型进行实时修正预测，对比行为预测模型的计算值与实测值的误差，不断修正行为预测模型。
具体实施时，于城市地下环路的不同区域选取监测点，持续对城市地下环路的结构内墙和结构的变形进行监测，获取实时的数据。对比上步分析过程中的评估与验算，对城市地下环路模型和地质信息模型的分析计算模型进行调整和修正，以保证通过分析得到的模型与实际施工之间的误差控制在合理范围内，并将有关数据和分析计算模型存储汇总到孪生数据管理模块。
S06、实现项目全数字化交付，将地下环路数字孪生系统由建造转向运维。
具体实施时，可通过格式转换或二次开发接口的方法将城市地下环路的分析结果模型转化为城市地下环路BIM+GIS模型，从而实现现场施工质量效果的三维可视化，并通过分阶段导出的模型完成整个施工过程的施工模拟与施工质量的监控。
实施例2
如图2所示，基于上述智能建造的方法流程构建一种基于智能建造的城市地下环路数字孪生系统，该系统的模块组成结构图示意图，用于城市地下环路的智能化建造运营、数字化交付和全生命周期管理，对该系统进行模块化设计，包括物理实体模块、数字孪生体模块、感知传输控制模块、边缘设备感知传输模块、孪生数据管理模块；
所述物理实体模块用于表现地下环路结构、地下二层空间、地下环路内部设施与构造、地下环路地质岩体及水文环境，包括地下环路结构、地质体、初期支护、路基与路面铺装、排水管沟、电缆管线、通风照明设备、消防监控与喷淋设备；
所述数字孪生体模块用于从多维度本构关系、多时间尺度、多空间尺度对物理实体模块的几何、物理、时间、行为、规则方面的特征进行刻画，同时将地质信息模型和地下环路结构信息模型转化为分析计算模型，转化后的分析计算模型包括几何信息、物理信息和地质信息，同时根据感知传输模块的监测数据，对城市地下环路主体建造过程中，主体的浇筑效果和浇筑后结构裂缝在变形和宽度等方面的进行智能评估和验算。
所述感知传输控制模块用于实时采集物理实体的监测数据、施工质量数据，将采集到的数据上传至孪生数据管理模块，用于实现实时的数据采集，并利用采集的数据数据进行对分析计算模型实时的修改，从而得到与实际相符的分析结果；
所述边缘设备感知传输模块用于实时监控环路物理实体的建造状态并采集监控数据，将采集的数据传输至孪生数据管理模块，所述边缘设备感知传输模块还用于传输用户通过服务应用发出的指令并监测建造过程中结构主体构造变形状况；
在物理实体建造与运维过程中同步安装物理实体端侧结构性能及健康状况的物联网边缘感知体、预置构件/部件/部品/系统/体系级数字孪生体、边缘装备数据传输/反馈控制体、数字孪生模型管理体、数字孪生边缘服务体等五个核心模块，形成适应于复杂环境多工况工程结构的数字孪生边缘装备及系统。
所述孪生数据管理模块用于存储和管理数据、以及为用户通过服务应用调用数据和转发指令、模型数据的存储和调用提供数据接口。
如图3所示为数字孪生体模块的模型构建流程及关系示意图，数字孪生体模块与城市地下环路工程的设计建造同步构建。
采用无人机航拍设备、智能原位测试设备、智能视频监控设备等，形成多技术融合勘测方案，获得综合地质勘察信息，利用三维地质建模技术将空间信息管理、地质解译、空间分析和预测、地学统计、实体内容分析以及图形可视化等工具结合起来建立三维可视化的地质信息模型，例如使用无人机搭载激光雷达扫描建立地形地貌的三维点云模型，使用EVS等地质建模软件建立地质信息模型。
通过三维可视化建模以及无人机倾斜投影的实景模型，构建地下环路结构信息模型。
将地质信息模型与地下环路结构信息模型进行多源数据融合匹配，使得反映城市地下环路设计的结构信息模型与反映地质环境的地质信息模型集合成为能够展现城市地下环路施工建造状况和最终建成效果的地下环路信息模型。
通过建造过程中，利用无人机构建的实景模型，同时建立基于采集裂缝参数(如裂缝宽度，数量等)，建立裂缝智能识别分析模型。收集足够的样本数据，通过输入实景模型参数信息，提高裂缝智能识别分析模型输出病害状况的准确度。
地下环路信息模型表现城市地下环路建造的状况，将地下环路信息模型进行格式转换后导入数值分析软件，设置或修正单元划分、荷载和边界条件的定义、施工工况的设置，并结合缝智能识别分析模型所给出的环路主体病害分析结果，形成分析计算模型。分析计算模型在施工阶段可对结构设计进行智能评估和验算，当验算结果不满足要求时，对施工进程进行预警。
在城市地下环路支护之后加强量测，同时利用分析计算模型对结构的病害和变形等进行预测性分析计算，并将计算值与要求值进行对比。并由此构建行为预测模型，并借助地下环路信息模型实现可视化表达，实现对地下环路的病害与结构状况的预测。
作为一种实施例，所述感知传输控制模块对混凝土浇筑、衬砌变形、裂缝与渗漏水的监测采用各种变形和受力传感装置测量监测，将监测装置采用固定埋设/无人机挂载/爬壁式搭载，或者轨道式架设在地下环路主体顶部，或者将监测装置搭载在移动式检测车上，按监测频率定期或者不定期对环路全线进行安全巡检；监测数据通过感知传输控制模块中的传输设备实时上传至孪生数据管理模块。所述监测装置包括各种变形和受力传感装置测量监测。
所述孪生数据管理模块，调用数字孪生体模块的模型数据及其计算分析结果、感知传输控制模块的运行监控数据，并将运行监控数据在可视化界面中呈现，同时针对不同监控指标设置报警阈值。
基于智能建造方法同步建立与地下环路物理实体过去状态完全等效的数字孪生体，通过感知传输控制模块采集物理实体的建造和运维数据，感知物理现在状况，通过数字孪生体的行为预测分析对城市地下环路建造和运维状态的变形和病害分析进行评估和预测并生成控制指令(包括自动执行的指令和提示执行的指令)，控制指令通过感知传输控制模块的传输设备传输到边缘感知传输设备或控制设备从而实时监测地下环路的结构状态；
边缘设备架构包括计算机以及接口，各式传感器，内置的数字孪生体。边缘装备及系统是以高性能微型开发板及周边设备为核心机，采用分布式边缘装备系统架构，以采集的监控大数据和边缘端人工智能深度学习算法为驱动。
孪生数据管理模块安置警示信息，其有助于及时或预先发现城市地下环路建造及运行中的安全问题，供决策部门决策采取风险管控、处治和预防性养护决策方案，同时将决策结果和处治结果至孪生数据管理模块数据库作为样本知识库。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种城市地下环路数字孪生智能建造方法，其特征是：包括以下步骤：
S1、建立三维可视化的地质信息模型；
S2、基于设计图纸创建三维可视化的地下环路综合体结构信息模型，通过无人机倾斜摄影建立三维实景模型；
S3、基于智能监测装备，进行自动化智能化健康监测，同步嵌入感知传输控制设备；
S4、建立与地下环路信息模型对应的分析计算模型，对主体的浇筑效果和浇筑后结构裂缝在变形和宽度进行智能评估和验算；
S5、持续采集隧道监测数据，构建隧道的行为预测模型，对比行为预测模型的计算值与实测值的误差，不断修正行为预测模型；
S6、实现项目全数字化交付，将地下环路数字孪生系统由建造转向运维。
2.根据权利要求1所述的一种城市地下环路数字孪生智能建造方法，其特征是：建立三维可视化的地质信息模型包括使用无人机搭载激光雷达扫描建立地形地貌的三维点云模型、使用地质建模软件根据等高线建立地质模型。
3.根据权利要求1所述的一种城市地下环路数字孪生智能建造方法，其特征是：根据地下环路综合体结构信息模型，在数值分析软件中建立对应的分析计算模型，或者采用格式转换的方法，将地下环路结构信息模型导出到数值分析软件中生成对应的分析计算模型。
4.根据权利要求1所述的一种城市地下环路数字孪生智能建造方法，其特征是：构建地下环路的行为预测模型，行为预测模型包括结构状态分析，结构健康状况分析以及，结构演化的预测，此模型是基于CAD城市地下环路综合体设计图纸数据，采用REVIT+dynamo的建模方法完成的基准建模，并透过感知数据对基准模型进行实时修正预测，对比行为预测模型的计算值与实测值的误差，不断修正行为预测模型。
5.实现权利要求1所述的一种城市地下环路数字孪生智能建造方法的系统，其特征是：包括物理实体模块、数字孪生体模块、感知传输控制模块、边缘设备感知传输模块、孪生数据管理模块；
所述物理实体模块用于表现地下环路结构、地下二层空间、地下环路内部设施与构造、地下环路地质岩体及水文环境，包括地下环路结构、地质体、初期支护、路基与路面铺装、排水管沟、电缆管线、通风照明设备、消防监控与喷淋设备；
所述数字孪生体模块所述数字孪生体模块融合地质信息模型、地下环路综合体结构信息模型、裂缝智能识别分析模型、分析计算模型、行为预测模型；用于从多维度本构关系、多时间尺度、多空间尺度对物理实体模块的几何、物理、时间、行为、规则方面的特征进行刻画，通过二次开发的软件接口实现地质信息模型和地下环路综合体结构信息模型转化为分析计算模型，转化后的分析计算模型包括几何信息、物理信息和地质信息，同时根据感知传输模块的监测数据，对城市地下环路主体建造过程中，主体的浇筑效果和浇筑后结构裂缝在变形和宽度等方面的进行智能评估和验算；
所述感知传输控制模块用于实时采集物理实体的监测数据、施工质量数据，将采集到的数据上传至孪生数据管理模块，用于实现实时的数据采集，并利用采集的数据数据进行对分析计算模型实时的修改，从而得到与实际相符的分析结果；
所述边缘设备感知传输模块用于实时监控环路物理实体的建造状态并采集监控数据，将采集的数据传输至孪生数据管理模块，所述边缘设备感知传输模块还用于传输用户通过服务应用发出的指令并监测建造过程中结构主体构造变形状况；
所述孪生数据管理模块用于存储和管理数据、以及为用户通过服务应用调用数据和转发指令、模型数据的存储和调用提供数据接口。
6.根据权利要求5所述的一种城市地下环路数字孪生智能建造方法的系统，其特征是：所述数字孪生体模块融合地质信息模型、地下环路综合体结构信息模型、裂缝智能识别分析模型、分析计算模型、行为预测模型；
所述地质信息模型用于以三维可视化方式表达综合地质勘察信息，为城市地下环路设计分析优化提供依据；
所述地下环路综合体结构信息模型用于地下环路设计与建造方案的评估与优化，并用于生成分析计算模型；
所述裂缝智能识别分析模型用于在城市地下环路建造过程中，对环路主体的浇筑效果和浇筑后结构裂缝在变形和宽度等方面的进行智能分析和采集；
所述分析计算模型用于在地下环路建造过程中，对环路主体的浇筑效果和浇筑后结构裂缝在变形和宽度等方面的进行智能评估和验算；
所述行为预测模型用于预测地下环路的结构在未来某一时点的应力、沉降、安全状况等的值，预测可能的结构病害，预警可能的危险状况。
7.根据权利要求5所述的一种城市地下环路数字孪生体智能建造方法的系统，其特征是：利用隧道BIM建模软件，在三维环境下建立三维可视化的地下环路结构模型，所述地下环路结构模型包括地下环路有关构件的几何模型信息、空间位置信息、材料力学参数信息参数。
8.根据权利要求5所述的一种城市地下环路数字孪生体智能建造方法的系统，其特征是：所述边缘设备感知传输模块用于实时采集物理实体的监测数据、主体变形数据，并将采集到的数据上传至孪生数据管理模块，所述边缘设备感知传输模块根据监测数据自动化调整设备的运行状态或传输用户在服务应用模块触发的控制指令。
9.根据权利要求5所述的一种城市地下环路数字孪生智能建造方法的系统，其特征是：所述感知传输控制模块对混凝土浇筑、衬砌变形、裂缝与渗漏水的监测采用各种变形和受力传感装置测量监测，将监测装置采用固定埋设/无人机挂载/爬壁式搭载，或者轨道式架设在隧道衬砌顶部，或者将监测装置搭载在移动式检测车上，按监测频率定期或者不定期对隧道全线进行安全巡检；监测数据通过感知传输控制模块中的传输设备实时上传至孪生数据管理模块。
10.根据权利要求5～9任一项所述的一种城市地下环路数字孪生智能建造方法的系统，其特征是：所述孪生数据管理模块采用关系数据库模型搭建，用于接收和存储地下环路的运行监控数据、数字孪生体模块的计算分析与模拟预测数据，并为数字孪生体模块调用和处理这些数据提供数据接口、为服务应用模块调用数据和向系统的其他模块发送指令提供接口。
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| CN202310929015.5A CN117094056A (zh) | 2023-07-26 | 2023-07-26 | 一种城市地下环路数字孪生智能建造方法及系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117387559A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-01-12 | 华东交通大学 | 基于数字孪生的混凝土桥监测系统及方法 |
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2023
- 2023-07-26 CN CN202310929015.5A patent/CN117094056A/zh active Pending
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| CN117387559A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-01-12 | 华东交通大学 | 基于数字孪生的混凝土桥监测系统及方法 |
| CN117387559B (zh) * | 2023-12-12 | 2024-03-12 | 华东交通大学 | 基于数字孪生的混凝土桥监测系统及方法 |
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