多源数据互补的隧道运营安全智能监测系统设计与应用

隧道作为高速公路重要的一环,以“人-车-环境”为主要因素的运营安全问题一直为管理者所关注。通过系统平台的架构与功能设计,以基于深度学习的视频事件检测技术为基础,适当增加如“雷达+视频”的融合检测技术、隧道态势感知技术、智能球机联动功能,提高了异常事件的检出效率,可掌握隧道实时运行状态以及事后的智能聚焦查看。解决了依靠人工巡检视频监控隧道交通事件的难题,其智能化、及时性、准确性对于预防二次事故的发生和控制事态发展,具有重要作用。     

BIM+GIS在高速公路智慧隧道监控平台的应用研究

以高速公路隧道监控平台智能控制为背景,介绍BIM+GIS、二维、三维一体化监控在智慧隧道监控中的应用,系统地介绍了软件架构、硬件组成、软件功能、智能联动、系统优势;说明BIM+GIS在隧道监控行业的应用前景及未来趋势;可供同行借鉴参考。     

TMIGS隧道施工多元信息预警与安全管理系统

<正>TMIGS多元信息自动采集包括频率、电压、数字信号、声音图像、三维激光扫描、人员设备定位和各种串口数据的采集;动态风险管理和分析预警包括四色风险预警、专家系统和安全保障系统;网络动态虚拟隧道施工包括勘察设计资料施工实时进度、监测实时动态和人机实时定位等内容。三部分有机结合、联动响应构成隧道施工多元信息预警与安全管理     

基于BIM的紫之隧道运维管理系统开发与应用

为解决紫之隧道由于养护工程规模庞大、运维对象数量众多所带来的管理决策困难等问题,引入BIM技术,根据设计图纸和工程实际,通过对BIM软件的二次开发,创建涵盖结构、通风、给排水和供配电等多个专业的紫之隧道工程运维模型。在此基础上,结合网页端三维展示技术,开发B/S架构的紫之隧道运维管理系统,相对于传统的隧道管理方式,该系统具有可视化程度高、空间定位容易、使用方便等特点。系统提供三维展示、定期检查、机电设备管理、监控和监测数据展示等模块,使管理者能在三维场景下,对隧道的病害数据、监控数据以及监测数据有清晰直观的了解。该系统在紫之隧道上的应用,能为保证隧道运维工作质量、提升运营维护水平提供有力的保障。     

集成GIS/BIM的公路隧道数字化管理研究及应用

为解决公路隧道建设过程中产生的海量工程数据缺乏存储规则与管理效率低下等问题,依托云南省老营隧道工程,采用GIS/BIM数据集成方法开展公路隧道数字化管理研究。首先,对公路隧道海量工程数据进行分类并形成数据字典,提出统一的数据存储标准;其次,通过CAD到ArcGIS的数据转换,以主题图的形式在地理场景中表达二维图形,生成工程底图和数字化对象;再次,分离三维BIM模型单元的属性与几何信息,在Unity软件中实现几何模型的拼接、渲染与添加脚本,发布成Unity3D文件;最后,提出工程数据与GIS、BIM集成的技术方案,并利用开发的公路隧道数字化管理系统实现GIS/BIM一体化联动、数据实时录入与资料在线查询等功能。     

基于VR的公路隧道6DoF人员疏散试验系统构建及应用研究

为提高公路隧道火灾场景下人员疏散虚拟现实试验的生态效度，以内嵌Inside-out定位技术的VR（virtual reality）一体机为基础，研发公路隧道6DoF（six degrees of freedom）人员疏散试验系统。该系统应用于试验时，参与者可摆脱鼠标、手柄等控制及设备线缆的束缚，在虚拟场景中6自由度感知信息及自主行动完成试验，且系统可通过对参与者实时跟踪定位获取其速度特征数据。为验证该试验系统的有效性，采用该系统开展真实空地、虚拟空隧道和虚拟火灾事故隧道3种场景下的人员疏散试验，采集30名参与者在不同场景中的移动速度、移动轨迹与情绪反应、沉浸感、临场感等数据，并分别对比真实空地与虚拟空隧道、虚拟空隧道与虚拟火灾事故隧道中的试验结果。试验结果表明： 1）采用该系统进行疏散试验时，头戴VR设备未引起参与者的眩晕感； 2）参与者在虚拟火灾场景中具有较强的临场感，其情绪反应、移动轨迹、移动速度等与在真实场景中基本一致，说明该系统具有较好的应用有效性。     

基于雷视融合感知技术的公路隧道交通管控系统研究

为提高公路隧道交通信息感知水平,实现公路隧道发展数字化、智能化运营管理需求,基于雷视融合感知技术,建立了公路隧道交通管控系统,通过时空匹配、ROI目标融合和距离融合方式依次实现雷视融合感知;构建了公路隧道交通管控系统体系架构,包括设备层、通信层、数据层、应用层和用户层5个层次;以雷视融合、数字孪生等关键技术驱动,建立了三维实景化管控、数据分析研判、应急联动管控和信息共享四大应用平台,实现了全息感知、多源融合、事件研判、辅助决策、智能控制、精细管理等功能。通过济莱高速公路隧道群实例证明：基于雷视融合的公路隧道交通管控系统可精准感知隧道运行状态,为公路隧道信息感知和智能化管控提供技术支撑。     

超长隧道视频和安全监控系统的应用与研究

通过对米溪梁超长隧道视频监控系统和安全监控系统的实际应用的介绍,说明了该系统应用于超长隧道施工过程控制和安全管理的效果和意义,指出了视频监控系统和安全监控系统是超长隧道施工项目管理创新的有力工具。     

基于Unix平台的视频监控存储与管理系统的研究与开发

道路交通视频监控是ITS的重要子系统之一。在Windows平台上开发的系统在稳定性、安全性、海量视频数据的处理能力等方面不尽人意。基于Unix平台集群环境下的视频监控存储与管理系统有效地解决了这些问题。通过视频数据的并行实时存储子系统、基于B／S的视频数据管理子系统和视频数据的回放3个子系统的独立和协同作用，实现对多路交通监控视频数据的实时存储及管理。实践证明，运行于Unix平台的视频监控存储与管理系统。数据吞吐率高，能对海量视频数据同时进行存储和管理。且安全可靠。     

三维地质建模在公路工程中的应用

三维地质模型具可视化、二三维联动、量测等功能，可有效提高地质资料编辑及分析使用效率。某高速公路研究区发育暗河与拟建高速公路相交，对公路工程建设带来较大安全隐患，利用三维地质建模及工程测量技术，查清了暗河的形态、规模，并提出了处治措施，规避工程风险；同时，三维地质模型为后续力学分析提供了有效的地质模型。     

隧道开挖支护质量3DZI检测技术及应用研究

为解决钻爆法隧道施工过程中隧道围岩及开挖支护质量难以快速、完整、准确检测的难题,通过对三维重建与全景展开图技术的融合与改进,提出基于3DZI技术(3D Reality and Deep Zoom Image)的隧道开挖与支护质量检测方法。通过用参数化流线与迹线方程构建网格化的设计轮廓曲面,建立三维轮廓与二维展开平面之间的映射关系,实现三维实景与平面全景展开图的信息协同与辨识;通过网格曲面法线方程与三维实景模型求交,实现对空间距离测量和体积估算,并生成净空偏差云图和断面图;通过求交修正后的网格曲面实现对图像无视差矫正拼接,生成高质量的全景展开图,用于还原记录围岩和初支表面情况,实现对表面物体长度和面积的测量。结果表明:该方法设备成本低且作业灵活,仅需在现场布置若干控制点后自由设站拍摄照片,可实现隧道围岩地质编录、超欠挖与初支工程量等量化检测,以及隧道塌方体积与大变形量的快速测定,并可揭示各项作业效果之间的因果关联性。工程现场应用表明:该方法检测结果能直观全面地反映隧道开挖支护效果及围岩地质情况,同时获得超欠挖分布规律和初支材料用量信息,可为隧道施工开挖与支护质量控制、动态设计提供可靠的信息化检测结果和依据。     

大瑞铁路高黎贡山隧道BIM施工应用研究

针对铁路隧道BIM技术施工应用现状，为深入研究铁路隧道在施工进度、安全、质量等方面的BIM应用，以大瑞铁路高黎贡山隧道为例，综合运用BIM、物联网等技术手段，研发项目BIM施工管理平台。基于此平台深入开展进度动态管控、多维算量、风险管控、质量监控等BIM应用研究。结果表明： 1）进度管理及工程量多算对比的BIM应用实现了隧道进度信息的查看、分析及预警，解决了传统算量不精准的难题； 2）风险管控BIM应用形象生动展示了隧道围岩稳定状态、不良地质风险点及特征、隧道内人员数量及分布情况，确保了人员安全，降低了隧道施工风险； 3）采用BIM+三维激光扫描、TBM掘进参数控制等方法，在隧道施工过程中控制施工质量，并标识问题标签，最后形成高黎贡山隧道安全质量问题库，实现了安全质量问题可追溯。     

集成GIS/BIM的盾构隧道全寿命管理系统研究

为解决在盾构隧道工程中,地理信息系统（GIS）标准缺失和建筑信息模型（BIM）分析功能薄弱的问题,在分析GIS的数据管理和BIM的数据标准基础上,建立集成GIS/BIM的盾构隧道全寿命期管理系统。首先,概括总结系统采用的技术路线; 其次,基于IFC标准扩展统一的盾构隧道信息模型,涵盖盾构隧道地质、结构、线路、施工、监测和病害等数据; 然后,介绍系统信息的关联,包括隧道编码、GIS和BIM的集成方案; 最后,以上海地铁盾构隧道为依托,描述系统在工程全寿命期的应用,包括隧道地质勘察、结构设计、运营监测和养护维护等阶段。该系统制定了统一信息模型,方便数据交换和管理,在信息模型基础上实现了信息可视化与不同分析功能,提高了盾构隧道的全寿命数字化管理水平。     

隧道工程建设地质预报及信息化技术的主要进展及发展方向

复杂的不良地质条件是制约隧道安全高效建设的主要因素,要实现隧道工程的安全高效建设,首先要提高地质预测预报技术水平及其信息化程度。1)介绍我国复杂不良地质隧道超前预报的方法进展及其应用,包括突水突泥灾害源超前探测方法与设备、断层破碎带超前预报、城市地铁溶洞和孤石等探测的进展及应用等;2)介绍我国隧道岩爆监测预警方法及其应用,预报清楚之后就要加强安全风险过程监控;3)介绍基于BIM技术的建筑物(隧道工程)安全风险监控最新进展,包括安全风险实时感知系统和实时预警系统;4)指出隧道工程建设信息化技术的发展方向,包括开展基于大数据技术的TBM/盾构施工的分析与控制研究以及数字隧道向智慧隧道(建设和运营维护)的发展。     

基于三维重建与Unet神经网络的隧道掌子面围岩快速分级技术

围岩等级是确定和调整隧道施工方案的重要依据,为减少由于施工实际围岩等级与地勘不符造成的经济损失、安全事故等问题,可对传统围岩分级方法进行改进。依托云南文麻高速大法郎隧道,采用三维重建、图像拼接、Unet神经网络等技术,结合围岩单轴抗压强度等特性,实现基于岩体完整性和强度特征的掌子面围岩结构面特征识别和围岩级别快速评价。先采用数码相机对隧道掌子面及周边硐壁进行图像信息采集,建立完整的三维模型,后通过投影和图像拼接得到掌子面高清拼接图像; 基于Unet神经网络对掌子面图像进行节理迹线自动识别,对节理评价指标计算后得到隧道掌子面完整性信息; 最后结合其他围岩特征信息,基于BQ分级方法进行掌子面围岩分级。研究结果表明： 该围岩分级方法可获得清晰的掌子面图像,在依托工程现场较原始设计分级更符合现场实际情况,具有良好的应用性。     

基于kinect的隧道三维重建技术及其应用研究

为解决传统地质素描技术在隧道中施作效率低、数据不连续且原始数据难以再现的问题,采用基于kinect传感器和kintinuous算法的隧道岩体三维重建方法,基于物理模型试验,确定三维重建过程中光源、TSDF立方体等主要参数指标,将模型试验重建误差控制在1.9%~2.5%,并将该参数指标应用于现场试验,重建出良好的隧道三维模型。结果表明,该方法在重建模型的全局鲁棒性和细节还原方面较好,具有可视化程度高、数据连续性强、操作简易等优点,有效改善了传统地质素描对裂缝、结构面等数据记录不够准确和不完善的问题。     

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技术的物联网运营地铁结构健康监测系统设计与实现

为对运营隧道的健康状态进行实时监测，提高监测的准确性，以武汉地铁3号线王宗区间监测项目为背景，研究基于BIM技术的物联网运营地铁结构健康系统架构。针对监测指标的具体特征（例如沉降、倾角、加速度），阐述传感器网络的布设与监测数据的传输方案，进行预警分析和评估结果系统界面演示。通过BIM核心数据库的内容构建，基于DYNAMO参数化提出运营隧道三维建模方案，实现三维模型与多级预警制度的集成，实现监测预警的可视化，为运营隧道结构健康监测系统设计、传输方案选取、监测量预警分析与预警可视化方向提供思路。