(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210924748.5 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 中建铁路投资 建设集团有限公司 地址 102601 北京市大兴区庞各庄镇瓜乡 路10号3号楼一层90 5室 申请人 中建铁投轨道交通建 设有限公司 　 中建工程产业 技术研究院有限公司 (72)发明人 崔贤　张书国　贾锟　刘彬　 郝传志　彭杰　刘文琦　王飞　 徐锋　孙国辉　屈辉　 (74)专利代理 机构 北京艾纬铂知识产权代理有 限公司 16101 专利代理师 高会允 (51)Int.Cl. G06Q 10/00(2012.01)G06Q 50/08(2012.01) G06T 17/05(2011.01) G08B 21/02(2006.01) G08B 25/08(2006.01) G08B 31/00(2006.01) (54)发明名称 基于BIM+GIS的隧道施工可视化管控 方法及 系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于BIM+GIS技术的隧道 施工可视化管控方法及系统， 通过在基于BIM+ GIS的轻量化模型场景基础上实时加载隧道施工 中的主要元素， 以及基于物联网技术获取的各类 施工现场监测数据， 实现了施工现场各种信息的 可视化、 集成化； 进而通过对各类数据的预警判 断和预警传播， 对施工安全隐患自动做出预警提 示和闭环反馈， 全面提升了隧道施工的可视化管 理水平和遇 到安全事故时的应急反应能力。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 115456206 A 2022.12.09 CN 115456206 A 1.一种基于BIM+GIS的隧道 施工可视化管控方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 构建生成能在同一平台显示的轻量 化BIM+GIS三维复合模型； 实时采集、 传送施工现场的各种数据信息， 包括定位信息， 各种环境数据信息， 以及音 视频信息； 数据提取、 解算及模型关联， 包括： 根据采集到的数据信 息， 提取、 计算施工现场主要元 素的定位坐标及各项监测数据， 获取关键工序当前作业面的位置， 并与BIM+GIS三 维复合模 型进行关联； 加载显示BIM+GIS三维复合模型及其关联的施工现场主要元素， 各项监测数据， 标注关 键工序的当前作业 面； 根据所述 监测数据， 进行施工安全预警判断， 做出 预警或报警提 示。 2.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述定位信息的采集方法包括： 通过施工现场人员、 设备佩戴移动式定位装置， 与隧道内按相对洞口的距离布设的定 位基站或读卡器进 行交互， 获得相对洞口的里程数据； 隧道内生成的定位数据， 由定位基站 引至洞外， 通过中继设备传输 至后台进行处 理； 所述音视频信息的采集方法包括： 通过施工现场固定安装的音视频采集设备采集， 以 及施工现场人员手持采集设备采集， 通过手机AP P或Web上传。 3.如权利要求2所述方法， 其特征在于， 所述计算施工现场主要元素的定位坐标的步 骤， 包括： 获取施工现场的定位信息， 该定位信息为相对于隧道洞口 的距离值； 将隧道按10m一段进行纵向分割， 则所述定位信息根据差值计算落在某一个10m的区间 内； 取该区间两端点经纬度的平均值， 作为定位 点的经纬度。 4.如权利要求2所述方法， 其特征在于， 所述关键工序当前作业面的位置， 具体获取方 法包括： 二衬、 仰拱： 通过在二衬台车、 仰拱栈桥上安装定位装置， 实时获取当前工序所在位置； 掌子面： 在机械作业隧道， 通过在掌子面处的机械作业设备上安装定位装置， 获取施工期间除 清理、 爆破期间外的掌子面 坐标； 在人工作业隧道， 通过处于掌子面作业的人员佩戴定位装置， 记录人员的驻留时长及 最前端定位数据， 获取在施期间掌子面 坐标； 特殊工种前往掌子面 区域作业， 佩戴定位装置， 根据特殊班组在施期间的定位， 获取掌 子面坐标； 通过三维激光扫描仪对掌子面、 初支区域进行扫描， 分别获取掌子面、 初支当前所在位 置的里程数据， 但存在一定时效性； 对不同途径获取的掌子面位置数据进行综合判断处理， 优选组合信任度高的数据， 确 定掌子面 坐标位置 。 5.如权利 要求4所述方法， 其特征在于， 所述与BIM+GIS三维复合模型进行关联， 具体包 括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115456206 A 2根据定位坐标， 将施工现场的主要元素与BIM+GIS三维复合模型建立关联， 其 中主要元 素包括： 人员、 设备及用于采集 监测数据的传感器； 根据传感器的定位， 将传感器与相邻的施工构件模型进行关联， 以标识来自该传感器 的监测数据与施工区域间的关联关系。 6.如权利要求5所述方法， 其特征在于， 所述根据施工现场采集到的数据， 进行施工安 全预警判断， 包括： 根据人员定位信息进行统计， 对掌子面超员进行 预警判断； 根据关键工序的作业面定位， 对隧道挖掘过程中的步距进行计算， 对步距超标进行预 警和报警判断， 其中， 步距根据掌子面、 二衬、 仰拱的坐标， 通过自动计算掌子面坐标 ‑二衬 坐标， 掌子面 坐标‑仰拱坐标获得； 根据掌子面距离洞口 的位置， 对隧道不良地质信息进行 预警； 对隧道内的有 毒有害气体含量或浓度超标情况进行 预警； 对洞内拱顶沉降、 水平收敛进行监测及预警。 7.如权利要求1 ‑6中任一所述方法， 其特征在于， 所述做出预警或报 警提示包括以下途 径中的一种或多种： 在显示的BIM+GIS三维复合模型场景中做出提示， 包括对相关的区域、 设备或数据进行 闪烁或重点 提示； 在施工现场相关区域发出警示信号， 包括声光、 振动、 烟雾中的一种或多种； 通过手机Ap p通知或短信通知施工相关人员。 8.如权利要求7 所述方法， 其特 征在于， 还 包括以下步骤： 在收到预警通知后， 通过施工现场人员的手持移动设备， 采集现场图片、 视频、 语音、 文 字中的一种或多种信息， 通过手机ap p或web上传。 9.一种基于BIM+GIS技 术的隧道 施工可视化管控系统， 其特 征在于， 包括： BIM+GIS模型单元， 用于生成、 保存能在同一平台显示的轻量化BIM+GIS三维复合模型， 以及施工现场要素的BIM模型； 采集和传送单元， 用于实时采集、 传送施工现场的各种数据信息， 包括定位信息， 各种 环境数据信息， 以及重点区域的音视频信息； 数据处理及存储单元， 用于接收、 保存、 处理收到的施工现场数据信息， 提取、 计算施工 现场主要元素的坐标定位及各项监测数据， 获取关键工序当前作业面的位置， 并与BIM+GIS 三维复合模型进行关联； 预警单元， 用于根据所述 监测数据， 进行施工安全预警判断， 发出告警提 示； 显示单元， 用于加载显示BIM+GIS复合模型及其关联的施工现场主要元素模型， 标注关 键工序当前作业面， 根据用户浏览需求显示相关监测数据； 在收到所述告警提示时， 对模型 场景中的相关区域、 设备、 或数据做出提 示性显示。 10.根据权利要求9所述的系统， 其特 征在于， 所述采集和传送单 元包括： 采集人员设备定位信息的定位设备， 采集施工现场环境数据的传感器， 以及采集重点 区域视频的音视频采集设备； 其中， 所述定位设备包括： 定位基站： 主要用于接收及传输定位信息， 一般布置 隧道洞口、 二衬台车、 防水板台车权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115456206 A 3