(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 202210397428.9 (22)申请日 2022.04.15 (71)申请人 山西省交通科技研发有限公司 地址 030032 山西省太原市小店区示范区 经济技术园武洛街27号 (72)发明人 姚广　张瑞　刘斌　张川川　 王保生　赵晓晋　赵果萍　靳云梅　 赵雪峰　何信　赵敏　 (74)专利代理 机构 北京太兆天元知识产权代理 有限责任公司 1 1108 专利代理师 易卫 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于BIM的公路隧道多源异构数据融合 决策系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于BIM的公路隧道多源 异构数据融合决策系统， 包括： 运维基础数据单 元、 BIM可视模型单元、 病害智能采集单元、 病害 养护追踪单元、 技术状况评定单元、 结构监测预 警单元、 养护投资决策单元、 虚拟现实论证单元 及云服务器和客户端， 其中基于层次分析法的养 护投资决策算法可实现网络级维修处治优先级 排序， 以可视化BIM模型为多源异构数据载体可 将全寿命周期数据融合应用于机电设施故障维 修与土建结构加固处治方案的研选， 同时将VR虚 拟现实应用于专家论证过程， 实现了针对隧道基 于大数据分析的科 学养护决策。 权利要求书4页 说明书13页 附图2页 CN 114969888 A 2022.08.30 CN 114969888 A 1.一种基于BIM的公路隧道多源异构数据融合决策系统， 其特征在于， 包括： 运维基础 数据单元、 BIM可视模型单元、 病害智能采集单元、 病害养护追踪单元、 技术状况评定单元、 结构监测预警单 元、 养护投资决策 单元、 虚拟现实论证单 元及云服 务器和客户端； 所述的运维基础数据单元， 包括隧道基本状况信息， 用于养护投资决策计算中涉及的 年度每公里收费额、 年度经常检查次数、 年平均降水量信息； 所述技术状况评定单元， 根据 《公路隧道养护技术规范(JTG  H12‑2015)》 ， 根据病害的 发展情况进行自动评分， 并生成病害 展开图和评 定报告； 所述结构监测预警单元， 针对衬砌渗漏水技术状况评定分值低的公路隧道部署变形、 应变、 测试原件， 监测结构的力学 行为变化， 设置预警阈值对非正常响应进行 预警； 所述养护投资决策单元， 依据机电设施故障维修措施与土建结构加固处治措施自动计 算费用， 基于层次分析法实现维修优先级排序， 自动生成有限经费 的分配方案， 以及针对特 殊目标的分配方案； 所述机电设施故障维修措施， 设定隧道机电设施不同类型 的故障及其 对应的维修方法、 单价、 单位； 所述土 建结构加固处治措施， 设定公路隧道加固处治方案、 单 价、 单位； 所述基于层次分析法实现维修优先级排序， 针对机电设施维修与土建结构处治提 供不同的优先级排序算法。 2.根据权利要求1所述的基于BIM的公路隧道多源异构数据融合决策系统， 其特征在 于， 所述的BIM可视模 型单元， 直接显示机电故障、 病害信息、 结构监测测点及技术状况评定 结果， 点击具体位置后查看对应的电子档案、 材质状况和 状态参数， 支持VR漫游， 实现在虚 拟现实环境中论证隧道维修处治方案合理性； 所述电子档案包括建设期、 运营期、 图纸和报 告资料。 3.根据权利要求2所述的基于BIM的公路隧道多源异构数据融合决策系统， 其特征在 于， 所述的养护投资决策单元， 针对故障维修和加固处治， 以经常检查和检修、 定期检查和 检修信息为基础数据支撑， 以技术状况评定单元计算结果为直接支撑， 融合运维基础数据 单元进行智能辅助决策； 所述的养护投资决策 单元， 遵循以下 过程： 将路网隧道分为必须进行维修处治的隧道和可能需要维修处治的隧道两类， 机电设施 故障维修优先级与土 建结构加固处治优 先级分别计算， 其中： 机电设施技术状况为4类或机 电设施分项评定状况值为3时， 必须维修； 土 建结构技术状况为4或5类， 或洞口、 洞门、 衬砌、 路面和吊顶及预埋件评 定状况值 为3或4时， 必须维修； 所述的养护投资决策单元， 基于层次分析法建立机电设施维修优先级评价指标体系与 土建结构加固优先级评价指标体系包括 安全性指标和重要性指标两类， 其中: 机电设施安全性指标包括： 年度每公里收费额、 路线等级、 隧道 交通工程与附属设施配 置等级和隧道长度； 机电设施重要性指标包括： 隧道机电设施技术状况评价总分、 运营年限、 年度经常检查 次数和是否有斜竖井指标； 土建结构安全性指标包括： 年度每公里收费额、 路线等级、 隧道长度和隧道跨度； 土建结构重要性指标包括： 隧道土建结构技术状况评价总分、 运营年限、 年度经常检查 次数、 围岩特性、 年平均降水量和地下 水发育程度； 所述的年度每公里收费额、 路线等级、 隧道长度、 隧道跨度、 运营年限、 隧道交通工程与 附属设施配置等级、 年度经常检查次数、 是否有斜竖井指标、 围岩特性、 年平均降水量、 地下权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114969888 A 2水发育程度均从运维基础数据单元获得； 所述的机电设施技术状况评价总分、 土建结构技 术状况评价总分从技 术状况评 定单元获得； 所述的养护投资决策单元， 针对机电设施， 根据专家调查法确定的权重为重要性指标 0.33， 安全性指标0.67； 根据层次分析法计算各指标权重： 年度每公里收费额0.315、 路线等 级0.127、 隧道交通工程与附属设施配置等级0.147、 隧道长度0.081； 隧道机电设施技术状 况评价总分0.140、 运营年限0.076、 年度经常检查次数0.0 51、 是否有斜竖井指标0.0 63； 针对土建结构， 根据专家调查法确定的权重为重要性指标0.33， 安全性指标0.67； 根据 层次分析法计算各指标权重： 年度每公里收费额0.241、 路线等级0.101、 隧道长度0.107、 隧 道跨度0.221； 隧道土建结构技术状况评价总分0.099、 运营年限0.043、 年度经常检查次数 0.026、 围岩特性0.0 66、 年平均降水量0.040、 地下 水发育程度0.0 56； 所述的养护投资决策单元， 选择的决策参数按照5标 ·度法确定取值， 机电设施评价指 标取值如下： 根据 或 计算结果， 得到每公里收费额决策 指标取值： 5‑[2.5,+∞)， 4 ‑[2.0， 2.5)， 3 ‑[1.5,2.0)， 2 ‑[1.0， 1.5)， 1 ‑[0， 1.5)； 路线等级决策指标取值： 5 ‑高速公路， 4 ‑一级公路， 3 ‑二级公路， 2 ‑三级公路， 1 ‑四级公 路； 隧道交通工程与附属设施配置等级决策指标 取值： 5‑A+， 4‑A， 3‑B， 2‑C， 1‑D； 隧道长度分类指标 取值： 5‑特长隧道， 4 ‑长隧道， 3 ‑中隧道， 2 ‑短隧道； 技术状况评价总分决策指标 取值： 5‑[84， 92)， 3‑[92， 97)， 2‑[97,100]； 运营年限决策指标 取值： 5‑[30,+∞),4 ‑[20,30),3‑[10,20),4 ‑[5,10),5 ‑[0,5)； 经常检查次数决策指标 取值： 5‑0， 4‑[0， 12)， 3 ‑[12,24)， 2 ‑[24,36),1‑[36,+∞)； 是否有斜竖井决策指标 取值： 5‑设置斜竖井， 1 ‑无斜竖井； 土建结构评价指标 取值如下： 根据 或 计算结果， 得到每公里收费额决策 指标取值： 5‑[2.5,+∞)， 4 ‑[2.0， 2.5)， 3 ‑[1.5,2.0)， 2 ‑[1.0， 1.5)， 1 ‑[0， 1.5)； 路线等级决策指标取值： 5 ‑高速公路， 4 ‑一级公路， 3 ‑二级公路， 2 ‑三级公路， 1 ‑四级公 路； 隧道长度决策指标 取值： 5‑特长隧道， 4 ‑长隧道， 3 ‑中隧道， 2 ‑短隧道； 隧道跨度决策指标 取值： 5–超大跨度， 4 ‑大跨度， 3 ‑中跨度， 2 ‑小跨度； 技术状况评价总分决策指标 取值： 5‑[55， 70)， 3‑[70， 85)， 2 ‑[85,100]； 运营年限决策指标 取值： 5‑[30,+∞),4 ‑[20,30),3‑[10,20),4 ‑[5,10),5 ‑[0,5)； 经常检查次数决策指标 取值： 5‑0， 4‑[0， 12)， 3 ‑[12,24)， 2 ‑[24,36),1‑[36,+∞)； 围岩特性决策指标取值： 5 ‑围岩具有膨胀性， 4 ‑土质围岩具有软化性或岩质围岩存在 断裂带， 3 ‑土质围岩具有湿陷性或岩质围岩裂隙发育,1 ‑无不良特性； 区域年平均降水量决策指标取值： 5 ‑[700,+∞),4 ‑[550,700),3 ‑[400,550),4 ‑[200, 400),5‑[0,200)； 地下水发育情况决策指标 取值： 5‑地下水发育， 1 ‑地下水不发育 。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114969888 A 3