隧道掘进设备多源异构数据采集系统设计开发与应用

为解决隧道掘进设备接口众多、高频异构型数据密度大且需要实时采集的问题，提出一种隧道掘进设备专用的多源异构数据采集系统。该系统采用一主多从的系统架构，按照“微服务”的设计思想，设计数据源接入接口统一以及数据源进程相互独立的程序架构，提出一种以插件形式组织数据源接入的开发方式。该系统包括终端软硬件部分、可视化平台部分等，先后接入PLC控制器数据、振动监测数据、渣土改良数据、刀具磨损数据等，实现了多源异构数据的多路完整、独立且实时采集。该系统解决了隧道施工中多接口大密度异构数据采集的难题，能够方便项目决策及管理人员实时、完整地获取现场施工信息，为优化掘进方案提供支撑。     

隧道盾构施工远程监控及反馈分析系统的研究

对隧道施工的全过程实施监控是保证盾构正常运行和施工安全的重要手段.该文研究了盾构隧道施工远程监控系统的构建.该系统由自动量测系统和监控信息管理系统构成,具有施工现场实时监控、监测数据远程采集、监控数据访问与查询、数据反馈与地层变形预测等功能.自动量测系统通过实时数据采集平台、数据传输网络和地面监控中心,构建隧道施工量测数据自动采集平台;监控信息管理系统包括系统设置、监控信息管理、预测及反馈分析、信息输出及系统工具等功能模块,实现监控信息的维护、查询及多种形式的信息输出.     

新一代公路（道路）隧道机电设备综合管控系统设计

为解决当前隧道机电设备种类繁多，软件系统独立，应急处置时需人工操作多系统实现设备联动控制，以及设备缺乏预防性养护的问题，依托物联网、云计算等先进技术，建设隧道机电设备综合管控系统。系统主要功能如下： 1）将隧道外场机电设备分为PLC控制设备和非PLC控制设备，针对不同类型的设备采取不同的数据采集手段，实现对隧道机电设备状态的监测与故障报警; 2）根据相关规范要求，结合交通事件发生位置与区域影响，制定机电设备联动控制应急预案，实现隧道交通综合管控与交通诱导; 3）采集机电设备历史养护数据，依托云平台提供的大数据技术，对海量历史检测数据进行数据清洗与分析，重点关注检测数据存在异常变动的机电设备，实现机电设备“预防性养护”与差异化清洁维护。通过建立该系统，实现隧道运维阶段的智能化和信息化, 提高运营经济效益，提升隧道安全运营管理水平。     

基于BIM的山岭隧道施工信息化管理系统研发与应用

隧道施工现场采集的结构、地质、施工信息碎片化严重，缺乏统一组织手段，分析利用难度大，隧道动态设计与信息化施工水平有待提高。为支撑隧道工程施工信息化，对施工数据进行标准化定义，开发数据标准化工具，以支撑施工期异构数据统一组织应用。针对BIM技术在设计与施工中难以落地、工程数据难以集成的问题，研究多尺度BIM模型建立方法，并以里程为索引，集成地质、进度、设计方案等信息，实现施工数据统一管理与可视化。基于动态更新的施工现场数据与轻量化BIM模型，建立以集成信息模型为核心，桌面端、网页端与移动端应用综合服务的施工信息化管理系统，提供全面施工决策信息，动态评估施工风险，保障工程效率与安全。经云南老营特长公路隧道工程实践验证，本系统基本满足信息化管理需求，对隧道工程信息化管理及BIM技术的工程应用具有借鉴意义。     

高黎贡山隧道1#高地温斜井降温处理技术研究及比选

为解决高地温隧道工程中存在的作业环境差、机械设备故障多、劳动生产率低等高温热害问题,以大瑞铁路高黎贡山隧道1#长大斜井为背景，进行技术研究和降温方案比选。首先,分析热水源、监测隧道洞内外气象条件，通过加强通风措施改善人体的舒适度。其次，采用注浆封堵热水源，减少热水流量，控制施工环境的湿度和温度；采用冰块+射流风机+快热交换的处理措施，冰块吸收隧道内热量，降低局部环境温度；采用机械制冷设备进行强制降温，改善热害隧道施工环境；综合优化资源配置，采用增加作业人员和设备数量，倒班作业，缩短人员和设备作业时长等多种处理措施。最后，分析各种降温措施能够达到的施工效果。结果证明，针对以围岩、热水为主要热源的高地温隧道施工，采用“通风降温+注浆堵水+机械降温+合理施工组织”的处理方案，符合高地温隧道施工的技术要求。     

桥梁健康监测技术研究现状及展望

为进一步推进桥梁健康监测技术的发展,保障桥梁运营安全,依据近20年国内外桥梁健康监测（BHM）领域的学术研究现状,总结了BHM在系统及适用性、结构损伤监测算法、监测数据预处理、损伤结构安全预警及数字孪生技术方面取得的最新进展,确定BHM技术目前的研究热点和未来的发展方向。综合分析表明：在BHM系统及适用性方面,研究结构响应参数与健康指标的关联机制,研发长寿命非接触自动采集的智能传感装置,建立针对多源数据采集、传输、存储、分析、评价、预警于一体的自动化、网络化、智能化综合系统是重点研发方向;在结构损伤监测算法方面,设置针对异质场景的不同人工神经网络及修正方法选择建议集,针对多源信息流构建基于数据驱动与模型修正实时交互的多层级耦合智能算法是主要研究热点;在监测数据预处理方面,进一步研发基于深度学习的多源异构数据融合方法,建立复杂环境影响下的损伤结构动态信号提取算法,实现结构监测数据的精准分离是未来研究的热点;在损伤结构安全预警方面,研究重心集中于预警指标和预警体系的建立以及基于可靠度理论与监测数据的常规损伤安全评估,以结构监测数据反映总体力学行为并结合局部损伤的智能检测信息进行服役性能评价是未来的主要发展方向;数字孪生技术在BHM中尚属起步,将数字孪生技术融入多层级复合算法,建立结构多源异构大数据智能融合机制,形成数字联通、实时互动的智能化桥梁运维监测体系是重要发展方向。     

异构公路监控设备统一接入平台研究与实现

阐述了当前各地大量异构公路车辆监控设备联网应用中的问题并进行技术分析,提出集成应用Web服务、中间件、ActiveX控件等技术,建立异构公路监控设备统一接入平台的技术思路并加以实现,实践证明该平台能有效解决异构设备交通监测信息的采集、传输、并发处理、安全控制、运行监测等方面的难题。     

隧道工程自动化激光测量放样系统研发与应用

针对隧道工程钻爆法开挖过程中钻爆设计图形放样、初期支护拱架安装定位精确度不高的问题，通过分析国内外隧道工程开挖与初期支护采用的测量放样技术，提出基于激光的全自动测量放样技术方案，并研发了配套设备。工程试验结果表明，该技术及配套设备，具有安装使用简单、运行安全可靠、定位精准等特点，能够发挥隧道开挖及初期支护全自动化快速施工测量放样的技术优势。     

基于三维视频融合的隧道运营管理创新应用研究

针对目前隧道数字化运营管理中存在的视频碎片化、视频与业务数据分离、缺乏二三维联动响应手段等问题，提出一种基于三维视频融合的隧道运营管理创新应用方法。1）对隧道运营过程中视频监控的应用现状与需求进行分析，为三维视频融合技术应用与创新实践提供方向； 2）利用BIM与点云重建技术构建隧道场景三维模型，形成隧道虚实融合的静态模型基础； 3）提出一种隧道监控视频三维注册与虚实融合绘制方法，将多路视频实时融合到三维隧道场景模型中； 4）在融合后的三维场景中汇聚融合多源物联传感数据，形成与真实隧道交通运行场景基本一致的数字孪生场景； 5）基于视频融合场景开展二三维联动的隧道保畅、事故救援、设施管理、应急响应等运营管理应用实践。示范应用结果表明，该方法有助于实现更加实时、高效、智能的隧道管理与服务。     

GPS技术在盾构隧道下穿管涵监测中的应用

 利用GPS技术进行盾构隧道下穿管涵施工水平变形跟踪监测，为盾构的推进提供水平位移参数，得到管涵受盾构隧道推进引起的水平变形规律；通过现场数据采集提出了影响GPS数据采集质量的因素；通过合理设置2个基准点，解决了测得的位移数据转换到实际需要方向上位移的问题，成功将GPS技术应用在水平位移监测中。     

桥梁信息管理与健康监测系统设计与开发

为实现桥梁从施工期到运营期信息化、数字化和智慧化管理,通过桥梁信息管理与健康监测系统的设计与开发,即按照全面的桥梁基础资料管理、长期运营监测数据与定期检测成果相结合、定期检测成果与加固维修措施相结合的原则,实现了桥梁全寿命期的一体化信息管理系统的融合及应用。系统提供了监测管理模块的多源数据采集、测点管理、图形绘制、监测预警,检测管理模块的移动端病害录入、技术状况评估、历年病害统计对比,加固维修管理模块的对策措施和费用匡算等功能。依据桥梁长期监测数据、检测病害,可综合评判桥梁健康状况,为今后开展桥梁养护管理及加固维修提供依据,有效提升桥梁运维管理水平。     

城市复杂环境地下互通立交工程数字化应用

针对城市复杂环境地下工程施工技术难度高、工期紧、水文地质条件复杂、周边重要基础设施繁多、施工人员管理要求高等特点，探索了项目数字化建造的总体实施路线，并依托淞沪路-三门路下立交工程，开展了基于三维精细化模型的方案筹划、干涉检查、重点工艺施工模拟及多源数据整合应用，为项目建造提供有效施工指导，同时研究开发了智慧工地数据集成管理平台，实现现场智能监管，有效提升了城市复杂环境地下工程施工建造管理水平。     

基于LoRa的城市立交桥远程监测数据采集系统

针对城市立交桥运营期间的结构健康监测问题,基于LoRa无线网络技术设计并研发了城市立交桥远程监测数据采集系统,并进行了工程应用。系统以物联网架构为基础,由安装于城市立交桥现场的传感器数据采集节点、无线传输节点和部署在云端的监测云平台的3部分组成。现场设备通过LoRa技术以星形拓扑结构进行无线组网,将采集的监测数据远程上传至云平台,最终实现了监测数据的自动采集、无线传输、远程监控、智能预警的全功能流程。监测结果表明,基于LoRa的城市立交桥远程监测数据采集系统对提高城市桥梁运营期间的安全管理水平具有积极意义。     

重大隧道工程关键技术突破及应用专刊导语

随着我国交通强国战略目标的提出!交通建设正逐渐由规模速度型向质量效率型转变!现代综合交通运输体系的快速构建带动了隧道及地下工程的全面发展!川藏铁路等重难点工程的建设给本领域带来了新的机遇和挑战。为及时总结重难点隧道工程的最新研究成果!推动该领域的技术创新和应用!《中国公路学报》编辑部邀请天津大学张稳军教授%我刊副主编&作为专刊组稿负责人!陈湘生院士、李术才院士、郭陕云教授级高工、何川教授、袁大军教授、朱合华教授、朱伟教授、陈建勋教授、王华牢教授级高工、吴德兴教授级高工、李国良教授级高工、肖明清教授级高工、史海欧教授级高工、洪开荣教授级高工、马栋教授级高工和赵勇教授级高工等!位专家和学者作为专刊组稿咨询专家!丁文其教授、汪波教授、张成平教授、叶飞教授、王树英教授、陈馈教授级高工、郭小红教授级高工、汪成兵教授级高工、陈健教授级高工等58位专家和学者作为专刊组稿专家!以专刊形式出版重大隧道工程关键技术领域高水平、创新性研究成果本期专刊共组稿件100余篇!经编辑部组织专家审阅!最终录用21篇。本专刊主要针对重大隧道工程关键技术领域相关研究进展进行了归纳、总结和梳理主要包括以下几方面的内容：(1)综述：主要综述内容包括隧道建设面临的若干挑战与技术突破、盾构隧道实用抗震计算方法、超高水压越江海长大盾构隧道工程安全、长大隧道工程结构安全风险精细化感控、公路隧道近%&年的发展趋势与思考、蒙华重载铁路矿山法隧道设计与施工关键技术、盾构隧道壁后注浆试验与浆液扩散机理、土-结构动力作用体系混合试验。(2)基础理论：主要研究成果包括交通)水工隧道中基于预应力锚固系统的及时主动支护理念及其技术实现、盾构隧道管片接缝密封垫防水性能及受施工荷载影响、大直径盾构隧道斜螺栓环缝抗剪特性、基于小孔扩张弹塑性理论注浆起始劈裂压力、高水压泥水平衡盾构掘进模型试验平台的研制与应用、基于!3DZI的隧道开挖与支护质量检测技术、不同渗透系数地层中泥浆渗透成膜试验、深埋隧道注浆加固围岩非达西渗流场及应力场。(3)工程实践：主要研究成果包括绿泥石片岩地层大跨度公路隧道大变形控制及合理支护形式现场试验、土压平衡盾构不满舱施工遇到的问题及对策、超大跨度隧道上台阶CD法中隔壁施工力学行为、高地应力千枚岩隧道二次衬砌施作时机、石膏质岩隧道新置换衬砌结构受力特征重大隧道工程关键技术突破及应用所涉及的新理论、新工法、新技术和新材料将为我国从“隧道大国”向“隧道强国”迈进奠定坚实的基础《中国公路学报》将持续关注重大隧道工程关键技术突破及应用的最新科研成果!以期为广大专家、学者及工程技术人员提供更好的知识服务与交流沟通平台!促进中国公路交通行业的安全、健康与可持续发展。     

潮惠高速公路信息化建设回顾与展望

随着交通建设的大规模扩张和计算机技术的日益成熟，高速公路企业数字化转型对项目建设者及运营管养人员提出全新要求。由于高速公路在建设管养过程涉及的环节复杂及不确定性,传统的建设管养模式已难于满足数字化转型需要，信息化作为新兴技术是辅助高速公路建设者和运营者满足日益增长工作新要求和提升工作效率的手段之一。本文结合潮惠高速公路信息化建设历程，对高速公路的信息化网络架构设计、信息化网络构成、信息化功能设计、数据中心总体架构设计等进行了详细介绍，并对未来建设和发展方向进行了阐述。     

电子全站仪机载雷达标校系统研究与开发

针对机载雷达标校问题,研究基于电子全站仪的三维坐标测量数据采集技术,开发了一套适合机载雷达方位角和俯仰角的精确标校系统,该系统具有设备简单,安装便捷,容易操作,精度高等优点。测试结果表明该机载雷达标校系统完全满足实际应用的技术要求。     

铁路隧道智能化建造装备技术创新与施工协同管理展望

为配合郑万高铁实施的基于全工序机械化配套的隧道安全、快速、高质量修建技术，针对超前支护、钻爆开挖、初期支护、二次衬砌等关键工序开发系列化智能装备，并系统性地总结和提炼钻爆法隧道智能建造装备的4大支撑技术，即围岩参数识别与处理系统、三维空间定位与量测系统、大数据处理与共享系统、智能控制决策系统，是实现隧道全生命周期智能化的基础与前提； 同时，运用先进的传感技术、互联网、大数据分析和人工智能技术，研究施工协同管理平台，借助隧道大容量通信网络和隧道智能建造协同管理平台，实现隧道内装备与装备、装备与环境、装备与围岩的互联互通互动，为隧道智能建造提供装备保障。