基于地铁施工工况分析的风险评估系统的制作方法

1.本发明涉及施工分析技术领域，具体地说，涉及基于地铁施工工况分析的风险评估系统。

背景技术：

2.地铁是在城市中修建的快速、大运量、用电力牵引的轨道交通，列车在全封闭的线路上运行，位于中心城区的线路基本设在地下隧道内，中心城区以外的线路一般设在高架桥或地面上，地铁是涵盖了城市地区各种地下与地上的路权专有、高密度、高运量的城市轨道交通系统。
3.位于中心城区的线路需要在地下挖掘隧道，并且建设地铁的前期时间较长，由于需要规划和政府审批，甚至还需要试验，从开始酝酿到付诸行动破土动工需要非常长的时间，短则几年，长则十几年也是有可能的，而地铁的构造是在城市的地下挖掘，将地下挖出隧道后，土层的受力情况发生变化，会出现塌方和沉降等现象，进而造成大量的人员和经济损失，为了降低挖掘隧道时造成的损失，提出基于地铁施工工况分析的风险评估系统。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供基于地铁施工工况分析的风险评估系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，提供了基于地铁施工工况分析的风险评估系统，包括地貌数据采集系统、地貌模型模拟系统和地貌模型优化辅助系统；所述地貌数据采集系统将地铁工地周围的地质情况进行收集和记录；所述地貌模型模拟系统根据地貌数据采集系统的信息进行建模和模拟；所述地貌模型模拟系统包括数据载入模块、地貌建模模块和地貌模型运行模块；所述数据载入模块用于将地貌数据采集系统采集的信息传输至地貌建模模块；所述地貌建模模块根据数据载入模块的信息进行建模；所述地貌模型运行模块将地貌建模模块建立的模型带入场景中进行模拟测试；所述地貌模型优化辅助系统将模拟结果和实际结果进行对比，并根据对比结果对地貌模型模拟系统的优化进行辅助。
6.作为本技术方案的进一步改进，所述地貌数据采集系统包括地貌数据采集模块和地貌数据收录模块；所述地貌数据采集模块包括土质数据采集单元和隧道深度匹配单元；所述地貌数据采集模块用于将各个深度土质信息进行采集；所述地貌数据收录模块将地铁工程施工前和施工后土质信息的变化情况进行记录。
7.作为本技术方案的进一步改进，所述土质数据采集单元用于对地铁工地周围的地质信息进行采集；
所述隧道深度匹配单元根据地铁工地的施工深度匹配和土质数据采集单元采集的地质信息进行匹配。
8.作为本技术方案的进一步改进，所述地貌数据收录模块包括地貌数据收集单元和地貌变化收集单元；所述地貌数据收集单元用于将土质数据采集单元和隧道深度匹配单元采集的地质信息进行储存；所述地貌变化收集单元将地铁工程施工时的土层受力变化信息进行储存。
9.作为本技术方案的进一步改进，所述数据载入模块包括地貌数据载入单元和地貌变化载入单元；所述地貌数据载入单元将地貌数据收集单元和土质数据采集单元中的地质信息传输至地貌建模模块；所述地貌变化载入单元将地貌变化收集单元中在施工后地质变化信息传输至地貌模型运行模块。
10.作为本技术方案的进一步改进，所述地貌建模模块包括地貌数据建模单元、地貌模型优化单元和隧道数据建模单元；所述地貌数据建模单元根据地貌数据载入单元传输的信息进行建模；所述地貌模型优化单元用于根据地貌模型优化辅助系统的信息对地貌数据建模单元进行辅助优化；所述隧道数据建模单元根据地铁工程的设计信息对预期的隧道进行建模。
11.作为本技术方案的进一步改进，所述地貌模型运行模块包括地貌模型整合单元和地貌模型运行单元；所述地貌模型整合单元将隧道数据建模单元中的模型放入地貌数据建模单元中，并根据地貌变化载入单元传输的信息改变地貌数据建模单元中土层的受力情况；所述地貌模型运行单元将地貌模型整合单元中的模型在显示情景中运行。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述地貌模型优化辅助系统包括模型-现实对比模块和模型优化辅助模块；所述模型-现实对比模块将地貌模型运行模块中模型的运行信息和实际情况进行对比；所述模型优化辅助模块根据模型-现实对比模块的对比结果对地貌模型运行模块进行优化辅助。
13.作为本技术方案的进一步改进，所述模型-现实对比模块包括施工状况录入单元和模型-现实对比单元；所述施工状况录入单元将地铁工地的实际情况进行收集；所述模型-现实对比单元将施工状况录入单元和地貌模型运行单元中的结果进行对比。
14.作为本技术方案的进一步改进，所述模型优化辅助模块包括差异分析单元和优化建议单元；所述差异分析单元对模型-现实对比单元的对比结果进行分析；所述优化建议单元根据差异分析单元的分析结果对地貌模型整合单元的建模提
出优化建议，并将优化建议传输至地貌模型运行单元和土质数据采集单元。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果：该基于地铁施工工况分析的风险评估系统中，可以参考已经建成地铁在施工过程中的信息，并在施工的过程中持续采集信息对施工进行预测，相比于常见的地铁施工风险评估方法来说，首先根据之前地铁施工中的信息进行建模模拟运行，再将实际的情况和模拟运行的结果进行对比，得出模型中不完善的地方进而对地貌数据建模单元的建模方法和土质数据采集单元的信息采集方法进行优化，经过大量的地铁施工信息的修改得出较为完善的建模和土层信息采集方法，使新地铁在施工前的建模能够贴合实际情况，进而对地铁施工进行预测，并且在地铁施工的过程中持续采集工地上的信息对地铁施工的后期情况进行预测，进一步提高风险评估的准确性。
附图说明
16.图1为本发明的整体流程框图；图2为本发明的地貌数据采集模块的流程框图；图3为本发明的地貌数据收录模块的流程框图；图4为本发明的数据载入模块的流程框图；图5为本发明的地貌建模模块的流程框图；图6为本发明的地貌模型运行模块的流程框图；图7为本发明的模型-现实对比模块的流程框图；图8为本发明的模型优化辅助模块的流程框图。
17.图中各个标号意义为：1、地貌数据采集模块；11、土质数据采集单元；12、隧道深度匹配单元；2、地貌数据收录模块；21、地貌数据收集单元；22、地貌变化收集单元；3、数据载入模块；31、地貌数据载入单元；32、地貌变化载入单元；4、地貌建模模块；41、地貌数据建模单元；42、地貌模型优化单元；43、隧道数据建模单元；5、地貌模型运行模块；51、地貌模型整合单元；52、地貌模型运行单元；6、模型-现实对比模块；61、施工状况录入单元；62、模型-现实对比单元；7、模型优化辅助模块；71、差异分析单元；72、优化建议单元。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.实施例1
21.请参阅图1-图8所示，本实施例目的在于，提供了基于地铁施工工况分析的风险评估系统，包括地貌数据采集系统、地貌模型模拟系统和地貌模型优化辅助系统；地貌数据采集系统将地铁工地周围的地质情况进行收集和记录；地貌模型模拟系统根据地貌数据采集系统的信息进行建模和模拟；地貌模型模拟系统包括数据载入模块3、地貌建模模块4和地貌模型运行模块5；数据载入模块3用于将地貌数据采集系统采集的信息传输至地貌建模模块4；地貌建模模块4根据数据载入模块3的信息进行建模；地貌模型运行模块5将地貌建模模块4建立的模型带入场景中进行模拟测试；地貌模型优化辅助系统将模拟结果和实际结果进行对比，并根据对比结果对地貌模型模拟系统的优化进行辅助。
22.地貌数据采集系统包括地貌数据采集模块1和地貌数据收录模块2；地貌数据采集模块1包括土质数据采集单元11和隧道深度匹配单元12；地貌数据采集模块1用于将各个深度土质信息进行采集；地貌数据收录模块2将地铁工程施工前和施工后土质信息的变化情况进行记录。
23.土质数据采集单元11用于对地铁工地周围的地质信息进行采集，在地下挖掘隧道时，不同地质情况的受力情况不同，隧道所需要承受的应力也不同，为了避免隧道坍塌，需要将地铁工地周围的地质情况进行详尽的采集，便于根据采集的信息对隧道进行模拟；隧道深度匹配单元12根据地铁工地的施工深度匹配和土质数据采集单元11采集的地质信息进行匹配，由于不同深度土层承受的压力不同，因此需要根据地铁的施工深度和地址信息进行匹配，便于后期对地貌进行模拟。
24.地貌数据收录模块2包括地貌数据收集单元21和地貌变化收集单元22；地貌数据收集单元21用于将土质数据采集单元11和隧道深度匹配单元12采集的地质信息进行储存，地貌数据收集单元21为一个数据库，将每次地铁施工的地质信息进行储存。便于后期在其他地铁工程施工时进行参考；地貌变化收集单元22将地铁工程施工时的土层受力变化信息进行储存，在地铁工程施工时会对周围土层的受力情况造成影响，而不同地质情况的土层受力情况的变化都不同，为了便于在后期地铁工程施工时进行参考。
25.数据载入模块3包括地貌数据载入单元31和地貌变化载入单元32；地貌数据载入单元31将地貌数据收集单元21和土质数据采集单元11中的地质信息传输至地貌建模模块4，地貌数据载入单元31将地貌数据收集单元21和土质数据采集单元11信息分别传输至地貌建模模块4中，在没有地铁施工时，将之前修建地铁的各项地质数
据导入地貌建模模块4中进行建模，便于和实际情况进行对比，进而完成对建模的优化；在有地铁施工时，将实际采集的地址信息传输至地貌建模模块4进行建模，便于对施工过程中可能出现的情况进行预测；地貌变化载入单元32将地貌变化收集单元22中在施工后地质变化信息传输至地貌模型运行模块5，便于地貌模型运行模块5贴合实际情况进行模拟。
26.地貌建模模块4包括地貌数据建模单元41、地貌模型优化单元42和隧道数据建模单元43；地貌数据建模单元41根据地貌数据载入单元31传输的信息进行建模，根据地铁施工现场的地质信息进行建模，更加贴合实际情况，在没有地铁施工时，地貌数据建模单元41采用地貌数据收集单元21中记录的信息进行建模模拟；地貌模型优化单元42用于根据地貌模型优化辅助系统的信息对地貌数据建模单元41进行辅助优化，操作者可通过地貌模型优化单元42对地貌数据建模单元41的建模方法进行优化，便于地貌数据建模单元41的建模更贴合实际情况；隧道数据建模单元43根据地铁工程的设计信息对预期的隧道进行建模，便于和地貌数据建模单元41中的模型进行同步运行。
27.地貌模型运行模块5包括地貌模型整合单元51和地貌模型运行单元52；地貌模型整合单元51将隧道数据建模单元43中的模型放入地貌数据建模单元41中，并根据地貌变化载入单元32传输的信息改变地貌数据建模单元41中土层的受力情况，地貌变化载入单元32将地貌变化收集单元22中记录的地质变化信息传输至地貌模型整合单元51中，地貌模型整合单元51对地貌数据建模单元41中土层受力的情况进行修改，使模拟数据更贴近实际情况；地貌模型运行单元52将地貌模型整合单元51中的模型在显示情景中运行，地貌模型运行单元52在地貌模型整合单元51中加入地铁施工时天气的影响，使地貌模型整合单元51中的模型根据实际情况进行运行，便于测试地貌模型整合单元51在运行中可能出现的情况。
28.地貌模型优化辅助系统包括模型-现实对比模块6和模型优化辅助模块7；模型-现实对比模块6将地貌模型运行模块5中模型的运行信息和实际情况进行对比；模型优化辅助模块7根据模型-现实对比模块6的对比结果对地貌模型运行模块5进行优化辅助。
29.模型-现实对比模块6包括施工状况录入单元61和模型-现实对比单元62；施工状况录入单元61将地铁工地的实际情况进行收集，由于实际的施工过程中会遇到各种各样的问题，在模拟时不能完全和现实的施工情况贴合，所以为了使后期的模拟更贴合实际，需要将实际的施工情况和模拟进行对比；模型-现实对比单元62将施工状况录入单元61和地貌模型运行单元52中的结果进行对比，便于对模型的运行进行分析，进而对模型进行修改。
30.模型优化辅助模块7包括差异分析单元71和优化建议单元72；差异分析单元71对模型-现实对比单元62的对比结果进行分析，根据实际施工的结果和模型模拟运行的结果差异进行分析，对模型中缺少的影响因素进行分析，进而将该
因素加入地貌模型整合单元51中，完善后期对地铁施工的模拟方案；优化建议单元72根据差异分析单元71的分析结果对地貌模型整合单元51的建模提出优化建议，并将优化建议传输至地貌模型运行单元52和土质数据采集单元11，优化建议单元72将优化建议直观的反馈给操作者，操作者可根据优化建议单元72的反馈直观得出模型和实际的差异点，操作者可基于此对地貌模型整合单元51和土质数据采集单元11的采集方法进行调整，同时地貌模型运行单元52根据优化建议单元72的建议对地貌模型整合单元51的建模进行优化。
31.优化建议单元72采用优化建议算法进行计算，优化建议算法的步骤如下：
①
、将地貌模型运行单元52和施工状况录入单元61中的天气和运行情况进行对比；
②
、将地貌模型运行单元52和施工状况录入单元61中土层变化情况进行对比；
③
、根据
①
和
②
的结果对土质数据采集单元11的采集方法和地貌模型整合单元51的建模方法进行优化。
32.①
对地貌模型运行单元52中模型运行的天气变化和实际施工中的天气情况进行对比，判断天气对施工结果的影响；
②
对地貌模型运行单元52中模型运行和实际施工中土层情况的变化信息进行对比，如果天气变化不大，而土层变化较大，则表示土质数据采集单元11的采集信息不够全面或者地貌数据建模单元41的建模不够贴合实际，进而根据对比结果对土质数据采集单元11和地貌数据建模单元41进行优化。
33.在地铁施工之前，土质数据采集单元11将地铁工地周围的土层信息进行采集，隧道深度匹配单元12根据地铁隧道的设计深度将土层信息进行匹配，地貌数据收集单元21将此前地铁施工的土层信息进行储存，地貌变化收集单元22将施工后的土层变化信息进行储存，地貌数据载入单元31将土层信息传输至地貌数据建模单元41，地貌数据建模单元41根据地貌数据载入单元31的信息和各种土质的受力能力对地铁工地周围的土层进行建模，隧道数据建模单元43根据地铁隧道的设计信息建立隧道模型，地貌模型整合单元51通过地貌变化载入单元32的信息将地貌数据建模单元41和隧道数据建模单元43中的模型整合在一起形成一个新的模型，地貌模型运行单元52使地貌模型整合单元51在有天气影响的情况下运行，同时施工状况录入单元61将此前的施工过程进行储存，模型-现实对比单元62将地貌模型运行单元52和施工状况录入单元61中出现塌方和沉降变形的现象进行对比，差异分析单元71根据对比结果进行分析，并将分析结果传输至优化建议单元72，优化建议单元72根据差异分析单元71的分析结果判断时因为施工时的天气影响还是土层信息不全面的影响对土质数据采集单元11和地貌数据建模单元41提出建议，同时将结果反馈给地貌模型优化单元42和操作者，操作者可直观的看到模型运行中的不足，便于后期通过地貌模型优化单元42对地貌数据建模单元41的建模进行优化，使地貌数据建模单元41建模更加贴合实际情况；在地铁即将开始施工时，土质数据采集单元11将地铁工地周围的土层信息进行采集，隧道深度匹配单元12根据地铁隧道的设计深度将土层信息进行匹配，地貌数据载入单元31将土质数据采集单元11和隧道深度匹配单元12采集的信息传输至地貌数据建模单元41进行建模，地貌数据建模单元41根据地貌数据载入单元31的信息和各种土壤的受力能力进行建模，地貌模型优化单元42根据设计信息进行建模，地貌模型整合单元51和地貌模型
运行单元52使两个模型进行运行，此时可以对施工过程中可能出现的塌方和沉降问题进行预测，在施工进行时，实时采集土层信息对模型进行修改，使模型的预测更加精准，将已经挖掘部分的信息通过施工状况录入单元61采集，模型-现实对比单元62将地貌模型整合单元51中的信息和施工状况录入单元61进行对比，如果模型-现实对比单元62和地貌模型整合单元51中的差异结果较大，则差异分析单元71对差异原因进行分析，优化建议单元72根据差异分析单元71的分析结果进行优化建议，相比于常见的地铁施工风险评估方法来说，首先根据之前地铁施工中的信息进行建模模拟运行，再将实际的情况和模拟运行的结果进行对比，得出模型中不完善的地方进而对地貌数据建模单元41的建模方法和土质数据采集单元11的信息采集方法进行优化，经过大量的地铁施工信息的修改得出较为完善的建模和土层信息采集方法，使新地铁在施工前的建模能够贴合实际情况，进而对地铁施工进行预测，并且在地铁施工的过程中持续采集工地上的信息对地铁施工的后期情况进行预测，进一步提高风险评估的准确性。
34.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.基于地铁施工工况分析的风险评估系统，其特征在于：包括地貌数据采集系统、地貌模型模拟系统和地貌模型优化辅助系统；所述地貌数据采集系统将地铁工地周围的地质情况进行收集和记录；所述地貌模型模拟系统根据地貌数据采集系统的信息进行建模和模拟；所述地貌模型模拟系统包括数据载入模块（3）、地貌建模模块（4）和地貌模型运行模块（5）；所述数据载入模块（3）用于将地貌数据采集系统采集的信息传输至地貌建模模块（4）；所述地貌建模模块（4）根据数据载入模块（3）的信息进行建模；所述地貌模型运行模块（5）将地貌建模模块（4）建立的模型带入场景中进行模拟测试；所述地貌模型优化辅助系统将模拟结果和实际结果进行对比，并根据对比结果对地貌模型模拟系统的优化进行辅助。2.根据权利要求1所述的基于地铁施工工况分析的风险评估系统，其特征在于：所述地貌数据采集系统包括地貌数据采集模块（1）和地貌数据收录模块（2）；所述地貌数据采集模块（1）包括土质数据采集单元（11）和隧道深度匹配单元（12）；所述地貌数据采集模块（1）用于将各个深度土质信息进行采集；所述地貌数据收录模块（2）将地铁工程施工前和施工后土质信息的变化情况进行记录。3.根据权利要求2所述的基于地铁施工工况分析的风险评估系统，其特征在于：所述土质数据采集单元（11）用于对地铁工地周围的地质信息进行采集；所述隧道深度匹配单元（12）根据地铁工地的施工深度匹配和土质数据采集单元（11）采集的地质信息进行匹配。4.根据权利要求3所述的基于地铁施工工况分析的风险评估系统，其特征在于：所述地貌数据收录模块（2）包括地貌数据收集单元（21）和地貌变化收集单元（22）；所述地貌数据收集单元（21）用于将土质数据采集单元（11）和隧道深度匹配单元（12）采集的地质信息进行储存；所述地貌变化收集单元（22）将地铁工程施工时的土层受力变化信息进行储存。5.根据权利要求4所述的基于地铁施工工况分析的风险评估系统，其特征在于：所述数据载入模块（3）包括地貌数据载入单元（31）和地貌变化载入单元（32）；所述地貌数据载入单元（31）将地貌数据收集单元（21）和土质数据采集单元（11）中的地质信息传输至地貌建模模块（4）；所述地貌变化载入单元（32）将地貌变化收集单元（22）中在施工后地质变化信息传输至地貌模型运行模块（5）。6.根据权利要求5所述的基于地铁施工工况分析的风险评估系统，其特征在于：所述地貌建模模块（4）包括地貌数据建模单元（41）、地貌模型优化单元（42）和隧道数据建模单元（43）；所述地貌数据建模单元（41）根据地貌数据载入单元（31）传输的信息进行建模；所述地貌模型优化单元（42）用于根据地貌模型优化辅助系统的信息对地貌数据建模单元（41）进行辅助优化；所述隧道数据建模单元（43）根据地铁工程的设计信息对预期的隧道进行建模。
7.根据权利要求6所述的基于地铁施工工况分析的风险评估系统，其特征在于：所述地貌模型运行模块（5）包括地貌模型整合单元（51）和地貌模型运行单元（52）；所述地貌模型整合单元（51）将隧道数据建模单元（43）中的模型放入地貌数据建模单元（41）中，并根据地貌变化载入单元（32）传输的信息改变地貌数据建模单元（41）中土层的受力情况；所述地貌模型运行单元（52）将地貌模型整合单元（51）中的模型在显示情景中运行。8.根据权利要求7所述的基于地铁施工工况分析的风险评估系统，其特征在于：所述地貌模型优化辅助系统包括模型-现实对比模块（6）和模型优化辅助模块（7）；所述模型-现实对比模块（6）将地貌模型运行模块（5）中模型的运行信息和实际情况进行对比；所述模型优化辅助模块（7）根据模型-现实对比模块（6）的对比结果对地貌模型运行模块（5）进行优化辅助。9.根据权利要求8所述的基于地铁施工工况分析的风险评估系统，其特征在于：所述模型-现实对比模块（6）包括施工状况录入单元（61）和模型-现实对比单元（62）；所述施工状况录入单元（61）将地铁工地的实际情况进行收集；所述模型-现实对比单元（62）将施工状况录入单元（61）和地貌模型运行单元（52）中的结果进行对比。10.根据权利要求9所述的基于地铁施工工况分析的风险评估系统，其特征在于：所述模型优化辅助模块（7）包括差异分析单元（71）和优化建议单元（72）；所述差异分析单元（71）对模型-现实对比单元（62）的对比结果进行分析；所述优化建议单元（72）根据差异分析单元（71）的分析结果对地貌模型整合单元（51）的建模提出优化建议，并将优化建议传输至地貌模型运行单元（52）和土质数据采集单元（11）。

技术总结

本发明涉及施工分析技术领域。本发明涉及基于地铁施工工况分析的风险评估系统。其包括地貌数据采集系统、地貌模型模拟系统和地貌模型优化辅助系统。本发明相比于常见的地铁施工风险评估方法来说，首先根据之前地铁施工中的信息进行建模模拟运行，再将实际的情况和模拟运行的结果进行对比，得出模型中不完善的地方进而对地貌数据建模单元的建模方法和土质数据采集单元的信息采集方法进行优化，经过大量的地铁施工信息的修改得出较为完善的建模和土层信息采集方法，使新地铁在施工前的建模能够贴合实际情况，并且在地铁施工的过程中持续采集工地上的信息对地铁施工的后期情况进行预测，进一步提高风险评估的准确性。进一步提高风险评估的准确性。进一步提高风险评估的准确性。