隧道施工信息化范例(3篇)

隧道施工信息化范文篇1

关键词：隧道；射频识别；标签；读卡器

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1007-9599（2013）02-0000-02

1系统背景

现如今，除了煤矿等需要在地表以下深挖矿井外，还有铁路、公路等很多工地都需要在山体中开挖隧道。由于山体各种复杂的地理地质条件，导致隧道施工中出现各种意外事故。为此，各地隧道工程施工的安全性问题受到了国务院和各级政府的重视，都十分关注施工人员的安全。国家安全生产监督管理局和交通运输部、铁道部等都曾出台过若干重要文件对隧道施工安全问题提出要求。为提高隧道施工安全性，有关学者和科研人员研发出很多用于隧道施工人员监控报警、定位和管理的系统。

因此，能够实现灾害预防、事故救助、信息化管理等先进的管理手段将是隧道安全建设的必然选择。通过隧道人员定位系统能对隧道开挖工作人员进行准确的定位，以确定隧道开挖工作人员所在的位置，从而对其进行有效地管理。面对灾难和事故，通过获取开挖人员的精确定位信息，使救援队可以准确及时地到达受困人员所在现场实施救援工作。

2系统总体架构

整个系统由三大部分组成，分别是信息采集部分、信息传输部分以及信息处理部分。通过这三个部分，能够实现对隧道人员定位，结构如图1所示。

在隧道中每隔一段距离装设一台RFID射频读卡器，读卡器安装时应保证两者之间不能拥有交叉部分且不应该相距过远，过远易出现定位模糊，过近会造成扫描范围重复覆盖，因而产生误判。多台读卡器之间将传输线相互连接形成总线结构为信息传输部分。传输总线沿隧道方向向里面伸展，连接到隧道外面的处理服务器。隧道口服务器对数据帧进行处理，然后结合本地数据库中的人员基本信息数据进行分析整理，将处理后的信息进行显示并保存进数据库。该系统采用C#语言和SQLServer2005后台数据库。利用采用可视化程序设计技术，使得系统界面友好，操作方便，宜于维护。

3系统设计与实现

3.1系统工作原理

通过隧道中的读卡器读取工作人员随身携带的识别标签，当工作人员携带识别标签经过RFID读卡器时，读卡器读取到标签上的基本信息，并在读取到的标签信息里加上采集器的地址编号封装成数据帧，通过数据总线传送给隧道口的服务器。服务器接收到数据帧后，对数据帧拆封解析，获取到地址信息和人员信息，根据地址信息从而确定隧道施工人员以及所在隧道的具置，实现工作人员在隧道中的定位。

3.2系统功能主要模块

系统根据需求分成三个模块，分别是数据接收模块、数据处理模块和远程访问模块，如图2所示。

数据接收模块是将数据帧从数据总线上进行获取并分析的模块。主要工作为访问服务器的端口，捕获数据帧，并拆分帧的首部和尾部按照规定好的数据格式，分隔截取信息。数据处理模块是一般性的数据库访问模块。主要的工作为访问数据库，按需求查询出对应的数据库。也可以生成对应的excel表格，用于移动存储管理。远程访问模块是管理通过网站访问本地数据库的模块。主要工作是按照需求，给网站提供相应的数据，按照一定的更新频率刷新网站，以保证网站上所显示的数据是相对实时的。

3.3系统功能实现

3.3.1系统接收模块

在数据接收模块中，通过开启独立线程对计算机端口进行访问，获取读卡器主动发出的数据帧。在获取数据帧后，交付另外一条线程进行数据分析处理。数据分析线程将所获取的数据帧按照固定的格式进行解析，获取读卡器的地址编号和所读取到的标签信息。

在解析数据帧后，如果内存队列中并不存在该人员的编号，则在将人员位置信息存进数据库的同时，将工作人员的编号及所在地址编号作为关键字存放在内存队列中。内存中所存在的信息代表正在隧道中施工，即需要在实况图中进行显示。

在解析数据帧后遍历内存队列后，如果发现存在相同的人员编号，说明该人员已经在隧道中进行工作，通过比较对应的地址编号确定人员位置是否发生变化，进而来决定是否将本次数据记录存进数据库中。

当捕捉到洞口读卡器所发出的数据帧且该数据帧所代表的人员已经存在内存队列时，则认为该人员正在走出隧道施工地，将该工作人员所对应的内存队列信息删除，并记录进数据库。流程图如图3所示。

3.3.2数据处理模块

在数据处理模块中，工作时间统计和人员信息基本查询为一般性的数据库查询，根据实际情况还能派生出更多的一般性查询子模块。该些查询模块是为了满足各工作地点对人员信息的考核和统计，确定基本出勤情况。

人员定位采用实况图方式，由一条独立的线程进行操作。该线程在系统开启后同时启动，先访问数据库，将没有出隧道的标记的人员编号及地址加入到内存队列中，此处处理是为了防止因施工现场出现断电等意外情况，造成内存队列中数据丢失因而出现的人员工作信息丢失。该线程将以一定的刷新频率遍历内存队列，将队列中的工作人员总数显示到实况图所对应的地址位置，从而实现对隧道各工作点的信息统计与监视，把握全局。

LED显示接口模块，提供隧道口LED大屏幕播放器获取数据。数据来源于数据库，一条独立线程管理数据库对应的文档。该线程同样以一定的速率对数据库进行访问，然后将所需的数据获取并以文件的形式保存，供LED显示使用。

3.3.3远程访问模块

隧道施工现场，通过网络和IIS组建架设服务器。服务器可以将本地数据库中的信息以网站的形式进行，可以通过浏览网站，实时查询到隧道内人员施工的信息。

因每次对内存队列进行操作的同时，会对数据库中对应的基本表中的数据进行增删改的操作。所以，通过对数据库内存队列对应的基本表进行查询，可以将本地的实况图上的信息映射在网页上，对网站访问进行查看。同时，所有的工作人员信息均保存在本地数据库，通过网站可以对本地数据库进行访问，了解到对应施工地点工作人员的出勤和工作情况。

3.3.4内存队列锁处理

4结束语

通过采用RFID技术设计了一套隧道人员定位系统，系统的各模块的功能已经完全实现，对为保证系统数据正确性对内存队列进行了安全处理。实践证明，该套系统运行稳定、功能齐全、界面友好、使用方便，能够满足隧道施工单位施工现场的安全要求。

参考文献：

[1]米根锁，王彦快，马学霞.隧道人员定位系统中RFID防碰撞算法的研究.计算机工程与应用，2012，48（24）：72-76.

[2]王瑞峰，马学霞，王彦快.RFID技术的定位改进算法在铁路隧道人员定位中的应用.铁道学报，2012，34（10）：68-71.

[3]王国伟，杜荣华，胡乐秋等.基于RFID通行卡的隧道交通事件检测系统设计与实现.交通信息与安全，2011，29（5）：112-115.

隧道施工信息化范文

关键词：隧道；建设；地质预报；信息化；技术；进展

1复杂不良地质超前预报分析方法及其应用

近些年我国的隧道工程建设不断的扩大建设的规模，以及数量和长度方面也有了很大的提升，但随之而来的就是更加复杂的地质方面的条件带来的施工难度。例如，其中的暗河、断层破碎带等，都会给隧道工程建设施工地阿莱严重的危害，非常容易发生卡机、塌方等事故。这些事故给人们的生命、财产安全造成了巨大的危害。因此，在速到工程建设过程中，跟对不同地质情况，采取相应的措施，进而降低由于地质条件对使用、运营产生的不良影响，利用地址超前技术进行施工的知道具有非常重要的意义和作用。

1.1.突水突泥灾害源超前探测方法与设备

如果地质构造为含水性质，对其进行超前探测主要包含如下任务：第一，首先明确含税构造的位置、大小、形态等，最终构造三维成像。第二，对该构造内部进行测算，测算出其含水量、水体特征，而对于水量的探测，正式进行曹倩探测工作的难点，因此，必须基于而电流激发极化半衰时差法进行测量。

1.2.隧道前方断层破碎带超前预报

在隧道建设施工过程中，如果地质条件存在断层破碎带，就必须对其进行探测，主要是利用TBM的三维地震法进行探测。这种探测方法，主要是在靠近边墙的刀盘附近装置12个激振点，然后在边墙的部位，要布置10个传感器，从而就可以进行探测，并且只需要使用检修间隙进行探测即可，避免改造TBM的需要，如此就可以对断层、溶洞、破碎带进行三位定位的探测，这种探测方式可探测的距离为120米，并且对断层的探测准确率尤为突出，可达到90%，并且探测距离方面的误差仅为10%。

2隧道工程假设信息化技术的发展方向

2.1开展基于大数据技术的TBM/盾构施工过程中的分析与控制研究

在隧道建设过程中，如果出现工程事故，或者是出现TBM/盾构出现低运行的情况，一般情况下，不仅会由于一些恶劣的地质条件影响，还会因为TBM/盾构的不当选型有直接关系，并且也会与操控参数错误有关。因此，如果想在选型、参数选择方面提升科学性，应该利用大数据相关技术。

2.2大数据技术内涵

在隧道建设过程中，所包含的大数据方面的技术应用有数据挖掘方面的技术，还有关联的分析技术、机器学习、、可视化处理等。所谓数据挖掘技术，其本身是一个发现知识的过程，其主要功能为在大数据中进行搜索，搜索的对象应该为具有特殊关系的信息、知识的过程。而机器学习主要是在隧道施工过程中，如何利用电脑来对人类学习知识的过程进行模拟和实现，并将已有的知识进行重构，进而提升处理问题的能力，并且可以形成创新。利用机器学习技术，主要是为了可以对数据进行自动的分析，进而获得信息中形成的规律，并对未知数据进行预判、评估。而关联分析主要是对大数据中的所有有价值数据进行关系分析，例如，沃尔玛超市曾经将销售数据进行关联分析，将尿不湿与啤酒两个商品摆放在一起进行销售，虽然这两样商品没有任何关联，但却收获了更高的经济效益。

3数字隧道向智慧隧道的发展

在国外很多国家都早已经开始了智慧工程方面的研究工作，并已经有了很多成功的案例。例如，新加坡早在2006年就已经启动“智慧国家2015”的针对交通堵塞问题的智慧城市系统，而在隧道建设工程方面斯德哥尔摩也是早就应用的智慧城市的系统，促使汽车使用量降低四分之一，尾气排放量降低了百分之八到百分之十四之间，因此，隧道工程建设已经从原有的数字隧道开始向智慧隧道的方向发展。

3.1数字隧道、智慧隧道的概念

在隧道信息化发展的过程中，数字隧道是其初期的发展阶段，主要是利用信息化的手段，进行隧道施工中的设计、勘察等数据方面的管理和集中管理工作。例如，在施工过程中常常用到的数字隧道工程基础平台，这种平台集合存储、查询、三维可视化于一身，同时还可以虚拟浏览，是一种综合作用的系统。在这个平台中的信息包括地形、地理方面的基础数据，也包括地质方面的数据，还包括隧道主体方面设计、监测等数据。而智慧隧道就属于隧道工程建设中，以及在隧道运营服务过程中，信息化工程方面的高级阶段，智慧隧道可以体现为“智慧”“智能”两方面。第一，所谓智慧，主要是针对整个信息化系统中的大系统、巨系统。所谓巨系统包括了人、自然、社会等形成的综合体。而所谓大系统，则包括隧道的主体、环境、建设人员、运营人员等形成的综合体。而所谓智慧隧道，就是发挥隧道系统主体的作用，让相关的建设者、运营者更加聪明。比如，在隧道主体中植入互联网，将整个主体、周围都装置智能传感器，对相关的目标利用GPS进行定位，并利用无线射频的方式连接成为物联网，进而实现对隧道、设备等方面进行感知。另外，还可以进行云计算，并进行智能处理信息和分析信息。最后，将分析处理以后的数据结果，以及超前地质预报、方案、施工实施方案等，进行智能化相应和决策支持等方面的指令。

3.2智慧隧道和数字隧道的差异化和联系

数字隧道是物理隧道在网上的虚拟对照体，两者之间属于分离状态；而智慧隧道是将数字隧道、物理隧道两者进行无缝连接，并在数字隧道中融入物联网，智慧隧道可以将数字隧道的功能进行提升，将其进行智能化的结果。在智慧隧道中，可以将感知到的数据，利用云计算的手段进行快速的处理，并且可以基于大数据的相关技术，利用其在感知、逻辑思维、自学习、自适应等方面的能力，为智慧隧道提供智能化的服务。

3.3智慧隧道中“智”的体现

3.3.1透彻感知

在智慧隧道中拥有大量的智能传感器，可以说是无处不在，可以将隧道中的主体、隧道的环境、隧道设备、隧道工作人员等及其状态，进行全面、综合的感知，同时对相应的运行状态、情况进行感测。

3.3.2全面互联

在智慧隧道中广布的智能传感器，需要通过物联网将所有传感器进行连接，然后将所感应到的数据，通过互联网的形式进行传输、存储。

3.3.3深度整合

通过物联网、互联网两者的有机融合，以及两者的链接，就会将隧道运行中的异构数据进行整合，形成一致性的数据，这也就是隧道工程建设和运营的全图。

3.3.4智能服务

在智慧隧道中，基于其中的网络、数据，可以利用云计算技术，可以为隧道构建出全新服务的系统结构，并且可以利用大数据的相关技术，对隧道智能传感器传输的数据进行挖掘、发现、处理等工作，进而为智慧隧道的运行、建设，提供具有不同层次、要求的相关智能化服务。

隧道施工信息化范文

（1）制度问题。我国隧道工程检测制度尚未完善，这给实际检测操作带来了很大的困难，常误导施工人员执行错误的作业方案。以高铁工程隧道为例，高速铁路长隧道及特长隧道应结合辅助坑道情况设置紧急出口，紧急出口上方应设标示牌和紧急照明设施，紧急出口通道的设置应符合相关规定。由于隧道检测制度缺乏，对于隧道紧急出口施工控制不足，影响了隧道建筑功能的正常发挥。

（2）操作问题。拟定检测方案之后，施工单位必须要将其执行于现场操作，这样才能取得预期的建造成效，充分发挥出隧道工程应有的交通功能。现代城市交通隧道的结构更加复杂，实际施工流程里对质检人员的操作要求更高。高速铁路隧道内不设置供养护维修人员待避的洞室，但应考虑设置存放维修工具和其他业务部门需要的专用洞室，这些都是质量检测的重点，但实际检测操作很少涉及到。

（3）管理问题。隧道检测并非简单的施工勘察，而是要收集大量与工程相关的数据信息，经过对比分析后才能获得最佳的检测结果。但是，施工单位长时间仅注重于作业进度的控制管理，对质量检测工作没有给予足够的重视，管理缺失导致了检测工程流程的不足，尤其是质量保证资料不真实性，数据信息收集不可靠，不能反映真实的施工情况，错误引导检测结果。质检管理是整个隧道工程管理的一部分，一旦质量管理失去了原有的工作流程，隧道施工的质量水平则会不断降低，对工程收益水平造成了阻碍。

（4）技术问题。隧道是服务于交通工程建设的常用设施，尽管其结构组成方面具有简单化作用，也能支撑于周围建筑体而维持了地面车辆行驶的有效措施。隧道工程质量检测配备的技术条件不足，对于工后隐蔽工程的检测，个别检测技术要求达不到，降低了质量检测所得数据的分析水平，这些都不利于隧道建造作业质量的管理。例如，信息技术尚未融入公路隧道建造中，工程勘测未及时发现隧道路段存在的地质风险，施工后出现各种结构病害而降低了总质量水平；衬砌背后空洞大小、系统锚杆注浆饱满度等质量问题，目前国内外检测技术还不能完全解决。

2隧道工程质量检测工作的改进策略

（1）规划人员。我国对于隧道工程的质量标准越来越严格，例如，南京长江隧道是目前中国超大型盾构隧道中，所经地质条件最复杂、技术难题最多和施工风险最大的工程。该工程在建设过程中，严格筛选了人员组建施工队伍，进而保证了每个环节的施工质量。施工单位应规划好检测人员以提高项目的指导性，引导现场人员控制好隧道作业质量。

（2）过程控制。应加强施工过程的质量控制与检测，及时发现隧道作业存在的问题。对于每一项工程采取质量检测，应根据工程结构特点调整检测方案，以获得最可靠的检测结果。施工阶段控制隧道结构质量，要对每一处细节进行检查，特别是隧道工艺流程、墙壁支护结构、地基加固结构等，都是质量检测的重要环节。

（3）数据调研。为了更好地分析隧道检测结果，应对所得数据实施全面性的分析，经过数据调研弄清隧道建造的质量水平。一般情况下，建造隧道方法多样，按开挖断面形式不同分为全断面法和分步开挖发法。深度浅的隧道可先开挖后覆盖，称为明挖回填式隧道；先兴建从地表通往地下施工区的竖井，再直接从地下持续开挖称为钻挖式隧道。检测人员要按照具体的开挖方式，设计切实可行的质量数据研究方案。

（4）质量分析。新时期建筑行业对工程建造质量提出了严格的标准，要求施工单位拟定于隧道施工方案相配套的检测方案，这样才能更好地控制隧道结构功能。质量分析是检测环节的主要工作，也是隧道检测发挥其施工指导作用的基础。质量分析有严格的参考。

（5）强化管理。当前，隧道工程已经成为交通设施不可缺少的组成部分，这充分说明了隧道对于路面交通的重要性。检测是为了更好地引导施工，工程单位要强化质量检测管理，为现场人员提供优越的工艺引导。

（6）技术改造。施工单位要注重质量检测技术的应用，对隧道工程进行全面性的勘察管理，维护现场施工作业的流程。攻坚克难，提高现有工程的检测技术，利用信息科技为支撑创建自动化检测系统。例如，将GPS技术应用于隧道检测，将检测数据及所得图像传输给显示器，方便了隧道检测工作的调整。

3结论