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隧道4.0—数字孪生 引领未来

来源:TunnelTalk

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发布时间:2021-03-15

【  特大??  】

  

       近日,由瑞士地下应用技术中心—SCAUT和瑞士HBI企业等单位联合举办的数字隧道4.0网络研讨会展示了包括建筑信息模型(BIM)、3D点云数据或航空测绘、数字控制和培训流程等内容,以及利用大数据云信息中心为现代基础设施开发的数字孪生技术。


        所谓数字孪生技术是指充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期。简单来说,数字孪生是指以数字化方式再现物理世界中真实的实体或系统。BIM是数字孪生在建筑行业的应用。


        在隧道施工的过程中,从构思到规划和设计,再到施工和调试,以及在未来的运营、维护和扩建或重建过程中,采用数字化工具是瑞士隧道数字化中心的四家创始企业网络研讨会的重点议题,这四家创始企业包括安伯格工程企业、安伯格技术企业、Elkuch集团和西门子企业。


        利用移动地图扫描系统实现现有基础设施的数字化,就有可能把已规划的构筑物囊括进来。有了数字孪生技术,耗时的变更过程、新设计或规划理念、以及各种各样的模拟都将成为过去式。正如安伯格技术企业的产品经理Alzbeta Prokopova在演讲中所说的那样,“动一下鼠标就能到达现场”。


        以隧道出入口系统设计为例,可以更好地了解数字孪生技术在建筑业的应用—BIM。“在过去,如果不采用数字孪生技术,开发和制造专门设计的出入口系统既耗时又浪费钱,”Elkuch集团市场开发部的Jannick Dürst说,“采用数字孪生技术,不管是技术原型设计,还是预制的墙体构件都可以建造,然后还可以在Hagerbach试验场采用BIM进行验证,而且出入口、照明和通风系统更容易设计和安装。在施工过程中,可节省约80%的安装时间。在运营过程中,所有重要的数据都可以通过传感器进行验证,这样不仅缩短了维护时间,而且更易于规划。”


        数字控制有助于复杂操作系统的调试和培训。西门子数字隧道和自动化营销经理Thomas Kühnrich说明说:“在复杂系统上线之前,首先要对计算机的硬件进行虚拟验证和检查,包括控制器和控制系统在内的所有部件都要进行基本功能测试。”


        还可以使用HBI企业的性能模型完成通风系统的高级控制器代码虚拟测试。自动化硬件可以在火灾或疏散的实际测试场景中得到验证。此外,在早期阶段还可以采用数字孪生和隧道控制AppWinCC OA对操作人员进行培训。其优势在于:


        缩短调试时间

        减少消防测试和操作员培训费用

        加快隧道施工速度


        通过使用中心模型,用户可以获得现有隧道和规划隧道的全面数字信息。构筑物的三维模型让基础设施信息更为简单和直观,所有数据都通过标准化接口连接起来。并且还可以实现制作模型的自动或半自动检测。


        要建立一个回溯BIM模型,需要的典型信息包括照片、间隙剖面、收敛度量、测量数据、检测数据、地质和地下水分析数据。来自不同学科、其他BIM模型以及传感器信息的所有数据必须连接到数字孪生系统,才能在一个屏幕上形成所有信息和数据的完整概览。另外,它还可以集成静态和动态实时信息,有助于建立检测云系统。这个基于云的系统与安伯格GRP/IMS 5000(集成手推式轨检小车和高速激光扫描测量技术)和第三方数据协同工作。可定期比较数据的数字隧道检测应用程序能够对整个基础设施项目进行分类。该应用程序可离线工作,采用人工智能进行半自动检测,并对第三方云应用程序开放。


        数字孪生技术的优势在于:


        缩短停工时间或无需停工,节省费用

        隧道无故障运行

        针对问题的快速数据检索

        沟通透明、便利

        静态和动态信息的可视化

        数字孪生可作为其他模型的基础


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