CN110610025A - 全息智能隧道监控***及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了全息智能隧道监控***，包括可视化服务层、数据服务层、支撑服务层和数据库服务层；可视化服务层用于向支撑服务层和数据服务层发送请求并获取支撑服务层根据请求作出的响应和数据库服务层中的数据，然后对作出的响应及获取的数据进行展示；支撑服务层用于接收可视化服务层的请求，并根据请求获取数据服务层中的数据并对数据作出相应的分析处理，然后将分析处理后的数据发送至可视化服务层进行展示；数据库服务层用于数据服务层中的数据进行存储和访问；数据服务层用于给可视化服务层和支撑服务层提供隧道监控提供基础数据。本发明可对隧道工程整个生命周期过程发生的数据进行展示及监控，以实现全生命周期、全信息和全可视化的监控。
Description
技术领域
本发明涉及隧道监控技术领域，具体涉及一种全息智能隧道监控***及其方法。
背景技术
地球因交通发达被誉为地球村，交通中不可避免就有隧道，随着交通的快速发展，隧道的数量不断增加，不管是城市轨道交通还是高速公路均有隧道，相应的隧道结构工程、设备维护数量及运行维护工作强度也在不断增长。隧道从设计、建设到维护整个生命周期涉及到多个方面数据及信息的流动。这些数据都挂关乎到隧道的生命周期及运维。
目前，现今的隧道设计和施工领域，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***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。
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。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***具有十分重要的实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全息智能隧道监控***及其方法，该***可对隧道工程整个生命周期过程发生的数据进行展示及监控，以实现全生命周期、全信息和全可视化的监控。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
全息智能隧道监控***，包括可视化服务层、数据服务层、支撑服务层和数据库服务层；
所述可视化服务层用于向支撑服务层和数据服务层发送请求并获取支撑服务层根据请求作出的响应和数据库服务层中的数据，然后对作出的响应及获取的数据进行展示；
所述支撑服务层用于接收可视化服务层的请求，并根据请求获取数据服务层中的数据并对数据作出相应的分析处理，然后将分析处理后的数据发送至可视化服务层进行展示；
所述数据库服务层用于数据服务层中的数据进行存储和访问；
所述数据服务层用于给可视化服务层和支撑服务层提供隧道监控提供基础数据。
进一步地，所述数据库服务层包括分布式数据库、时空数据库和内存数据库；
所述分布式数据库用于存储隧道设计、建设和运维全阶段的所有数据；
所述时空数据库用于存储时空数据；
所述内存数据库用于***运行是存储运行的指令。
进一步地，所述支撑服务层包括基于Hadoop和spark的大数据平台、BIM渲染引擎和基于容器化的微服务；
基于Hadoop和spark的大数据平台是构建统一的数据局存储体系、数据建模和数据处理中心，用于接收可视化服务层的请求并根据请求对数据服务层提供的数据进行分析处理；
BIM渲染引擎用于基于BIM模型建立的隧道模型进行渲染；
基于容器化的微服务用于以容器为载体构建微服务，为可视化服务层提供容器服务。
进一步地，所述数据服务层包括设计阶段数据、建设阶段数据、竣工交付数据和运维阶段数据。
进一步地，所述可视化服务层包括BIM模型展示、BIM模型查询、数据可视化展示和虚拟现实体验；
BIM模型展示用于展隧道的设计、建设和运维阶段内隧道的展示；
BIM模型查询用于查询隧道内的模型及所在位置；
数据可视化展示用于将数服务层进行显示；
虚拟现实体验用于提供沉浸式的用户体验。
本发明还提供了一种全息智能隧道监控方法，包括：
(1)全信息监控
基于BIM模型建立隧道从设计阶段、建设阶段和运维阶段中所覆盖的全数字的信息模型，能够将隧道工程在全生命周期中各个不同阶段的工程信息、过程信息和资源信息集成在一个隧道模型中，被各个参与方使用；
(2)全生命周期监控
基于BIM模型建立隧道设计阶段、建设阶段和运维阶段中所覆盖的全过程的信息模型，并结合设计阶段、建设阶段和运维阶段中所涉及的过程化数据和时空数据以实现全生命周期监控；
(3)全可视化监控
基于BIM模型的隧道建模，包括设计阶段、建设阶段和运维阶段的可视化模型展示及查询，还可与虚拟现设备连接，实现沉浸式用户体验。
进一步地，所述全信息监控是指基于BIM的设计协同、建设管理以及运维管理实现全生命周期的价值走向，从设计阶段到建设阶段，最后到运维阶段所有数据的移交；以及基于hadoop和spark的大数据平台将隧道的多个维度的数据进行全方位的监测和响应，并且还与时间数据相关联。
本发明具有以下有益效果：
(1)通过BIM模型数字平台的建设，将从设计到建设再到后期运维过程串联起来，实现数据的流动和走向；
(2)通过时空数据库和分布式数据库建构基于隧道的海量多维度数据，并且各阶段交付采用一套数字化信息***，区别于传统资质验收和竣工交付成果，在***中包含交付文档，图纸，资料和相关数据全过程的信息，完成数字化隧道的建设；
(3)可视化利用BIM技术实现全三维展示，三维模型细化到设备组件，包含土建，机电，管线等专业数据，同时可以解决隐蔽工程模型的创建，做到隧道全可视；
附图说明
图1为本发明的***的结构示意图。
具体实施方式
本实施例提供的全息智能隧道监控***，所述全息是指全生命期周期、全信息和全可视化。全生命周期是指隧道从设计开始到后期工作运维整个周期的监控；全信息是指从隧道设计开始到后期运维的整个周期内的产生所有信息；全可视化是指从隧道设计开始到后期运维的整个周期内均可看，并且可与虚拟现实结合实现沉浸式体验。
如图1所示，本实施例所述的全息智能隧道监控***包括可视化服务层、数据服务层、支撑服务层和数据库服务层。
所述可视化服务层用于向支撑服务层和数据服务层发送请求，并获取支撑服务层根据请求作出的响应和数据服务层中数据，然后对作出的响应以及相关数据进行展示，所述展示可为视频展示、模型展示和沉浸式展示。为实现上述展示所述可视化服务层包括BIM模型展示、BIM模型查询、数据可视化展示和虚拟现实体验，所述BIM模型展示是基于支撑服务层中的所述BIM模型所作出关于隧道模型进行展示，所述隧道模型不仅包括可见模型还包括隐蔽工程进行展示，因此所述隧道模型是由不同的子模型组合而成，所述BIM模型查询是用于查询所述子模型所在位置，查询可通过输入关键字，如子模型名称、型号甚至厂商名字等，也已直接通过鼠标等输入装置直接点击所述子模型获取子模型的信息。所述数据可视化展示用于将数据服务层的数据进行展示，所述数据可视化展示可通过数据处理、图文以及BI工具等结合实现图文展示，便于展示。所述虚拟现实体验是基于VR(虚拟现实)、AR(增强现实)和混合现实(MR)等技术实现沉浸式用户体验，与现有的虚拟现实设备连接，创造出全感沉浸体验，可应用于隧道应急模拟演练，包括故灾害情景模拟、应急现场处置、协调调度训练、事故演变导调、演练效果评估等功能。建立应急演练场景库，实现对各类事件、设备状态、车流、烟气流动等的实时模拟，提供高沉浸感的交互式模拟演练。
所述支撑服务层用于接收可视化服务层的请求，并根据请求获取数据服务层中的数据并对数据作出相应的分析处理，然后将分析处理后的数据发送至可视化服务层进行展示；它包括基于hadoop和spark的大数据平台、BIM渲染引擎和基于容器化的额微服务；基于hadoop和spark的大数据平台是构建统一的数据局存储体系、数据建模和数据处理中心，用于接收可视化服务层的请求并根据请求对数据服务层提供的数据进行分析处理；统一的数据管理监控体系，保障***的稳定运行，并且有数据服务层的支撑，构建统一的应用中心，以满足不同的需求，体现数据的价值。BIM渲染引擎用于基于BIM模型建立的隧道模型进行渲染；对BIM模型建设的子模型进行渲染，使其可达到真实感。基于容器化的微服务用于以容器为载体构建微服务，为可视化提供服务层提供容器服务，即每个容器承载一个服务(只运行一个进程)，同时运行多个容器，就能模拟出复杂的微服务构架，容器之间可以快速组合重构，形成更大的***，以实现高效操作和灵活性部署。
所述数据库服务层用于数据服务层中的数据进行存储和访问；它包括设计阶段数据、建设阶段数据、竣工交付数据和运维阶段数据，并且所有数据均以数据化进行斜接，以实现过程数字化和多专业数字化，过程数字化是指从设计阶段数据到运维阶段数据之间的过度以及衔接，以实现全过程的数字化数据信息，所述多专业数字化是指电力专业、给排水专业、机电专业、通信专业等隧道建设工程涉及到的专业数据。
所述数据服务层用于给可视化服务层和支撑服务层提供隧道监控提供基础数据。它包括分布式数据库、时空数据库和内存数据库；所述分布式数据库用于存储隧道设计、建设和运维全阶段的所有数据，包括过程数据和专业数据；所述时空数据库用于存储时空数据；时空数据包括时间信息数、空间信息数据和属性信息数据。所述内存数据库用于***运行是存储运行的指令。
使用时，本实施例的全息智能隧道监控方法包括(1)全信息监控、(2)全生命周期监控和(3)全可视化监控。
(1)全信息监控
基于BIM模型建立隧道从设计阶段、建设阶段和运维阶段中所覆盖的全数字的信息模型，能够将隧道工程在全生命周期中各个不同阶段的工程信息、过程信息和资源信息集成在一个隧道模型中，方便被各个参与方使用。并通过BIM模型建模以及真实场景的渲染所具有的真实信息，为工程设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型，使该模型达到设计施工的一体化，各专业协同工作，从而降低了工程生产成本。
本实施例提供的全信息监控可BIM的设计协同、建设管理以及运维管理实现全生命周期的价值走向，从设计阶段到建设阶段，最后到运维阶段所有数据的移交，确保数据价值在全生命过程中的顺序流动，做到数据全过程的采集，保存，清洗，分析，价值应用。同时在移交数据过程中全部以数字化作为斜接，以实现数字建设全覆盖，将全过程中的所有信息和涉及资源全部通过现有的手段，如扫描、录音、拷贝等手段实现数字化信息转换及保存。
本实施例还基于hadoop和spark的大数据平台将隧道的多个维度的数据进行全方位的监测和响应。比如：结构健康，运行数据，隧道环境数据，隧道车辆数据，隧道周边路网数据，隧道运维维保数据，隧道事故处理数据等；通过大数据平台的建设，整合多维度的数据，提供实时和离线数据计算，提供多维度的实时响应。同时还关联了是时空数据，时空数据由于其所在空间的空间实体和空间现象在时间、空间和属性三个方面的固有特征，呈现出多维、语义、时空动态关联的复杂性。所涉及的过程化数据、专业化数据和时间数据均均做到隧道信息的透明可视吧，并且本实施例还可记载数据的变化，做到数据可追溯。
(2)全生命周期监控
基于BIM模型建立隧道设计阶段、建设阶段和运维阶段中所覆盖的全过程的信息模型，并结合设计阶段、建设阶段和运维阶段中所涉及的过程化数据和时空数据以实现全生命周期监控。其中设计阶段、建设阶段和运维阶段之间的数据信息通过数字交付作为衔接，完成一个周期的延续。
(3)全可视化监控
基于BIM模型的隧道建模，包括设计阶段、建设阶段和运维阶段的可视化模型展示及查询，还可与虚拟现设备连接，实现沉浸式用户体验。所述BIM模型包括隧道建设所需的所有子模型，包括隧道内部结构以及安装在隧道的各种专业设备，实现三维、直观的展示隧道内部结构。同时还能实现隐蔽工程的可视化展示，如给排水结构、通信设备结构等，通过查询功能还可实现快速定位和查找隧道模型。所述沉浸式用户体验是基于VR(虚拟现实)、AR(增强现实)和混合现实(MR)等技术实现沉浸式用户体验，与现有的虚拟现实设备连接，创造出全感沉浸体验，可应用于隧道应急模拟演练，包括故灾害情景模拟、应急现场处置、协调调度训练、事故演变导调、演练效果评估等功能。建立应急演练场景库，实现对各类事件、设备状态、车流、烟气流动等的实时模拟，提供高沉浸感的交互式模拟演练。
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.全息智能隧道监控***，其特征在于：包括可视化服务层、数据服务层、支撑服务层和数据库服务层；
所述可视化服务层用于向支撑服务层和数据服务层发送请求并获取支撑服务层根据请求作出的响应和数据库服务层中的数据，然后对作出的响应及获取的数据进行展示；
所述支撑服务层用于接收可视化服务层的请求，并根据请求获取数据服务层中的数据并对数据作出相应的分析处理，然后将分析处理后的数据发送至可视化服务层进行展示；
所述数据库服务层用于数据服务层中的数据进行存储和访问；
所述数据服务层用于给可视化服务层和支撑服务层提供隧道监控提供基础数据。
2.根据权利要求1所述的全息智能隧道监控***，其特征在于：所述数据库服务层包括分布式数据库、时空数据库和内存数据库；
所述分布式数据库用于存储隧道设计、建设和运维全阶段的所有数据；
所述时空数据库用于存储时空数据；
所述内存数据库用于***运行是存储运行的指令。
3.根据权利要求1所述的全息智能隧道监控***，其特征在于：所述支撑服务层包括基于Hadoop和spark的大数据平台、BIM渲染引擎和基于容器化的微服务；
基于Hadoop和spark的大数据平台是构建统一的数据局存储体系、数据建模和数据处理中心，用于接收可视化服务层的请求并根据请求对数据服务层提供的数据进行分析处理；
BIM渲染引擎用于基于BIM模型建立的隧道模型进行渲染；
基于容器化的微服务用于以容器为载体构建微服务，为可视化服务层提供容器服务。
4.根据权利要求1所述的全息智能隧道监控***，其特征在于：所述数据服务层包括设计阶段数据、建设阶段数据、竣工交付数据和运维阶段数据。
5.根据权利要求1所述的全息智能隧道监控***，其特征在于：所述可视化服务层包括BIM模型展示、BIM模型查询、数据可视化展示和虚拟现实体验；
BIM模型展示用于展隧道的设计、建设和运维阶段内隧道的展示；
BIM模型查询用于查询隧道内的模型及所在位置；
数据可视化展示用于将数服务层进行显示；
虚拟现实体验用于提供沉浸式的用户体验。
6.一种全息智能隧道监控方法，其特征在于包括：
(1)全信息监控
基于BIM模型建立隧道从设计阶段、建设阶段和运维阶段中所覆盖的全数字的信息模型，能够将隧道工程在全生命周期中各个不同阶段的工程信息、过程信息和资源信息集成在一个隧道模型中，被各个参与方使用；
(2)全生命周期监控
基于BIM模型建立隧道设计阶段、建设阶段和运维阶段中所覆盖的全过程的信息模型，并结合设计阶段、建设阶段和运维阶段中所涉及的过程化数据和时空数据以实现全生命周期监控；
(3)全可视化监控
基于BIM模型的隧道建模，包括设计阶段、建设阶段和运维阶段的可视化模型展示及查询，还可与虚拟现设备连接，实现沉浸式用户体验。
7.根据权利要求6所述的全息智能隧道监控方法，其特征在于：所述全信息监控是指基于BIM的设计协同、建设管理以及运维管理实现全生命周期的价值走向，从设计阶段到建设阶段，最后到运维阶段所有数据的移交；以及基于hadoop和spark的大数据平台将隧道的多个维度的数据进行全方位的监测和响应，并且还与时间数据相关联。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191224 |
|
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