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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利一种基于隧道扫描机器人和BIM模型的隧道支护优化系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120257412B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510148217.5，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种基于隧道扫描机器人和BIM模型的隧道支护优化系统是由郑俊星;王栋;高琳;苗雨;刘华北;刘继国;宋明;石秀;宋勇;焦传奇;关振长;石飞停设计研发完成，并于2025-02-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于隧道扫描机器人和BIM模型的隧道支护优化系统在说明书摘要公布了：本申请涉及一种基于隧道扫描机器人和BIM模型的隧道支护优化系统，旨在解决传统钻爆法隧道施工中，围岩稳定性分析效率低、精度差、响应慢的问题，系统通过集成履带机器人、激光雷达、回弹仪、摄像头等设备，实现围岩地质信息的快速、精准采集，并结合BIM技术生成动态更新的隧道模型，系统自动解析采集数据，实时进行围岩稳定性分析与支护设计优化，并通过智能终端实时推送最新设计方案至施工现场，系统还支持施工人员输入现场反馈信息，自动调整支护设计方案，该系统大大提高了数据采集效率、分析精度和施工安全性，确保支护设计能够实时响应围岩变化，显著提升隧道施工的效率和精确性，尤其适用于复杂地质条件下的隧道施工。

本发明授权一种基于隧道扫描机器人和BIM模型的隧道支护优化系统在权利要求书中公布了：1.一种基于隧道扫描机器人和BIM模型的隧道支护优化系统，其特征在于，其包括： 信息采集模块，用于隧道开挖面及周围环境的数据采集，所述信息采集模块包括履带机器人1、激光雷达扫描系统2、机械臂3、回弹仪4、若干摄像头5以及若干照明灯6，所述激光雷达扫描系统2、机械臂3、若干摄像头5以及若干照明灯6均设在履带机器人1上，所述回弹仪4设在机械臂3上； 模型操作模块，其与所述信息采集模块建立通信连接，结合BIM软件建立隧道BIM模型，包含地质体模型、隧道结构组件及施工装备组件，并通过IFC格式文件实现数据共享和属性扩展； 信息输入模块，其与所述模型操作模块建立通信连接，所述信息输入模块包括监控量测、地质预告及掌子面测量，用于采集并输入围岩的基础地质和测量信息； IFC解析与分析模块，其与所述信息输入模块建立通信连接，用于通过云端计算平台对IFC格式文件进行解析，完成三维点云重建、节理参数识别、几何粗糙度提取及围岩分级指标计算； 所述IFC解析与分析模块包括三维点云重建模块、节理参数识别模块、几何粗糙度提取模块以及围岩分级模块； 所述三维点云重建模块用于通过结合二维图像和激光雷达点云数据，生成开挖面的高精度三维数字模型； 所述节理参数识别模块用于提取节理面的空间位置、几何形状和产状参数，并根据聚类算法对节理面进行分类； 所述几何粗糙度提取模块用于基于几何特征提取算法，计算节理面的表面粗糙度指标，即通过计算表面法向量的变化评估节理面的粗糙度指标，表达式为： ； 其中，R为粗糙度指标；A为节理面的区域；为节理面表面法向量的梯度；x和y为表面坐标； 所述围岩分级模块用于根据采集到的地质测量信息，计算BQ值、Q值、RMR和GSI围岩分级指标，并结合地应力对分级结果进行修正，围岩的分级通过以下公式进行计算： ； 其中，BQ为围岩分级指数；RMR和GSI分别为岩石质量和结构指数； 反馈分析模块，其与IFC解析与分析模块建立通信连接，用于接收来自所述IFC解析与分析模块的支护设计方案及围岩分级结果，并将分析结果通过智能终端实时推送至施工人员，记录施工过程中的历史数据； 人机协助模块，其与所述反馈分析模块建立通信连接，用于与施工人员进行交互，包括接收施工人员输入的观察信息和调整建议，提供支护设计方案的动态可视化展示，并将调整后的数据反馈至模型操作模块。

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