公路隧道施工安全风险评估及信息化研究
这是一篇关于公路隧道,施工风险,风险评估,风险管理系统的论文, 主要内容为公路隧道因其适用性强、灵活度高等特点,在公路交通运输中起到重要作用。然而,公路隧道工程隐蔽性高、建设时间跨度大,施工风险呈现多样性、不确定性和多层次性,导致公路隧道施工安全风险管理难度大,施工安全问题凸显,隧道安全事故层出不穷,造成了极大的财产损失和负面社会效应。因此,开展公路隧道施工安全风险评估及信息化研究有重要的工程现实意义。论文以公路隧道施工安全风险为研究对象,通过理论分析、现场调查和信息化技术等方法,对公路隧道施工安全风险识别、评估和信息化管理进行了研究,主要内容和成果如下:(1)综合运用风险评估理论和文献调研手段,对近十年国内公路隧道施工事故进行统计分析,以事故类型、发生规律及风险源指向等方面的分析内容作为数据支撑,确定了影响公路隧道施工安全的关键风险因素,构建了包含建设规模、地质条件等7个方面17个指标因子的总体风险评估指标体系。采用AHP法赋予指标权重,运用蒙特卡洛抽样技术确定各风险等级阈值,通过指标体系法建立了公路隧道施工安全总体风险评估模型。(2)在公路隧道施工工序和风险辨识中引入WBS-RBS风险辨识方法及Spearman秩相关系数,构建风险事件集,并将其作为聚类对象。针对传统专家评估语言模糊性的问题,引入LHOWA算子进行改进。结合改进LEC法和专家调查法,建立基于K-means聚类分析的公路隧道施工安全专项风险评估模型,实现了数据信息内部层次关系识别和风险等级分类,降低了事件风险等级确定过程的主观性和随意性。(3)基于所建立的总体和专项安全风险评估模型,运用Java程序技术,结合springboot+vue框架和My SQL数据库搭建风险管理系统的整体框架,开发了面向公路隧道施工的风险管理系统,系统具有系统管理、风险识别、风险评估、风险控制措施和导出文档模块,能够完成公路隧道施工过程中的风险管理工作。(4)将本文建立的公路隧道施工安全风险评估模型和风险管理系统应用于莆炎高速公路文笔山一号隧道。通过开展评估工作可知:文笔山一号隧道总体风险等级为Ⅲ级(高度风险),绝大部分工序风险等级不高于Ⅲ级(显著危险),仅洞顶及洞口防排水系统未及时这一事件的风险等级为Ⅴ级(极度危险),评估结果与现场实际情况较为吻合,验证了该系统的可行性和有效性。
数据驱动的公路隧道运营监控系统设计及应用
这是一篇关于公路隧道,监控系统,数据融合,隧道工况的论文, 主要内容为隧道安全是高速公路运营管理工作中的重要内容,尤其是对于火灾工况及交通流运行状态的监测,目前各种监控手段的效果仍不尽如人意。本文提出一种数据驱动的公路隧道运营监控系统设计方法,从监控数据采集与处理、隧道异常工况判别、监控联动与监控预案生成、监控数据管理等四个方面展开研究。(1)隧道监控数据采集与处理针对隧道监控系统目的及隧道异常工况特点,制定了监测量的选择标准,并分别选取了隧道内环境状态与交通状态监测量;应用云计算技术实现了隧道运营监控的信息共享,并通过实验仿真,验证了监控数据预处理及数据融合方法,为隧道安全态势评估提供了有效的数据支持。(2)隧道异常工况判别与安全态势评估分析了公路隧道常见异常工况及其影响,通过监督学习方法对清洗后的隧道监控数据进行训练,提出了用于火灾和交通阻滞两种异常工况判别的先验知识模型;建立了隧道安全评价指标体系与基于BP神经网络算法的隧道安全态势评估方法,并实例验证了判别模型与态势评估方法的有效性与准确性。(3)隧道监控联动与监控预案生成分析了数据驱动的多源异构监控联动机制及关键技术,提出了包括信息采集、信息处理、信息传输以及信息反馈四部分的公路隧道异常事件信息处置方案;针对隧道实例建立了基于范例推理的公路隧道监控预案生成方法,实现了公路隧道监控预案的自动生成。(4)隧道运营监控数据管理针对隧道运营监控数据管理问题,在分析系统功能需求的基础上,设计了由设备层、设备控制层、通讯层、存储层、数据处理层和监控管理层构成的监控数据管理系统总体结构及各功能模块;设计实现了基于B/S架构的公路隧道运营监控数据管理系统,并给出了各功能界面。
基于BIM的公路隧道结构状态可视化系统研究
这是一篇关于公路隧道,结构状态,监控量测,BIM,可视化的论文, 主要内容为传统公路隧道监控量测数据利用过程中,工作人员通常将所采集数据通过离线方式导入Excel、Origin等软件中进行分析并将结果进行图表展示,存在结果获取效率低、实时交互性差等缺陷。为提升隧道结构状态信息分析效率及智慧化管理水平,在隧道监控量测过程中集成数据信息编码并可视化呈现,继而形成完整的隧道结构状态可视化系统是隧道建设和管养过程中的亟待解决的技术难题。针对上述问题,本文研究了基于BIM的隧道结构状态可视化技术,并搭建结构状态可视化系统作为技术验证。主要研究内容如下:(1)参照现有隧道稳定性判定的研究,提出基于隧道结构状态系数的结构状态等级划分方法,同时设计了结构状态数据的可视化映射方案及关联BIM方法;对比分析了应力、温度等数据的变化规律,采用LSTM搭建多变量预测模型对温度影响下的隧道结构应力响应进行了预测。(2)研究公路隧道土建结构及相关规范对隧道工程构件的划分,提出了隧道模型构件分类方式,并以此为基础构建了隧道BIM模型、设计了隧道构件及结构状态监测传感器的编码方式。(3)设计并开发了基于BIM的公路隧道结构状态可视化系统,系统可实时获取隧道结构状态监控量测数据库信息,从多种维度对隧道结构状态监控量测数据进行可视化仿真。系统采用B/S架构,在云服务器中实现了数据的云端管理及系统部署,提升了系统使用的便利性,降低了系统的管理和维护成本。本文以陕西宝汉高速连城山隧道为工程应用背景,将BIM技术引入公路隧道结构状态管理,结果表明三维可视化效果直观,隧道整体与局部结构状态对比明显,补充了二维可视化存在的不足。本文研究符合隧道数字化建设要求,为提升公路隧道全生命周期数字化管理水平提供了技术支撑,为BIM技术在隧道领域的应用做了新的探索。
公路隧道运营通风智能管控系统研究
这是一篇关于公路隧道,运营通风,多竖井送排式,智能管控,节能降耗的论文, 主要内容为通风是实现隧道安全、卫生、舒适设计标准的重要技术手段,以最不利工况确定隧道通风方案符合防灾减灾的设计初衷,但在运营阶段固化的通风方式和不合理的控制方法造成能源浪费严重。如何在保障运营安全的前提下合理控制通风规模、降低通风能耗已成为特长公路隧道全生命周期中亟待解决的控制性技术难题。鉴于此,本文采用理论分析、数值计算和实例分析相结合的方法,针对特长公路隧道运营安全和节能问题开展了系统研究,主要研究工作总结如下:(1)提出了一种融合交通运行数据与隧道监测数据的公路隧道运营通风动态调节与节能控制方法。分车型对交通量和污染物浓度增量进行预测,通过需风量计算模型输出风量需求,根据需风量将隧道运营状态分级,将各运营级别需风量分别代入压力平衡模型计算得到通风控制方案,达到“按需通风”目的。以秦岭终南山公路隧道西线为例,采用本方法可节约能耗9.31%,降低风机启停频度51.82%。(2)设计并开发了公路隧道环境感知系统。将有害气体、温度气压、能见度和风速风向等高精度传感器在隧道内集成部署,利用STM32微处理器实现环境信息的实时监测,应用4G移动通信网络进行数据的远程传输,实现了隧道环境监测数据的云端存储。与各专用检测设备相比,本系统具有集成度高、准确率高和稳定性好等优势,可为综合评判隧道空气质量和动态调节风机运行提供实测数据支撑。(3)搭建了一套公路隧道运营通风智能管控平台。采用Spring+Spring MVC+My Batis框架搭建公路隧道运营通风智能管控平台,提供运营数据展示、通风管控平台以及能耗情况分析等功能,实现了日常运营不同交通量下的隧道通风自适应控制可视化。本文提出的运营通风动态调节与节能控制方法,依据污染物排放率和分车型交通量确定隧道运营实时需风量,在保障隧道运营安全的同时,实现隧道运营状态的合理划分和通风设施的节能运行,为构建安全、节能、智慧的公路隧道运营通风控制体系提供关键技术支撑,可为今后设计智能化的隧道通风控制方案、优化特长公路隧道智慧管理提供参考。
公路隧道运营通风智能管控系统研究
这是一篇关于公路隧道,运营通风,多竖井送排式,智能管控,节能降耗的论文, 主要内容为通风是实现隧道安全、卫生、舒适设计标准的重要技术手段,以最不利工况确定隧道通风方案符合防灾减灾的设计初衷,但在运营阶段固化的通风方式和不合理的控制方法造成能源浪费严重。如何在保障运营安全的前提下合理控制通风规模、降低通风能耗已成为特长公路隧道全生命周期中亟待解决的控制性技术难题。鉴于此,本文采用理论分析、数值计算和实例分析相结合的方法,针对特长公路隧道运营安全和节能问题开展了系统研究,主要研究工作总结如下:(1)提出了一种融合交通运行数据与隧道监测数据的公路隧道运营通风动态调节与节能控制方法。分车型对交通量和污染物浓度增量进行预测,通过需风量计算模型输出风量需求,根据需风量将隧道运营状态分级,将各运营级别需风量分别代入压力平衡模型计算得到通风控制方案,达到“按需通风”目的。以秦岭终南山公路隧道西线为例,采用本方法可节约能耗9.31%,降低风机启停频度51.82%。(2)设计并开发了公路隧道环境感知系统。将有害气体、温度气压、能见度和风速风向等高精度传感器在隧道内集成部署,利用STM32微处理器实现环境信息的实时监测,应用4G移动通信网络进行数据的远程传输,实现了隧道环境监测数据的云端存储。与各专用检测设备相比,本系统具有集成度高、准确率高和稳定性好等优势,可为综合评判隧道空气质量和动态调节风机运行提供实测数据支撑。(3)搭建了一套公路隧道运营通风智能管控平台。采用Spring+Spring MVC+My Batis框架搭建公路隧道运营通风智能管控平台,提供运营数据展示、通风管控平台以及能耗情况分析等功能,实现了日常运营不同交通量下的隧道通风自适应控制可视化。本文提出的运营通风动态调节与节能控制方法,依据污染物排放率和分车型交通量确定隧道运营实时需风量,在保障隧道运营安全的同时,实现隧道运营状态的合理划分和通风设施的节能运行,为构建安全、节能、智慧的公路隧道运营通风控制体系提供关键技术支撑,可为今后设计智能化的隧道通风控制方案、优化特长公路隧道智慧管理提供参考。
公路隧道施工安全风险评估及信息化研究
这是一篇关于公路隧道,施工风险,风险评估,风险管理系统的论文, 主要内容为公路隧道因其适用性强、灵活度高等特点,在公路交通运输中起到重要作用。然而,公路隧道工程隐蔽性高、建设时间跨度大,施工风险呈现多样性、不确定性和多层次性,导致公路隧道施工安全风险管理难度大,施工安全问题凸显,隧道安全事故层出不穷,造成了极大的财产损失和负面社会效应。因此,开展公路隧道施工安全风险评估及信息化研究有重要的工程现实意义。论文以公路隧道施工安全风险为研究对象,通过理论分析、现场调查和信息化技术等方法,对公路隧道施工安全风险识别、评估和信息化管理进行了研究,主要内容和成果如下:(1)综合运用风险评估理论和文献调研手段,对近十年国内公路隧道施工事故进行统计分析,以事故类型、发生规律及风险源指向等方面的分析内容作为数据支撑,确定了影响公路隧道施工安全的关键风险因素,构建了包含建设规模、地质条件等7个方面17个指标因子的总体风险评估指标体系。采用AHP法赋予指标权重,运用蒙特卡洛抽样技术确定各风险等级阈值,通过指标体系法建立了公路隧道施工安全总体风险评估模型。(2)在公路隧道施工工序和风险辨识中引入WBS-RBS风险辨识方法及Spearman秩相关系数,构建风险事件集,并将其作为聚类对象。针对传统专家评估语言模糊性的问题,引入LHOWA算子进行改进。结合改进LEC法和专家调查法,建立基于K-means聚类分析的公路隧道施工安全专项风险评估模型,实现了数据信息内部层次关系识别和风险等级分类,降低了事件风险等级确定过程的主观性和随意性。(3)基于所建立的总体和专项安全风险评估模型,运用Java程序技术,结合springboot+vue框架和My SQL数据库搭建风险管理系统的整体框架,开发了面向公路隧道施工的风险管理系统,系统具有系统管理、风险识别、风险评估、风险控制措施和导出文档模块,能够完成公路隧道施工过程中的风险管理工作。(4)将本文建立的公路隧道施工安全风险评估模型和风险管理系统应用于莆炎高速公路文笔山一号隧道。通过开展评估工作可知:文笔山一号隧道总体风险等级为Ⅲ级(高度风险),绝大部分工序风险等级不高于Ⅲ级(显著危险),仅洞顶及洞口防排水系统未及时这一事件的风险等级为Ⅴ级(极度危险),评估结果与现场实际情况较为吻合,验证了该系统的可行性和有效性。
基于案例管理系统开发的公路隧道塌方处理决策分析
这是一篇关于公路隧道,塌方案例,系统开发,案例匹配,处理决策的论文, 主要内容为近年来我国公路隧道发展迅速,取得了令人瞩目的成就,但伴随着还有大量的隧道施工事故,尤其以塌方较多,但这些塌方资料并没有系统保存,这对隧道塌方相关研究是巨大的损失。因此为了解决目前隧道塌方研究缺少大量完整的现场资料问题,本文搜集整理了数百条条隧道塌方案例,开发了隧道塌方案例管理系统,在此基础上又研究分析了隧道塌方处理措施匹配,进一步开发了隧道塌方处治决策咨询模块,并将系统应用到实际工程中,结合数值模拟,解决现场塌方原因分析、处理和防治。主要研究成果如下:(1)对系统开发的需求、技术、数据等分析,对搜集到的塌方资料进行分类整理,基于JSP技术和My SQL数据库开发了公路隧道塌方案例管理和处理决策系统,目前系统提供塌方案例查询功能,为隧道塌方相关提供数据支撑,和塌方处理决策功能,为塌方处理提供依据。(2)介绍案例推理的相关概念,通过选取断面形式、围岩级别、塌方类型作为模板检索特征,不良地质、地下水、埋深、围岩类型、塌方规模、勘察设计原因和施工原因作为定量特征,应用层次分析法确定特征权重,最后采用KNN算法计算其相似度,建立了塌方处理措施匹配模型。(3)详细介绍了和平隧道的工程概况和现场塌方情况,详细分析了其塌方与地质、水文以及施工有关,并对现场处治措施与系统处治措施进行对比,验证系统的可行性。通过数值模拟进一步分析了和平隧道的应力和变形情况,探究其塌方机理。(4)通过对和平隧道的塌方情况和开挖时的应力变形情况,考虑施加注浆加固控制富水软岩隧道的应力和变形情况,探究注浆加固圈的合理厚度和渗透系数,数值模拟结果表明,增加注浆加固圈厚度能有效改善围岩的应力和变形,而增大渗透系数能有效改善隧道周围孔隙水压力场分布。
公路隧道运营通风智能管控系统研究
这是一篇关于公路隧道,运营通风,多竖井送排式,智能管控,节能降耗的论文, 主要内容为通风是实现隧道安全、卫生、舒适设计标准的重要技术手段,以最不利工况确定隧道通风方案符合防灾减灾的设计初衷,但在运营阶段固化的通风方式和不合理的控制方法造成能源浪费严重。如何在保障运营安全的前提下合理控制通风规模、降低通风能耗已成为特长公路隧道全生命周期中亟待解决的控制性技术难题。鉴于此,本文采用理论分析、数值计算和实例分析相结合的方法,针对特长公路隧道运营安全和节能问题开展了系统研究,主要研究工作总结如下:(1)提出了一种融合交通运行数据与隧道监测数据的公路隧道运营通风动态调节与节能控制方法。分车型对交通量和污染物浓度增量进行预测,通过需风量计算模型输出风量需求,根据需风量将隧道运营状态分级,将各运营级别需风量分别代入压力平衡模型计算得到通风控制方案,达到“按需通风”目的。以秦岭终南山公路隧道西线为例,采用本方法可节约能耗9.31%,降低风机启停频度51.82%。(2)设计并开发了公路隧道环境感知系统。将有害气体、温度气压、能见度和风速风向等高精度传感器在隧道内集成部署,利用STM32微处理器实现环境信息的实时监测,应用4G移动通信网络进行数据的远程传输,实现了隧道环境监测数据的云端存储。与各专用检测设备相比,本系统具有集成度高、准确率高和稳定性好等优势,可为综合评判隧道空气质量和动态调节风机运行提供实测数据支撑。(3)搭建了一套公路隧道运营通风智能管控平台。采用Spring+Spring MVC+My Batis框架搭建公路隧道运营通风智能管控平台,提供运营数据展示、通风管控平台以及能耗情况分析等功能,实现了日常运营不同交通量下的隧道通风自适应控制可视化。本文提出的运营通风动态调节与节能控制方法,依据污染物排放率和分车型交通量确定隧道运营实时需风量,在保障隧道运营安全的同时,实现隧道运营状态的合理划分和通风设施的节能运行,为构建安全、节能、智慧的公路隧道运营通风控制体系提供关键技术支撑,可为今后设计智能化的隧道通风控制方案、优化特长公路隧道智慧管理提供参考。
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