技术领域
[0001] 本
发明属于
电子信息技术领域，涉及一种隧道管理系统，尤其涉及一种隧道全生命周期管理系统；同时，本发明还涉及一种隧道全生命周期管理方法。 背景技术
[0002] 隧道的建设维护涉及到多个方面，如隧道管片生产、隧道管片运输、隧道施工、隧道运营维护等多个方面。
[0003] 现今的隧道管片生产领域，为了确保生产进度和
质量，现有的做法大部分都是通过专
门人员进行一系列的纸质表格填写及后期电脑录入来对施工过程进行监控，但由于表格众多，表格呈现方式不够直观等因素、以致后期对管片问题的追溯繁琐且效率低下，这极大削弱了人们对于隧道管片质量的监控
力度。因此开发此类管片生产管理系统具有十分重要的工程意义。Web（
计算机网络技术）作为一种被广泛应用的信息管理技术，具有移动、远程、多用户的特点。它能够帮助企业提升管理的信息化
水平，提升生产效率和水平，对企业有十分重要的意义和价值。根据文献调查，尚且没有将BIM技术引入盾构法隧道施工过程中。
[0004] 现今的隧道施工领域，为了确保施工进度和质量，现有的做法大部分都是通过专门人员进行一系列的纸质表格填写及后期电脑录入来对施工过程进行监控，但由于表格众多，表格呈现方式不够直观等因素、以致后期对施工问题的追溯繁琐且效率低下，这极大削弱了人们对于隧道施工的监控力度。因此开发此类隧道施工管理系统具有十分重要的工程意义。BIM（
建筑信息模型）作为一种新型的主要应用于工程建设领域的重要计算机应用技术，使用数字建模
软件，能够对施工过程进行
可视化模拟，提升施工效率和科学把控，给施工企业带来极大的价值。根据文献调查，尚且没有将BIM技术引入盾构法隧道施工过程中。 [0005] 在运营隧道维护中，由于涉及到众多知识领域，因此在运营隧道停止运营的晚上进行维护时，隧道里就出现众多行业、众多背景的人对整个隧道进行检测，分析有可能出现的问题，比如管片的维护就会出现两三拨人来对其进行检测，有检测
变形的、有检测管片碎裂的。同时由于检测时的繁琐，导致检测效率低下，一个晚上也就能检测一个区间段。而对于检测数据的分析只能到地面计算机上才能进行。因此开发此类运营隧道维护健康监测系统具有十分重要的实用价值。从已有的
专利来看，如专利号201120579637.2便携式多功能隧道病害信息采集仪是从设备的
角度来对运营隧道维护角度出发；专利号201210096263.8基于Wi-Fi网络 技术的集群式隧道安全实时
监控系统是从信息共享角度出发；这两个已经授权的专利都没有从隧道建设的初期管片生产及施工的信息包含进来进行有效地分析，而通过大量实际情况来看，隧道管片出现的渗水、碎裂、变形与管片的生产及施工都有一定的联系。
[0006] 有鉴于此，如今迫切需要设计一种隧道全生命周期管理系统，以便改进现有隧道建设、运营维护的上述
缺陷。
发明内容
[0007] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种隧道全生命周期管理系统，可在隧道管片生产、运输、隧道施工、隧道运营各个阶段对隧道全生命周期进行监控管理，提高监控效率。
[0008] 此外，本发明还提供一种隧道全生命周期管理方法，可在隧道管片生产、运输、隧道施工、隧道运营各个阶段对隧道全生命周期进行监控管理，提高监控效率。 [0009] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0010] 一种隧道全生命周期管理系统，所述系统包括：
[0011] 生产管理子系统，用于在隧道管片生产时，完成管片在生产流程各个阶段的质量检测；
[0012] 运输管理子系统，用于在管片运输过程中获取管片的
位置信息； [0013] 施工管理子系统，用于在隧道施工过程中，记录的各项数据源与BIM模型相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BIM模型系统实现对盾构法隧道施工
进程进行仿真模拟；
[0014] 运营管理子系统，用于获取各管片生产、施工及历史健康监测信息，并结合BIM模型分析来确定运营隧道的健康情况；
[0015] 所述生产管理子系统包括：
[0016] -第一前端操作终端，包括生产检查系统、本地
数据库和第一RFID读写器；所述第一前端操作终端用以供质量检查人员在管片生产的各个环节存贮检查数据，经审核人员审查通过后生成相应的电子报表；第一RFID读写器用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码信息；所述生产检查系统通过无线局域网实现本地数据库和第一后台
服务器第一中心数据库的同步，同步内容包括检查数据和各类检查报表；所述生产检查系统包括以下模
块：
钢筋加工模块、骨架半成品抽查模块、
钢筋骨架检查模块、钢模质量检查模块、
混凝土浇筑检查模块、管片蒸养检查模块、外观尺寸检查模块、管片水养检查模块、管片检漏检查模块、水平拼装检查模块；检查方法为质量检查人员手持测量设备和第一前端操作终端，通过生产检查系统将检测数据存入本地数据库中； [0017] -第一后台服务器，包括第一中心数据库，并装载有基于网页的远程管理系统；企业管理 人员通过网页浏览器
访问第一后台服务器的第一中心数据库，实现对管片生产过程的监控；所述远程管理系统通过互联网实现用户远程对管片生产全生命周期数据和报表进行管理；所述第一RFID读写器通过无线局域网与第一后台服务器的第一中心数据库进行数据同步，并将编码数据通过无线射频写入RFID标签；所述
扫描仪扫描完纸质报表后，通过本地网页浏览器经互联网上传至第一后台服务器远程管理系统；所述远程管理系统包括项目概况模块、计划管理模块、制作管理模块、材料管理模块、物
流管理模块、智能分析模块、文件管理模块、后台管理模块和数据汇总模块；所述远程管理系统对管片生产的计划、制作、材料、物流进行全生命周期的
网站式管理和智能分析；所述智能分析模块实现对管片吊装强度的预测，从第一中心数据库中取出吊装强度、环境
温度、蒸养时间、开吊时间历史数据；利用关联规则
算法寻找吊装强度和
环境温度、蒸养时间、开吊时间之间的关系；输入当前环境温度、蒸养时间、开吊时间数据；利用关联规则算法对当前所需的吊装强度做出预测；
[0018] 所述运输管理子系统用以在管片装车过程中，通过第四RFID读写器获取管片对应RFID标签的信息；运输车辆上设有RFID读写器，能实时获取运输车辆内的RFID标签；同时根据车辆的GPS
定位模块获取车辆信息，进行获取管片在运输过程中的位置信息； [0019] 所述施工管理子系统包括：
[0020] -第二前端操作终端，包括BIM模型系统、施工检查系统、第二RFID读写器；第二RFID读写器用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码信息；所述第二前端操作终端用以控制第二RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述第二RFID读写器调用管片相关数据，通过BIM模型系统实现三维仿真、可视化的数据整合分析、管理；
[0021] -第二后台服务器，包括第二中心数据库，并装载有BIM模型系统和施工检查系统；所述第二后台服务器连接所述第二前端操作终端，用以接收从第二前端操作终端将管片施工过程中的多维检查数据，并存储于所述第二中心数据库中；第二后台服务器还将设定数据通过网络传输到第二前端操作终端，进行基于BIM模型系统的监控和分析；所述施工检查系统包括进场检查模块、推进拼装模块、管片修补模块、质量管理模块和安全巡检模块；质量检查人员通过第二前端操作终端现场录入数据，以网络方式传送至第二中心数据库供BIM模型系统进行分析，并可生成相应电子报表；第二后台服务器上的施工检查系统还能对上传的电子报表进行统一浏览和管理；
[0022] 所述BIM模型系统支持盾构法隧道施工，通过BIM模型系统获得管片拼装位置及横竖径的施工参数，并进行可视化进度、质量监控分析；在扫描安装在隧道管片上的RFID信息后， 所述BIM模型系统调用该隧道管片所对应的BIM模型，并绑定相应的管片基本信息，将管片施工过程中记录的各项数据源与BIM模型系统相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BIM模型系统实现对盾构法隧道施工进程进行参数化的仿真模拟；所述BIM模型系统通过第二RFID读写器和第二前端操作终端配合操作，对施工完成的管片进行质量检测；第二前端操作终端将信息以网络方式传输到第二后台服务器，BIM模型系统对隧道管片修补、渗漏水情况进行可视化描述，并配合拍摄的现场照片作为辅助； [0023] 所述运营管理子系统包括：
[0024] -第三前端操作终端，装载有健康监测模块、BIM模型系统、本地小型
时空数据库、第三RFID读写器、无线接收发送装置；所述第三RFID读写器用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码信息，该信息将管片生产、施工及历史健康监测信息紧密联系在一起；所述第三前端操作终端的无线接收发送装置包括无线网络模块WIFI模块、无线接收发送模块ZIGBEE模块；所述第三前端操作终端通过无线接收装置接收监测数据，然后通过第三RFID读写器读取管片信息，从而在本地小型时空数据库中搜索管片的生产、施工信息及历史健康监测信息；所述第三前端操作终端通过无线接收发送装置能够传送隧道地面上摄像头监控信息，从而通过地面及地下监测信息来对运营隧道的健康状况进行全面准确分析；所述第三前端操作终端通过BIM模型系统及健康监测模块进行时空数据信息的分析来确定运营隧道病虫害的情况；这样通过地下监测信息以及地面监控信息综合起来对该段运营隧道健康状况采用不变量分析技术进行分析；所述前段操作终端通过BIM模型系统获得的空间信息以及健康监测模块获得的时间序列信息融合在一起形成的时空数据信息并通过不变量分析技术来分析、确定运营隧道病虫害的情况； [0025] -第三后台服务器，包括时空数据库、装载有基于网页的远程管理系统、健康状况分级评估
专家系统、维修养护决策系统；所述时空数据库包括GIS信息、时间序列信息、BIM模型信息；GIS信息主要是运营隧道周边环境信息；时间序列信息主要是生产、施工以及历史运营监测信息，历史运营监测信息包括人工测量信息；BIM模型信息主要是建设时建立的理论模型在加上施工及运营期按监测信息修正的空间信息；GIS信息、时间序列信息、BIM模型信息三者的结合将运营隧道的环境、结构、理论有效地结合在一起，从而更加有效地对运营隧道健康进行分析；生产、施工、历史隧道运营维护健康信息的结合能够分析整个管片的演变过程；在第三后台服务器上将有众多运营隧道的健康监测信息，通过健康状况分级评估专家系统进行进一步分析，以便得出更加准确有效地分析结果；所述健康状况分级评估专家系统在获取多条隧道运营隧道健康监测的仪器设备信息、人工采集信息、周边环境信息的
基础上 结合历史数据而进行的分级评估以及预警报告；所述维修养护决策系统则是在健康状况分级评估专家系统提出的信息基础上结合养护标准做出该段隧道是否养护决策报告；所述第三后台服务器用以供企业管理人员通过网页浏览器实现对运营隧道健康监测信息的监控及分析；所述第三后台服务器的远程管理系统能够对其健康监测数据给出每月每季度病虫害健康监测报告。
[0026] 一种隧道全生命周期管理系统，所述系统包括：
[0027] 生产管理子系统，用于在隧道管片生产时，完成管片在生产流程各个阶段的质量检测；
[0028] 运输管理子系统，用于在管片运输过程中获取管片的位置信息； [0029] 施工管理子系统，用于在隧道施工过程中，记录的各项数据源与BIM模型相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BIM模型系统实现对盾构法隧道施工进程进行仿真模拟；
[0030] 运营管理子系统，用于获取各管片生产、施工及历史健康监测信息，并结合BIM模型分析来确定运营隧道的健康情况。
[0031] 作为本发明的一种优选方案，所述生产管理子系统包括：
[0032] -第一前端操作终端，包括生产检查系统、本地数据库和第一RFID读写器；所述第一前端操作终端用以供质量检查人员在管片生产的各个环节存贮检查数据，经审核人员审查通过后生成相应的电子报表；第一RFID读写器用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码信息；所述生产检查系统通过无线局域网实现本地数据库和第一后台服务器第一中心数据库的同步，同步内容包括检查数据和各类检查报表；所述生产检查系统包括以下模块：钢筋加工模块、骨架半成品抽查模块、钢筋骨架检查模块、钢模质量检查模块、混凝土浇筑检查模块、管片蒸养检查模块、外观尺寸检查模块、管片水养检查模块、管片检漏检查模块、水平拼装检查模块；检查方法为质量检查人员手持测量设备和第一前端操作终端，通过生产检查系统将检测数据存入本地数据库中； [0033] -第一后台服务器，包括第一中心数据库，并装载有基于网页的远程管理系统；企业管理人员通过网页浏览器访问第一后台服务器的第一中心数据库，实现对管片生产过程的监控；所述远程管理系统通过互联网实现用户远程对管片生产全生命周期数据和报表进行管理；所述第一RFID读写器通过无线局域网与第一后台服务器的第一中心数据库进行数据同步，并将编码数据通过无线射频写入RFID标签；所述扫描仪扫描完纸质报表后，通过本地网页浏览器经互联网上传至第一后台服务器远程管理系统；所述远程管理系统包括项目概况模块、计划管理模块、制作管理模块、材料管理模块、物流管理模块、智能分析模块、文件管理模块、后台管理模块和数据汇总模块；所述远程管理系统对管片生产的计划、制作、材料、物流进 行全生命周期的网站式管理和智能分析；所述智能分析模块实现对管片吊装强度的预测，从第一中心数据库中取出吊装强度、环境温度、蒸养时间、开吊时间历史数据；利用关联规则算法寻找吊装强度和环境温度、蒸养时间、开吊时间之间的关系；输入当前环境温度、蒸养时间、开吊时间数据；利用关联规则算法对当前所需的吊装强度做出预测。
[0034] 作为本发明的一种优选方案，所述施工管理子系统包括：
[0035] -第二前端操作终端，包括BIM模型系统、施工检查系统、第二RFID读写器；第二RFID读写器用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码信息；所述第二前端操作终端用以控制第二RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述第二RFID读写器调用管片相关数据，通过BIM模型系统实现三维仿真、可视化的数据整合分析、管理；
[0036] -第二后台服务器，包括第二中心数据库，并装载有BIM模型系统和施工检查系统；所述第二后台服务器连接所述第二前端操作终端，用以接收从第二前端操作终端将管片施工过程中的多维检查数据，并存储于所述第二中心数据库中；第二后台服务器还将设定数据通过网络传输到第二前端操作终端，进行基于BIM模型系统的监控和分析；所述施工检查系统包括进场检查模块、推进拼装模块、管片修补模块、质量管理模块和安全巡检模块；质量检查人员通过第二前端操作终端现场录入数据，以网络方式传送至第二中心数据库供BIM模型系统进行分析，并可生成相应电子报表；第二后台服务器上的施工检查系统还能对上传的电子报表进行统一浏览和管理；
[0037] 所述BIM模型系统支持盾构法隧道施工，通过BIM模型系统获得管片拼装位置及横竖径的施工参数，并进行可视化进度、质量监控分析；在扫描安装在隧道管片上的RFID信息后，所述BIM模型系统调用该隧道管片所对应的BIM模型，并绑定相应的管片基本信息，将管片施工过程中记录的各项数据源与BIM模型系统相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BIM模型系统实现对盾构法隧道施工进程进行参数化的仿真模拟；所述BIM模型系统通过第二RFID读写器和第二前端操作终端配合操作，对施工完成的管片进行质量检测；第二前端操作终端将信息以网络方式传输到第二后台服务器，BIM模型系统对隧道管片修补、渗漏水情况进行可视化描述，并配合拍摄的现场照片作为辅助。 [0038] 作为本发明的一种优选方案，所述运营管理子系统包括：
[0039] -第三前端操作终端，装载有健康监测模块、BIM模型系统、本地小型时空数据库、第三RFID读写器、无线接收发送装置；所述第三RFID读写器用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码信息，该信息将管片生产、施工及历史健康监测信息 紧密联系在一起；所述第三前端操作终端的无线接收发送装置包括无线网络模块WIFI模块、无线接收发送模块ZIGBEE模块；所述第三前端操作终端通过无线接收装置接收监测数据，然后通过第三RFID读写器读取管片信息，从而在本地小型时空数据库中搜索管片的生产、施工信息及历史健康监测信息；所述第三前端操作终端通过无线接收发送装置能够传送隧道地面上摄像头监控信息，从而通过地面及地下监测信息来对运营隧道的健康状况进行全面准确分析；所述第三前端操作终端通过BIM模型系统及健康监测模块进行时空数据信息的分析来确定运营隧道病虫害的情况；这样通过地下监测信息以及地面监控信息综合起来对该段运营隧道健康状况采用不变量分析技术进行分析；所述前段操作终端通过BIM模型系统获得的空间信息以及健康监测模块获得的时间序列信息融合在一起形成的时空数据信息并通过不变量分析技术来分析、确定运营隧道病虫害的情况； [0040] -第三后台服务器，包括时空数据库、装载有基于网页的远程管理系统、健康状况分级评估专家系统、维修养护决策系统；所述时空数据库包括GIS信息、时间序列信息、BIM模型信息；GIS信息主要是运营隧道周边环境信息；时间序列信息主要是生产、施工以及历史运营监测信息，历史运营监测信息包括人工测量信息；BIM模型信息主要是建设时建立的理论模型在加上施工及运营期按监测信息修正的空间信息；GIS信息、时间序列信息、BIM模型信息三者的结合将运营隧道的环境、结构、理论有效地结合在一起，从而更加有效地对运营隧道健康进行分析；生产、施工、历史隧道运营维护健康信息的结合能够分析整个管片的演变过程；在第三后台服务器上将有众多运营隧道的健康监测信息，通过健康状况分级评估专家系统进行进一步分析，以便得出更加准确有效地分析结果；所述健康状况分级评估专家系统在获取多条隧道运营隧道健康监测的仪器设备信息、人工采集信息、周边环境信息的基础上结合历史数据而进行的分级评估以及预警报告；所述维修养护决策系统则是在健康状况分级评估专家系统提出的信息基础上结合养护标准做出该段隧道是否养护决策报告；所述第三后台服务器用以供企业管理人员通过网页浏览器实现对运营隧道健康监测信息的监控及分析；所述第三后台服务器的远程管理系统能够对其健康监测数据给出每月每季度病虫害健康监测报告。
[0041] 作为本发明的一种优选方案，所述运输管理子系统用以在管片装车过程中，通过第四RFID读写器获取管片对应RFID标签的信息；运输车辆上设有RFID读写器，能实时获取运输车辆内的RFID标签；
[0042] 同时根据车辆的GPS定位模块获取车辆信息，进行获取管片在运输过程中的位置信息。
[0043] 一种利用上述隧道全生命周期管理系统的管理方法，所述管理方法包括如下步骤：
[0044] 生产管理子系统在隧道管片生产时，完成管片在生产流程各个阶段的质量检测； [0045] 运输管理子系统在管片运输过程中获取管片的位置信息；
[0046] 施工管理子系统在隧道施工过程中，记录的各项数据源与BIM模型相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BIM模型系统实现对盾构法隧道施工进程进行仿真模拟； [0047] 运营管理子系统获取各管片生产、施工及历史健康监测信息，并结合BIM模型分析来确定运营隧道的健康情况。
[0048] 本发明的有益效果在于：本发明提出的隧道全生命周期管理系统及方法，可在隧道管片生产、运输、隧道施工、隧道运营各个阶段对隧道全生命周期进行监控管理，提高监控效率。
[0049] 在管片生产过程中，本发明以一种基于Web的手段对隧道管片生产过程进行监控、分析，能够实时、快速了解生产进程和质量，辅助进行科学、有效的生产管理；通过本发明系统实现生产检查的无纸化、网络化操作，极大增加了施工质检人员的工作效率；本发明系统只要对检查项目进行更新，还可用于隧道施工和运维阶段，增加了系统的可移植性和可重用性。
[0050] 在管片施工过程中，本发明以一种基于BIM的仿真模拟的手段对盾构法隧道施工过程进行仿真模拟、监控、分析，能够直观、形象了解施工进程和质量，辅助进行科学、有效的施工管理；通过本发明系统实现施工检查的无纸化、网络化、可视化操作，极大增加了施工质检人员的工作效率；本发明系统只要对检查项目进行更新，还可用于隧道施工完成后的运维，增加了系统的可移植性和可重用性。
[0051] 在管片运营维护过程中，本发明可将隧道建设初期的管片生产及施工信息与运营维护的信息一起进行分析，从而克服已有运营隧道维护健康监测管理系统及方法出现的缺陷。
附图说明
[0052] 图1为本发明隧道全生命周期管理系统的组成示意图。
[0053] 图2为本发明隧道全生命周期管理方法的
流程图。图3为生产管理系统的组成示意图。
图4为施工管理系统的组成示意图。
图5为运营管理系统的组成示意图。
具体实施方式
[0054] 下面结合附图详细说明本发明的优选
实施例。
[0055] 实施例一
[0056] 请参阅图1，本发明揭示了一种隧道全生命周期管理系统，所述系统包括：生产管理系统10、运输管理系统20、施工管理系统30、运营管理系统40。
[0057] 生产管理系统10用于在隧道管片生产时，完成管片在生产流程各个阶段的质量检测；运输管理系统20用于在管片运输过程中获取管片的位置信息；施工管理系统30用于在隧道施工过程中，记录的各项数据源与BIM模型相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BIM模型系统实现对盾构法隧道施工进程进行仿真模拟；运营管理系统40用于获取各管片生产、施工及历史健康监测信息，并结合BIM模型分析来确定运营隧道的健康情况。以下对各个系统分别介绍。
[0058] 【生产管理系统】
[0059] 请参阅图3，所述生产管理系统包括：若干RFID标签101、一个或多个RFID读写器102、一个或多个前端操作终端103、后台服务器104、一个或多台访问终端105。 [0060] RFID标签101设置于隧道管片上，用以存储对应管片编码信息。RFID读写器102用以向所述RFID标签101写入管片编码信息，还可以从所述RFID标签101读取管片编码信息。RFID读写器102也可以作为前端操作终端103的一部分，但RFID读写器102可以与前端操作终端103的主体部分分离设置。
[0061] 前端操作终端103装载有生产检查系统106；所述前端操作终端103连接RFID读写器102用以控制RFID读写器102向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述RFID读写器102调用管片相关数据。
[0062] 后台服务器104包括中心数据库107，并装载有远程管理系统108；所述后台服务器104连接所述前端操作终端103，用以接收从前端操作终端103输出的管片生产过程中的多维检查数据和报表文件，并存储于所述中心数据库107中；后台服务器104远程管理系统108可以由访问终端105通过互联网访问，对管片生产过程进行实时监控和分析。 [0063] 所述生产检查系统106包括以下模块：钢筋加工模块、骨架半成品抽查模块、钢筋骨架检查模块、钢模质量检查模块、混凝土浇筑检查模块、管片蒸养检查模块、外观尺寸检查模块、管片水养检查模块、管片检漏检查模块、水平拼装检查模块等；检查方法为质量检查人员手持测量设备和前端操作终端，通过生产检查系统将检测数据存入本地数据库中。 [0064] 所述远程管理系统108包括项目概况模块、计划管理模块、制作管理模块、材料管理模块、物流管理模块、智能分析模块、文件管理模块、后台管理模块和数据汇总模块；远程管理系统108对中心数据库107中数据进行处理，以图表形式输出。所述远程管理系统对管片生产的计划、制作、材料、物流进行全生命周期的网站式管理和智能分析。所述智能分析模块实现对管片吊装强度的预测，从中心数据库107中取出吊装强度、环境温度、蒸养时间、开吊时间历史数据；利用关联规则算法寻找吊装强度和环境温度、蒸养时间、开吊时间之间 的关系；输入当前环境温度、蒸养时间、开吊时间数据；利用关联规则算法对当前所需的吊装强度做出预测。对管片生产过程中一些难点，例如钢筋强度检测、材料使用优化、吊装强度判断等，通过对数据的计算和规律挖掘，可以实现智能分析效果。 [0065] 实例中，前端操作终端103通过采用Windows
操作系统，附带拍照功能的
平板电脑实现；RFID读写器102可采用CSL超高频手持终端通过ISO/IEC18000协议来与对安装在隧道管片上的RFID标签进行读写操作；后台服务器104、前端操作终端103之间通过无线局域网ISO/IEC8802.11协议实现数据的传输；后台服务器104、访问终端105之间通过互联网实现数据的传输。
[0066] 以上介绍了本发明基于Web的隧道管片生产管理系统，本发明在揭示上述管理系统的同时，还揭示一种基于Web的隧道管片生产管理方法，所述生产管理方法包括： [0067] 步骤一、使用远程管理系统制定生产计划；
[0068] 步骤二、使用前端操作终端生产检查系统下载生产计划；
[0069] 步骤三、使用生产检查系统对生产的每个阶段进行质量检测，经审核生成每个阶段的检查报表；
[0070] 步骤四、后台服务器接收前端操作终端的同步数据，存储于中心数据库中； [0071] 步骤六、在隧道管片上设置RFID标签，通过RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息；
[0072] 步骤七、远程管理系统调用中心数据库数据进行统一图表展示；对管片生产生命周期进行一站式管理；
[0073] 步骤八、通过RFID读写器扫描管片上的RFID芯片进行吊装、运输阶段管片实物的快速识别和分拣管理；
[0074] 步骤九、通过远程管理系统完成管片的出厂记录手续。
[0075] 所述生产管理方法具体包括如下步骤：
[0076] 步骤S11、通过远程管理系统制定生产计划；
[0077] 步骤S12、在前端操作终端上打开软件系统界面，下载计划，产生操作工序和流程； [0078] 步骤S13、生产各阶段质量检查；
[0079] 步骤S14、判断是否合格，若合格，转向步骤S6，否则转让步骤S5； [0080] 步骤S15、利用前端操作终端将调用BIM模型系统，对需要修补的管片进行可视化定位；
[0081] 步骤S16、将检查结果上传至所述中心数据库；
[0082] 步骤S17、管片上RFID芯片和管片生产数据库进行绑定；
[0083] 步骤S18、利用远程管理系统对管片生产生命周期进行监控和分析。 [0084] 【运输管理系统】
[0085] 所述运输管理系统20用以在管片装车过程中，通过第四RFID读写器获取管片对应RFID标签的信息；运输车辆上设有RFID读写器，能实时获取运输车辆内的RFID标签；同时根据车辆的GPS定位模块获取车辆信息，进行获取管片在运输过程中的位置信息。 [0086] 【施工管理系统】
[0087] 请参阅图4，所述施工管理系统包括若干RFID标签301、一个或多个RFID读写器302、一个或多个前端操作终端303、后台服务器304。
[0088] RFID标签301设置于隧道管片上，用以存储对应管片编码信息。RFID读写器302用以向所述RFID标签301写入管片编码信息，还可以从所述RFID标签301读取管片编码信息。RFID读写器302也可以作为前端操作终端303的一部分，但RFID读写器302可以与前端操作终端303的主体部分分离设置。
[0089] 前端操作终端303、后台服务器304均装载有BIM模型系统305和施工检查系统306。所述前端操作终端303连接RFID读写器302用以控制RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述RFID读写器302调用管片相关数据，通过BIM模型系统305实现三维仿真、可视化的数据整合分析、管理。
[0090] 后台服务器304包括中心数据库307，并装载有BIM模型系统305和施工检查系统306；所述后台服务器304连接所述前端操作终端303，用以接收从前端操作终端303将管片施工过程中的多维检查数据，并存储于所述中心数据库307中；后台服务器304还将设定数据通过网络传输到前端操作终端，进行基于BIM模型系统305的监控和分析。 [0091] 所述BIM模型系统305支持盾构法隧道施工，通过BIM模型获得管片拼装位置及横竖径的施工参数，并进行可视化进度、质量监控分析；在扫描安装在隧道管片上的RFID信息后，所述BIM模型系统调用该隧道管片所对应的BIM模型，并绑定相应的管片基本信息，将管片施工过程中记录的各项数据源与BIM模型相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BIM模型系统实现对盾构法隧道施工进程进行参数化的仿真模拟；所述BIM模型系统通过RFID读写器和前端操作终端配合操作，对施工完成的管片进行质量检测；前端操作终端将信息以网络方式传输到后台服务器，BIM模型系统对隧道管片修补、渗漏水情况进行可视化描述，并配合拍摄的现场照片作为辅助。
[0092] 施工检查系统306包括以下模块：进场检查模块、推进拼装模块、管片修补模块、质量管理模块和安全巡检模块。质量检查人员通过前端操作终端现场录入数据，以网络方式传送 至中心数据库供BIM模型系统进行分析，并可生成相应电子报表；后台服务器上的施工检查系统还能对上传的电子报表进行统一浏览和管理。
[0093] 本实例中，前端操作终端303通过采用Windows操作系统，附带拍照功能的平板电脑实现；RFID读写器302可采用CSL超高频手持终端通过ISO/IEC18000协议来与对安装在隧道管片上的RFID标签进行读写操作；后台服务器304、前端操作终端303之间通过无线局域网ISO/IEC8802.11协议实现数据的传输。
[0094] 以上介绍了本发明基于BIM的盾构法隧道施工管理系统，本发明在揭示上述管理系统的同时，还揭示一种基于BIM的盾构法隧道施工管理方法，所述施工管理方法包括： [0095] 步骤一、在隧道管片上设置RFID标签，RFID标签中存储有对应管片编码信息； [0096] 步骤二、通过RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息； [0097] 步骤三、通过RFID读写器从所述RFID标签读取管片编码信息； [0098] 步骤四、通过前端操作终端控制RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息，并控制所述RFID读写器调用管片相关数据；
[0099] 步骤五、后台服务器接收从前端操作终端将管片施工过程中的多维检查数据，并存储于所述中心数据库中；后台服务器将设定数据通过网络传输到前端操作终端，进行基于BIM模型系统的监控和分析。BIM模型系统获取RFID读写器读取的管片编码信息，调用该隧道管片所对应的BIM模型，并绑定相应的管片基本信息，将管片施工过程中记录的各项数据源与BIM模型相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BIM模型系统实现对盾构法隧道施工进程进行仿真模拟。
[0100] 所述施工管理方法具体包括如下步骤：
[0101] 步骤S30、在隧道管片上设置RFID标签，RFID标签中存储有对应管片编码信息；通过RFID读写器向所述RFID标签写入管片编码信息；
[0102] 步骤S31、在前端操作终端上打开软件系统界面，产生操作工序和流程； [0103] 步骤S32、RFID读写器扫描RFID标签，识别进场管片信息，进行进场检查，即检查管片外观、尺寸等是否满足设计指标和图纸；
[0104] 步骤S33、盾构推进和管片拼装质量检查，即生成同步注浆记录、盾构推进过程记录和盾构推进
姿态报表；
[0105] 步骤S34、判断是否合格，若合格，转向步骤S6，否则转让步骤S5； [0106] 步骤S35、利用前端操作终端或和后台服务器将隧道施工中注浆参数、推进参数、盾构姿态及轴线参数与BIM模型系统相结合，然后RFID读写器扫描管片RFID标签，在BIM模型 中搜索获得实际施工中注浆参数、推进参数、盾构姿态及轴线参数来在模型中进行仿真分析，进一步验证施工参数的合理性；
[0107] 步骤S36、将检查结果上传至所述中心数据库；
[0108] 步骤S37、利用前端操作终端或和后台服务器调用BIM模型系统对隧道管片施工中注浆参数、推进参数、盾构姿态及轴线参数进行指导，即通过RFID读写器扫描管片RFID标签，在BIM模型中搜索，将相关数据存入模型中仿真；
[0109] 步骤S38、将分析结果上传至中心服务器。
[0110] 【运营管理系统】
[0111] 请参阅图5，所述运营管理系统包括RFID标签403、前端操作终端405、后台服务器406；前端操作终端405装载有健康监测模块408、BIM模型系统、本地小型时空数据库、RFID读写模块404、无线接收发送装置402；后台服务器406包括健康监测时空数据库409、装载有基于网页的远程管理系统410、健康状况分级评估专家系统411、维修养护决策系统412。
[0112] RFID标签403放置在隧道管片上，用于储存对于管片生产、施工及历史健康监测编码信息。以下着重介绍前端操作终端及后台服务器的组成及工作方式。 [0113] 如图5所示，前端操作终端405主要包括健康监测模块408、BIM模型系统、本地小型时空数据库、RFID读写模块404、无线接收发送装置402；前端操作终端405还通过无线接收发送装置402连接监测仪器设备401，获取监测仪器设备401监测的信息。RFID读写器402可以作为前端操作终端403的一部分，但RFID读写器402可以与前端操作终端403的主体部分分离设置。当然，前端操作终端403也可以不包括RFID读写器402。 [0114] 所述RFID读写器404用以向所述RFID标签写入管片编码信息，从所述RFID标签读取管片编码信息，该信息将管片生产、施工及历史健康监测信息紧密联系在一起。所述前端操作终端405的无线接收发送装置402包括无线网络模块WIFI、无线接收发送模块ZIGBEE模块；所述前端操作终端405通过无线接收装置402接收监测数据，然后通过RFID读写器404读取管片信息，从而在本地小型时空数据库中搜索管片的生产、施工信息及历史健康监测信息。所述前端操作终端405通过无线接收发送装置402还能够传送隧道地面上摄像头监控信息，无线接收发送装置与运营隧道的监测仪器设备相连，获得运营隧道周围环境信息，从而通过地面及地下监测信息来对运营隧道的健康状况进行全面准确分析。所述前端操作终端405通过BIM模型及健康监测模块408进行时空数据信息的分析来确定运营隧道病虫害的情况。这样通过地下监测信息以及地面监控信息综合起来对该段运营隧道健康状况采用日本NEC开发的新方法“不变量分析技术”进行分析；所述前段操作终端通过BIM模型获得的空间信息 以及健康监测模块获得的时间序列信息融合在一起形成的时空数据信息并通过不变量分析技术来分析、确定运营隧道病虫害的情况。 [0115] 后台服务器406主要包括健康监测时空数据库409、装载有基于网页的远程管理系统410、健康状况分级评估专家系统411、维修养护决策系统412；用户可以通过访问终端
407访问后台服务器406。
[0116] 所述健康监测时空数据库409包括GIS信息、时间序列信息、BIM模型信息；GIS信息主要是运营隧道周边环境信息；时间序列信息主要是生产、施工以及历史运营监测信息，历史运营监测信息包括人工测量信息；BIM模型信息主要是建设时建立的理论模型在加上施工及运营期按监测信息修正的空间信息；GIS信息、时间序列信息、BIM模型信息三者的结合将运营隧道的环境、结构、理论有效地结合在一起，从而更加有效地对运营隧道健康进行分析；生产、施工、历史隧道运营维护健康信息的结合能够分析整个管片的演变过程。 [0117] 在后台服务器406上将有众多运营隧道的健康监测信息，对于前端操作终端405分析的结论在后台服务器406大量同等类似运营隧道健康监测信息基础上通过健康状况分级评估专家系统411进行进一步分析，以便得出更加准确有效地分析结果。所述健康状况分级评估专家系统411在获取多条隧道运营隧道健康监测的监测仪器设备401监测的信息、人工采集信息、周边环境信息的基础上结合历史数据而进行的分级评估以及预警报告。 [0118] 所述维修养护决策系统412则是在健康状况分级评估专家系统提出的信息基础上结合养护标准做出该段隧道是否养护决策报告。所述后台服务器406用以供企业管理人员通过网页浏览器实现对运营隧道健康监测信息的监控及分析。所述后台服务器406的远程管理系统410能够对其健康监测数据给出每月每季度病虫害健康监测报告。 [0119] 以上介绍了本发明基于BIM的运营隧道维护健康监测管理系统的组成，本发明在揭示上述管理系统的同时，还揭示所述基于BIM的运营隧道维护健康监测管理系统的管理方法，该管理方法具体包含以下步骤：
[0120] 步骤S40、巡检人员通过运程运营隧道健康监测系统新建巡检计划，数据上传至后台服务器；
[0121] 步骤S41、前端操作终端通过无线网络从后台服务器下载巡检计划，在BIM模型上标注本次巡检需要重点关注的位置和巡检流程；
[0122] 步骤S42、按巡检流程，巡检人员巡检运营隧道病虫害状况，并在巡检过程中通过无线接收发送装置获得仪器监测信息；
[0123] 步骤S43、巡检人员在巡检过程中通过RFID读写模块以及BIM模型获得所处位置、管 片历史健康监测信息、管片生产及施工信息；
[0124] 步骤S44、巡检人员对于无法通过监测仪器获得的隧道病虫害信息则通过两种方法进行检测：一、通过前端操作终端上运行软件在BIM模型上进行标注；二、通过前端操作终端的拍照功能进行图像拍摄；
[0125] 步骤S45、巡检人员在检测过程出现病虫害位置通过无线接收发送装置调用该位置地面上的周边环境进行初步病虫害分析；
[0126] 步骤S46、前端操作终端通过获得的众多信息利用数据分析模块对该位置运营隧道病虫害状况进行进一步分析判断；
[0127] 步骤S47、前端操作终端通过BIM模型、虚实技术实现模块对获得的信息进行深层次分析判断；
[0128] 步骤S48、在S5、S6、S7各步运行条件下，前端操作终端给出当前隧道位置病虫害判定结论及预警报告。
[0129] 步骤S49、在巡检结束后，后台服务器根据监测仪器设备1检测信息、人工检测信息、周围环境、众多运营隧道健康监测信息基础上，利用健康状况分级评估专家系统给出该运营隧道
接口状况的评估及预警报告；
[0130] 步骤S410、在健康状况评估及预警报告基础上，根据运营隧道养护标准给出该运营隧道是否维修养护的决策报告。
[0131] 本发明还揭示一种利用上述隧道全生命周期管理系统的管理方法，所述管理方法包括如下步骤：
[0132] 【生产管理步骤】生产管理系统在隧道管片生产时，完成管片在生产流程各个阶段的质量检测；
[0133] 【运输管理步骤】运输管理系统在管片运输过程中获取管片的位置信息； [0134] 【施工管理步骤】施工管理系统在隧道施工过程中，记录的各项数据源与BIM模型相关联，通过实时的数据同步操作，能够通过BIM模型系统实现对盾构法隧道施工进程进行仿真模拟；
[0135] 【运营管理步骤】运营管理系统获取各管片生产、施工及历史健康监测信息，并结合BIM模型分析来确定运营隧道的健康情况。
[0136] 以上各步骤的具体实现过程可参考以上有关系统组成的描述，这里不做赘述。 [0137] 综上所述，本发明提出的隧道全生命周期管理系统及方法，可在隧道管片生产、运输、隧道施工、隧道运营各个阶段对隧道全生命周期进行监控管理，提高监控效率。 [0138] 这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
