一种基于BIM技术的铁路隧道动态施工管理系统

摘要

本发明公开了一种基于BIM技术的铁路隧道动态施工管理系统，涉及隧道施工技术领域。本发明包括数据输入模块、移动终端、中央控制器、VR模拟模块、BIM模型数据库和大数据模块，数据输入模块的输出端、移动终端的输出端和VR模拟模块的输出端均与中央控制器的输入端连接，中央控制器的输出端分别与WEB网站的输入端、短信发送模块的输入端、邮件发送模块的输入端、打印模块的输入端和警示灯的输入端连接，BIM模型数据库和大数据模块均与中央控制器双向网络连接。本发明将BIM技术引入到铁路隧道动态施工管理系统，并结合大数据技术和VR技术，可实现铁路隧道施工的动态管理，能够提升铁路项目隧道施工管理水平，保障工程质量。

说明书

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，特别是涉及一种基于BIM技术的铁路隧道动态施工管理系统。

背景技术

BIM技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用，BIM技术是Autodesk公司在2002年率先提出，已经在全球范围内得到业界的广泛认可，它可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展，BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库，该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象的状态信息，借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。

隧道是铁路施工的难点之一，随着我国基础设施建设的不断完善，各项铁路、高速铁路建设得以开展，铁路隧道施工安全性与质量成为亟待完善的问题，将BIM技术引入到铁路隧道动态施工管理系统是大势所趋，且现有的铁路隧道施工管理系统管理效率差，对隧道的施工进度、施工成本以及施工模型难以准确把控，因此有必要对现有技术进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于BIM技术的铁路隧道动态施工管理系统，将BIM技术引入到铁路隧道动态施工管理系统，并结合大数据技术和VR技术，可实现铁路隧道施工的动态管理，能够提升铁路项目隧道施工管理水平，保障工程质量，解决了现有的铁路隧道施工管理系统管理效率差，对隧道的施工进度、施工成本以及施工模型难以准确把控的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于BIM技术的铁路隧道动态施工管理系统，包括数据输入模块、移动终端、中央控制器、VR模拟模块、BIM模型数据库和大数据模块，所述数据输入模块的输出端、移动终端的输出端和VR模拟模块的输出端均与中央控制器的输入端连接，所述中央控制器的输出端分别与WEB网站的输入端、短信发送模块的输入端、邮件发送模块的输入端、打印模块的输入端和警示灯的输入端连接，所述BIM模型数据库和大数据模块均与中央控制器双向网络连接，所述数据输入模块、中央控制器、VR模拟模块、短信发送模块、邮件发送模块和打印模块均设置在管理中心内，所述移动终端和警示灯均设置在施工现场内，警示灯用于报警使用，当施工现场出现问题时，可通过警示灯进行提醒。

进一步地，所述数据输入模块包括施工数据输入单元、物资数据输入单元和优化数据输入单元，所述施工数据输入单元用于输入施工数据，利用无线远程通讯技术采集各类监测项目的传感器信息、采集设备的位置信息、采集摄像头监测信息，所述物资数据输入单元用于输入应用于隧道建设的具体物资信息，以便于时刻掌握物资的使用状况，将隧道各个施工环节中使用材料、技术、混凝土等级、钢筋型号等物资数据记录下来，所述优化数据输入单元用于优化隧道施工模型，当在施工过程中，需要对隧道模型进行优化时，通过优化数据输入单元输入优化的内容，通过中央控制器调取BIM模型数据库中的数据判断优化的可行性，并计算成本、进度、安全性数据，若可行，则将优化改进完成后的模型及时存储至BIM模型数据库，同时在WEB网站上显示优化后的三维模型，并通过短信、邮件发送至施工人员，最终，完成施工方案的调整。

进一步地，所述移动终端由施工人员随身携带，所述移动终端包括人员信息捕获单元和人员定位单元，所述人员信息捕获单元用于采集施工人员身份信息，所述人员定位单元用于采集施工人员动态位置信息，实现以BIM模型数据库为基础的对施工人员运行轨迹的动态三维显示，当出现问题时，可第一时间救援。

进一步地，所述BIM模型数据库包括铁路隧道BIM模型单元、成本造价BIM模型单元和施工进度BIM模型单元。

进一步地，所述WEB网站包括VR反馈单元、施工人员运动轨迹单元、施工进度演示单元、造价成本信息单元和物资管理单元，所述WEB网站用于对数据进行发布，隧道施工三维模型、施工物资信息、施工进度信息、成本造价信息可通过电脑和移动客户端进行信息浏览。

进一步地，所述VR模拟模块用于有经验的驾驶人员模拟不同环境下穿过隧道的情况，确保隧道建成后驾驶的安全性，模拟环境包括各个天气情况、夜晚以及白天的隧道行驶模拟，有经验的驾驶人员将模拟后的信息上传至VR反馈单元，通过VR反馈单元内的信息，对隧道施工模型进行优化改进。

进一步地，所述大数据模块用于判断成本造价、施工进度、施工安全性等信息，所述大数据模块内的数据包括本单位以及其他施工单位的隧道历史施工数据，基于大数据对成本造价、施工进度、施工安全性进行判断，能够判断的更加准确。

进一步地，所述短信发送模块和邮件发送模块用于发送施工方案的调整信息以及报警信息，当技术人员对图纸进行更改后，可通过短信发送模块和邮件发送模块第一时间发送信息至各施工、监理人员，确保信息的及时性，当发生隧道施工现场监测异常时，可通过短信发送模块和邮件发送模块第一时间发送报警信息。

进一步地，所述打印模块用于生成时间进度表、成本造价表以及隧道模型图表。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过设置WEB网站、短信发送模块、邮件发送模块、打印模块，使得该管理系统的共享性较好，设计、监理以及施工人员便于及时交流，从而实现铁路隧道的数字化、信息化、可视化、动态化施工管理，避免不同的施工队，信息了解不够及时，而发生安全事故，且通过短信发送模块和邮件发送模块使得施工人员可第一时间接收到隧道施工状况及其报警信息。

2、本发明通过设置VR模拟模块，使得该管理系统具有VR模拟功能，使得建成的隧道能适应驾驶人员，消除驾驶隐患。

3、本发明通过设置BIM模型数据库和大数据模块，BIM技术与大数据技术相结合，使得隧道施工模型的建立更加的精确，基于大数据判断更加准确，将隧道三维模型与施工过程相衔接，动态地模拟施工变化过程，实现进度控制和成本造价的实时监控，提高项目质量，降低项目成本。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明的功能模块组成图；

图2为本发明的数据输入模块结构示意图；

图3为本发明的移动终端结构示意图；

图4为本发明的BIM模型数据库结构示意图；

图5为本发明的WEB网站结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、数据输入模块；2、移动终端；3、中央控制器；4、VR模拟模块；5、BIM模型数据库；6、大数据模块；7、WEB网站；8、短信发送模块；9、邮件发送模块；10、打印模块；11、警示灯；101、施工数据输入单元；102、物资数据输入单元；103、优化数据输入单元；201、人员信息捕获单元；202、人员定位单元；501、铁路隧道BIM模型单元；502、成本造价BIM模型单元；503、施工进度BIM模型单元；701、VR反馈单元；702、施工人员运动轨迹单元；703、施工进度演示单元；704、造价成本信息单元；705、物资管理单元。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种基于BIM技术的铁路隧道动态施工管理系统，包括数据输入模块1、移动终端2、中央控制器3、VR模拟模块4、BIM模型数据库5和大数据模块6，数据输入模块1的输出端、移动终端2的输出端和VR模拟模块4的输出端均与中央控制器3的输入端连接，中央控制器3的输出端分别与WEB网站7的输入端、短信发送模块8的输入端、邮件发送模块9的输入端、打印模块10的输入端和警示灯11的输入端连接，BIM模型数据库5和大数据模块6均与中央控制器3双向网络连接，数据输入模块1、中央控制器3、VR模拟模块4、短信发送模块8、邮件发送模块9和打印模块10均设置在管理中心内，移动终端2和警示灯11均设置在施工现场内，VR模拟模块4用于有经验的驾驶人员模拟不同环境下穿过隧道的情况，确保隧道建成后驾驶的安全性，模拟环境包括各个天气情况、夜晚以及白天的隧道行驶模拟，有经验的驾驶人员将模拟后的信息上传至VR反馈单元701，通过VR反馈单元701内的信息，对隧道施工模型进行优化改进，通过设置VR模拟模块4，使得建成的隧道能适应驾驶人员，消除驾驶隐患，大数据模块6用于判断成本造价、施工进度、施工安全性等信息，大数据模块6内的数据包括本单位以及其他施工单位的隧道历史施工数据，短信发送模块8和邮件发送模块9用于发送施工方案的调整信息以及报警信息，当技术人员对图纸进行更改后，可通过短信发送模块8和邮件发送模块9第一时间发送信息至各施工、监理人员，确保信息的及时性，当发生隧道施工现场监测异常时，可通过短信发送模块8和邮件发送模块9第一时间发送报警信息，打印模块10用于生成时间进度表、成本造价表以及隧道模型图表。

其中如图2所示，数据输入模块1包括施工数据输入单元101、物资数据输入单元102和优化数据输入单元103，施工数据输入单元101用于输入施工数据，利用无线远程通讯技术采集各类监测项目的传感器信息、采集设备的位置信息、采集摄像头监测信息，物资数据输入单元102用于输入应用于隧道建设的具体物资信息，以便于时刻掌握物资的使用状况，将隧道各个施工环节中使用材料、技术、混凝土等级、钢筋型号等物资数据记录下来，优化数据输入单元103用于优化隧道施工模型，当在施工过程中，需要对隧道模型进行优化时，通过优化数据输入单元103输入优化的内容，通过中央控制器3调取BIM模型数据库5中的数据判断优化的可行性，并计算成本、进度、安全性数据，若可行，则将优化改进完成后的模型及时存储至BIM模型数据库5，同时在WEB网站7上显示优化后的三维模型，并通过短信、邮件发送至施工人员，最终，完成施工方案的调整，基于BIM模型数据库5对隧道施工模型进行优化，提高优化效率，对整个工程的进度、成本合理的控制。

其中如图3所示，移动终端2由施工人员随身携带，移动终端2包括人员信息捕获单元201和人员定位单元202，人员信息捕获单元201用于采集施工人员身份信息，人员定位单元202用于采集施工人员动态位置信息，实现以BIM模型数据库5为基础的对施工人员运行轨迹的动态三维显示，当出现问题时，可第一时间救援。

其中如图4所示，BIM模型数据库5包括铁路隧道BIM模型单元501、成本造价BIM模型单元502和施工进度BIM模型单元503，BIM模型数据库5用于动态展示隧道施工情况，基于BIM模型数据库5，使得隧道的施工与管理系统相衔接，管理效率得到大大提高。

其中如图5所示，WEB网站7包括VR反馈单元701、施工人员运动轨迹单元702、施工进度演示单元703、造价成本信息单元704和物资管理单元705，WEB网站7用于对数据进行发布，隧道施工三维模型、施工物资信息、施工进度信息、成本造价信息可通过电脑和移动客户端进行信息浏览，设计、监理以及施工人员便于及时交流，使得该管理系统的共享性较好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，均属于在本发明的保护范围。