前沿技术︱数字隧道和智慧隧道——隧道建设信息化技术的发展方向

隧道工程是高风险工程，若想实现隧道建设的安全和高效，需要提高隧道建设的信息化水平，逐步实现数字隧道和智慧隧道。近日，钱七虎院士在“智慧城市隧道建设创新技术中德研讨会”上作了智慧隧道的相关报告。让小编带大家了解一下报告的全貌吧。

钱七虎

中国工程院院士

研究背景

在隧道施工中，制约隧道建设安全的主要因素就是极端复杂的不良地质条件。为了克服施工中的这种难题，各个项目都在提高隧道工程建设的信息化水平，努力实现“数字隧道”建设。

同时，“智慧城市”的理念在各个领域备受重视，那么能否在“数字隧道”的基础上打造“智慧隧道”呢？

数字隧道

数字隧道是隧道工程信息化的初级阶段，是“物理隧道”（实体隧道）的虚拟对照体，以信息化手段对隧道建设过程中的数据进行管理。数字隧道的基础就是虚拟现实技术（VR）和BIM技术。

通过虚拟现实和BIM技术的结合，可以让管理者和建设者更直观地感知高层建筑和隧道及其环境的建设和运行情况；也可以对拟建工程项目进行碰撞检测、施工进度摸拟、工程质量的分析、安全风险的防控等。

数字隧道的应用

武汉地铁越江隧道联络通道施工风险控制

1安全风险实时感知系统

构建基于光纤光栅的联络通道施工多场耦合实时感知系统，实现整个施工周期内自动连续采集数据，实时分析与预警。包括超前地质预报系统。

从隧道左线向右线打入5根预埋传感器的冷冻管，共计20个传感器，最深处传感器位置距离管片外壁10m，得到冻土温度变化规律。

2安全风险实时预警系统

施工中人的行为对于施工安全控制而言也十分重要。采用射频识别系统实时跟踪移动目标，并将联络通道施工过程中环境、结构和人的安全信息综合起来进行安全分析判断，及时有效地发布预警信息。

BIM、数据融合、物联网等现代前沿信息技术的应用是提升地铁工程施工安全控制水平重要的途径之一，它有利于降低施工安全风险。

数字隧道向智慧隧道的发展

智慧隧道是指把传感器和跟踪移动目标的GPS单元和射频识别单元以及地质超前预报系统连接起来，形成物联网；利用云计算技术对感知信息进行数据融合和处理分析，实现网上“数字隧道”与物联网的融合；在智能分析处理后，作出智能化响应和决策支持的指令，实现智慧服务。

智慧隧道具有透彻感知、全面互联、深度整合、智能服务等特点。其与数字隧道的区别在于：数字隧道是物理隧道的虚拟对照体，两者是分离的；而智慧隧道则通过物联网把数字隧道与物理隧道无缝连接在一起。但是，其实智慧隧道和数字隧道之间并无绝对界线。

外国相类似的智慧工程实例

要打造智慧隧道，其实就是做好隧道工程数据交换共享平台建设。在国外已有多个“智慧工程”的成功案例。

外国相类似的智慧工程实例：

2006年，新加坡启动“智慧国家2015”计划，建立了针对交通堵塞预报的智慧城市系统

2009年，韩国仁川实现了房间耗能的智能控制与通过网络监测病人状况的智慧城市应用；

昆士兰建立了对桥的智能安全系统，通过装在桥上的传感器，确保桥的安全。

爱尔兰“智慧港湾”利用桥梁上的传感器及渔民手机，监测水面上的漂浮物、水流，沟通渔民和餐厅的交易。

瑞典斯德哥尔摩智慧城市系统，使汽车使用率降低25%，尾气排放降低8-14%。

未来展望

相信在不久的将来，通过数字隧道和智慧隧道的辅助，将能有效处理隧道工程施工中的数据，防范施工风险，提高各方协调水平，为隧道工程施工提供支持。

”

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