基于BIM和Web技术的隧道监测信息管理系统研究与开发

摘要

随着我国城镇化水平的不断提高，城市地表空间逐渐消耗殆尽，人地矛盾不断加剧，合理开发城市地下空间是解决这一困境的有效途径。隧道工程作为地下空间工程的一种典型形式，与一般的地上工程相比，隧道工程建设中存在地质信息难以完全掌握、各工程参与方信息共享困难和信息管理方式落后等问题，导致隧道工程建设过程中事故频发。因此，提升隧道工程施工监测信息化程度，将工程建设中勘察、设计、监测的等信息纳入到一个整体系统中考虑是十分必要的。　　针对上述问题，本文将建筑信息模型（Building Information Modeling,简称BIM）思想和Web技术相结合，自主设计开发了隧道工程监测信息管理系统，并利用实际隧道工程监测项目对所开发系统进行了初步的应用。本文主要研究内容和取得的研究成果如下：　　①研究了LOD细节层次隧道模型的建立方法。根据隧道结构特征，提出了隧道BIM模型分解方案，将隧道模型分解为两个细节层次（LOD1、LOD2），确定了每种LOD模型中包含的细部构件；利用Revit软件建立隧道细部构件族库，然后通过参数化建模方法，分别构建了两个细节层次的隧道BIM模型。　　②研究了BIM模型的Web浏览方法。基于开源软件工具包XBIM研究了IFC文件的Web加载技术，通过调用组件Xbim.Ifc和XbimWebUI对IFC文件进行格式转换和加载，实现了BIM隧道模型的Web三维浏览。　　③自主设计并开发了隧道监测信息管理系统。通过研究隧道工程监测信息管理系统的功能需求，设计了系统的网络架构和逻辑架构，确定采用基于B/S三层架构的Web系统为本系统的开发方式。采用前后端分离技术分别开发了系统的服务器和客户端，基于Visual Studio开发环境和ASP.NET Core框架开发了系统的服务器，基于开源框架Vue.js和MVVM架构开发了系统的客户端，基于WinForm技术开发了数据自动上传工具。建立了一个基于Web技术的隧道监测信息管理系统，实现了隧道监测数据网络实时共享、BIM模型三维Web浏览、监测信息自动上传、历史数据报表输出和超限自动预警等功能。　　④依托重庆轨道交通十号线工程南坪站至南滨路站区间隧道工程监测项目，对所开发的隧道监测信息管理系统进行了初步应用。应用表明，本文所开发隧道信息管理系统各项功能运行良好，实现了隧道工程施工期监测中各项信息的Web共享及超限自动预警等功能，可以为隧道工程建设提供指导，提高隧道信息化施工程度，具有广阔的应用前景。

目录

1 绪 论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 BIM技术的研究现状

1.2.2 隧道信息集成技术的研究现状

1.2.3 Web 技术在隧道监测中的应用现状

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

2 隧道模型构建及Web 展示

2.1 引言

2.2.1 BIM的基本概念

2.2.2 BIM的数据格式和传输标准

2.2.3 主流 BIM建模软件及特点

2.3.1 细节层次技术

2.3.2 隧道模型分解

2.3.3 建立隧道族库

2.3.4 建立隧道 BIM模型

2.4.1 Web 技术的优势

2.4.2 基于 XBIM的隧道三维 Web显示

2.5 本章小结

3 隧道监测信息管理系统的设计与开发

3.1 引言

3.2 系统设计

3.2.1 系统需求分析

3.2.2 系统架构设计

3.3 开发环境和工具

3.4 系统开发

3.4.1 开发环境搭建

3.4.2 服务器

3.4.3 客户端

3.4.4 数据上传工具

3.5 本章小结

4 工程应用

4.1 引言

4.2 工程概况

4.3.1 项目基础信息管理

4.3.2 用户管理模块

4.3.3 隧道 BIM模型浏览

4.3.4 监测数据管理

4.3.5 超限预警

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 研究结论

5.2 主要创新点

5.3 研究展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间所发表的论文以及专利

B. 作者在攻读硕士学位期间所参与的科研项目

C. 学位论文数据集

致谢