成果名称: 基于BIM的城市地面坍塌风险三维可视化智能监测预警系统研究
完成单位: 深圳市工勘岩土集团有限公司
主要人员: 雷斌,李红波,陈宜言,童心,李凯,王贤能,左人宇,李新元,潘启钊,赵家福,王小湖,张伟帆,石洋海,赵园园,刘智明 等29人
介绍:

    ①课题来源与背景。 来源:近年来,我司承接完成了“罗湖区2021年城中村、旧工业区、旧居住区公共道路地下空洞隐患检测服务项目”“南山区2021年度车载探地雷达综合检测项目”等多个城市地面坍塌检测项目,在针对道路地面坍塌隐患进行检测、排查、治理过程中发现,城市地面坍塌的形成、影响与防治具有显著的人为性、危害性和不确定性,是城市发展过程中必然蕴含的风险。采用传统的检测监测手段难以在源头进行精准防控,效果不甚理想。因此,急需一个利用信息化智能化手段对城市孕灾环境、致灾因子和承灾体进行集成化综合管理。 背景: 地面坍塌是指地表岩、土体受自然因素作用或人类工程活动影响向下塌落,并在地面形成坍塌坑(洞)而造成灾害的一种现象或过程。城市里人口和建筑物分布密集,一旦地面发生坍塌,很容易造成人员伤亡和财产损失。。据统计,2013-2019年间,深圳市共发生地面坍塌事故1616起,共造成6人死亡,14人受伤。深圳市地面坍塌隐患排查、检测评估工作投入了大量人力物力。 在市地防办的统一指挥和部署下,相关区政府和责任部门积极应对、通力配合,快速有效的完成了所有应急抢险工作,防止了险情扩大,保障了人民生命和财产安全。然而,近年来地面坍塌事故数量仍然逐年攀升,地面坍塌防治形势非常严峻。频繁发生的地面坍塌事故已严重制约深圳市经济社会的安全发展,尤其是影响城市地下空间的开发,给城市建设和人民生命财产安全带来极大的隐患。因此,如何进行深圳市的地面坍塌的有效防控是十分迫切的问题。

    ②技术原理及性能指标。 技术原理:本技术旨在依托城市三维地质大数据收集、城市空间三维建模、地面坍塌防治等工作,基于BIM技术,构建具有海量数据管理、存储、数据服务和数据交互功能的城市地面坍塌三维可视化数据管理体系,为风险分析、监测预警、应急指挥、辅助决策提供数据支撑,实现地面坍塌灾害信息共享,以提高多部门、多专业的协同配合,提高地面坍塌隐患治理、灾害防治等相关工作的效率。 性能指标: 基于三维BIM的多源异构数据整合技术、地表和地下一体化技术、高精度模型融合技术、实时数据通信传输的软件平台融合技术、TB级倾斜摄影模型秒级加载技术等多种技术运用,对地面坍塌孕灾环境、致灾因子和承灾体进行同步显示,为城市地面坍塌灾害治理工作的有效管控打下了基础。并且所有预警记录存储在数据库中,方便以后事故追忆查询。当发生预警信息异常时,系统对相关部门及人员及时发出提醒,利于防控人员及时发现灾害信息、采取有效的防御措施。通过系统及时进行应急人员调度、远程专家派遣、应急数据展示、应急信息发布及告警处置流程,并视灾害的严重程度、危害程度及时开展应急会议,最大程度地保证应急救援指挥的实时性。

    ③技术的创造性与先进性。 1、城市空间多元要素全透明管理:整合城市空间基础数据,包括住建、规资、交警、城管、管线单位、地铁等部门信息要素,对地质条件、道路条件、工程建设基本数据、地下管线、交通状态、人口分布等多元数据以及探地雷达、水位计、地铁盾构作业传感器等动态监测数据分门别类进行标准化加工,形成三维透明的城市模型基础信息,在统一平台系统集成化管理提供坚实的数据基础。 2、多要素多层次风险评估:构建多要素多层次风险评估模型,从孕灾环境、致灾因子、承灾体及防治能力等方面入手,综合考虑各风险因素,建立了先进的地面坍塌综合风险分析算法模型,计算出地面坍塌风险系数,并进行风险分级,形成城市地面坍塌风险评估图,为道路检测重点区域提供决策支撑。 3、多部门多级工作协同管理:建立多部门多级隐患灾害协同管理机制,横向上整合建委、规资、水务、城管等行业部门,城投、地铁等建设单位,全域动态监测隐患数据。针对不同风险路段,制定相应的结构化防治清单,建立预警发现阶段、裂缝沉降阶段、坍塌事故初期等不同状态处置流程,同时与应急指挥平台互联,为突发事件处置提供统一的协作平台。

    ④技术的成熟程度,适用范围和安全性。 本技术技术成熟已经成功运用于“南山区2021年度车载探地雷达综合检测项目”等多个城市地面坍塌检测项目。 本技术适用于城市地面坍塌的预防、监测、预警、治理、应急指挥等全生命周期的防治及信息管理工作。 本技术技术成熟安全当发生预警信息异常时,系统对相关部门及人员及时发出提醒,利于防控人员及时发现灾害信息、采取有效的防御措施。通过系统及时进行应急人员调度、远程专家派遣、应急数据展示、应急信息发布及告警处置流程,并视灾害的严重程度、危害程度及时开展应急会议,最大程度地保证应急救援指挥的实时性。

    ⑤应用情况及存在的问题。 本技术已经成功运用于“罗湖区2021年城中村、旧工业区、旧居住区公共道路地下空洞隐患检测服务项目”、“南山区2021年度车载探地雷达综合检测项目”等多个城市地面坍塌检测项目。本技术还未能实现将探地雷达检测、解译过程全部集成在本预警系统平台,在下一步工作中将着力进行技术攻关,争取实现地面坍塌防治工作全流程集成化管理。

    ⑥历年获奖情况: 无。

批准登记号:
登记日期: 2023-12-15
研究起止时间: 2020-01-22至2022-12-20
所属行业: 建筑业
所属高新技术类别: 先进制造
评价单位名称: 广东省土木建筑学会
评价日期: 2023-01-05