一种地下工程施工期无线传输测量系统的制作方法

本实用新型涉及地下工程施工期无线传输测量系统，尤其是能便于充电，快速采集传输施工期监测数据的无线传输测量系统。
背景技术：
：传统的地下工程施工期监测数据采集过程，测量人员需要携带各种数据传输线、记录本，对监测仪器需要人工识别，对监测数据需要人工记录、整理和上报。这种现场采集和后期数据整理的工作方式效率低、耗时长。受地下工程施工期现场环境制约，采集、整理得到的数据稳定性较差、出错率高，设备受地下环境限制、潮湿封闭，采集设备无法便捷充电和进行数据汇总。同时，工程管理人员无法及时了解监测数据变化情况，难以及时发现工程异常。随着电子计算机、无线通讯、传感器及自动化控制技术的不断发展，工程监测领域得到了长足的发展。工程施工期监测数据采集系统借助现有新技术，将电力线通信技术、无线充电技术应用于地下工程施工期监测数据的采集，实现地下工程施工期监测数据便携、非接触式、快速智能采集、上报的目的。技术实现要素：实用新型目的：为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种地下工程施工期无线传输测量系统，能高效的用于地下工程施工期监测数据采集、整理和智能上报的无线传输测量系统，提高地下工程监测数据采集分析的效率和智能化。技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供一种地下工程施工期无线传输测量系统，包括手持数据采集装置、数据桩、电线、数据中心；手持数据采集装置可以放置在数据桩上的充电区域，实现微距离无线充电和蓝牙数据传输；数据桩固定在地下工程洞室或隧洞的交汇点，通过电线连接地下工程外部地面的数据中心，实现数据传输和获取电能的作用。作为优选，所述的手持数据采集装置包括接线柱、采集模块、电源模块、电能接收模块、蓝牙模块；接线柱、电源模块、电能接收模块、蓝牙模块与采集模块连接，受采集模块控制；采集数据时，操作人员将临时埋设的监测设备接线连接接线柱，通过采集模块控制，采集数据，并进行临时存储；当采集工作完成时，将若干手持数据采集装置集中，放置在数据桩上，通过蓝牙将数据传输给数据桩，通过电能接收模块获取电能，给电源模块充电。作为优选，所述的数据桩包括电能发射模块、蓝牙模块、电力猫模块、外部保护壳；电力猫模块通过电力线通信技术(PLC)将数据桩收集的监测数据通过电线传输到地面上的数据中心；电能发射模块接受电线的电能，通过微距离无线充电技术实现给手持数据采集装置充电的功能。作为优选，所述的数据中心站包含数据汇集分析平台、电力猫模块；所述的电力猫模块获取电线传输的数据，并发送到数据汇集分析平台，用于地下工程监测数据的分析监控管理工作。作为优选，所述的无线传输测量系统可兼容220V和380V电压；数据采集装置和数据桩的外部保护壳接缝填充水密封胶，电路板涂有防水漆，具有防水、耐热、耐冲击破坏作用；数据桩有USB充电接口，可以给施工人员手机等设备充电；数据桩的充电区域下部有led灯，可以显示充电进程，并起到照明作用；数据桩含有语音电话，可以通过电线传输音频信息，实现与数据中心的通讯，同时有紧急按钮，地下工作人员在紧急情况下可点击向数据中心发送警报，进行呼救。一种地下工程施工期无线传输测量系统的传输测量方法，包括以下流程：流程1，系统布置：数据中心布置于地下工程地面通道出口的外部地面，地面平坦且相对周边区域较高，以便于布置设备和排除积水；电线采用防水电线，架设在洞壁上，距离洞室地面高度大于1.5m；数据桩布置于地下工程洞室进口或多条洞室的交汇处，充电桩外部保护壳为不锈钢金属材质，有接地；充电桩上部充电区域为亚克力透明面板，防水耐磨损；流程2，数据采集：测量人员携带手持数据采集装置，在地下工程各部位，将临时监测设备的接线连接在手持数据采集装置的接线柱上，进行数据采集；当完成所有部位的采集工作后，将手持数据采集装置放置在数据桩的充电区域内；流程3，设备充电：数据桩通过蓝牙模块与手持数据采集装置配对连接，获得手持数据采集装置的剩余电量，当剩余电量小于总电量的25%时，启动电能发射模块，给手持数据采集装置进行充电，每个对应的充电区域有5点led灯泡，1点亮、2点亮、3点亮、4点亮、5点亮对应电能为[0%,20%]、（20%,40%]、（40%,60%]、（60%,80%]、（80%,100%]五个区间；充电时led灯在亮和灭之间闪烁，充满时5点全亮，无设备充电时为五点全灭；流程4，数据蓝牙传输和数据电线传输：在充电的同时，手持数据采集装置与数据桩进行蓝牙通讯，实现数据传输；流程5，关系设定、自动配对、关系共享：流程5.1手持数据采集装置首次对某支监测设备进行采集时，工作人员可以设定此支仪器的测点名称、位置、后期整编处理参数等信息，实现关系设定；流程5.2每次手持数据采集装置通过蓝牙将数据传输完毕后，手持数据采集装置会留下最后两次的采集数据，当下一次再次连接某支仪器时，手持数据采集装置通过对比历史两次数据和最新一次数据，实现最新数据的智能归类，归类方法如下：n支仪器的前两次测值分别为：a1、b1；a2、b2；a3、b3；…….；an、bn，可表示为ax，bx，x=1,……,n。当测量到某支仪器测值为cx时，计算匹配程度，依据极大似然规律，认为最新数据会沿着历史数据的变化方向，最有可能落在bx+(bx-ax)处，以ax，bx和bx+(bx-ax)/为三个点，建立正态分布概率密度分布，分为正向和负向两情况，得到cx和n支仪器历史数据的匹配程度；当操作人员通过手持数据采集装置获得数据后，在手持数据采集装置上，显示屏按照匹配程度，从大到小从第二行开始显示各支仪器名称，第一行显示为新建仪器；操作人员通过手持数据采集装置的上下按键选择某一行，建立监测数据和仪器名称、参数等信息的自动配对；流程5.3，当多台手持数据采集装置将数据传输给数据桩后，数据桩将关系设定或自动配对信息汇总，当某台手持数据采集装置缺少某几支仪器的关系信息时，数据桩将这些信息传输回手持数据采集装置中，当某台手持数据采集装置首次采集遇到一支新的仪器，同时此支新的仪器被其他手持数据采集装置采集过数据，通过关系共享，避免了重新设定，提高了效率；流程五，分析中心分析：数据桩和分析中心通过内置的电力猫模块和电线进行数据传输，数据整编处理、语音通讯，发送警报。有益效果：针对传统监测采集设备需要用插座充电或换电池提供电能，复杂、缺少便捷性、充电不安全、数据信息管理不智能的问题，本实用新型通过无线充电方法，使得的充电过程避免了电源接口外露，在潮湿环境下造成的危险性；充电只需要将设备放置在充电桩上，在地下工程的黑暗或阴暗环境下也便于操作；针对传统地下工程由于位于封闭空间，数据传输需要单独设置线路的问题，采用电力猫模块实现了电力和信号的共同传输，提高了传输效率，降低了成本；通过智能化的关系设定和共享，实现了新数据的智能归类；将多种技术结合，用于地下工程施工期监测数据采集，能提高数据采集传输的效率、智能性及采集系统的稳定性。附图说明图1为一种地下工程施工期无线传输测量系统布置示意图。图2为数据桩和手持数据采集装置的充电时放置位置示意图。图3为传输测量过程示意图。图4为监测数据的概率密度分布示意图（正向）。图5为监测数据的概率密度分布示意图（负向）。具体实施方式下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。对某地下工程开挖的洞室，进行监测。洞室面积为500平方米，净高为4米，为钢筋混凝土支护，上部为深度为3米的岩土层，连接地面的地面通道长度为15米，高度为2.5米；为了监测洞室的变形、渗流、受力等情况，在洞室末端顶部布设一支锚索测力计（型号为：BGK-FBG-A3）、一支岩石变位计（型号为：BGK-FBG-4911）、一支为应变计（型号为：（BGK-FBG-A3），在洞室末端底部下0.5米的岩土层埋设有一支渗压计（型号为：BGK-FBG-4500S）；非重大结构施工时段，监测频次为每日两次，当工程进行开挖爆破通水时，需要加密监测，频次为每小时三次（即20分钟一次）；安排有两个测量人员，三台手持数据采集装置，一个人员携带两台手持数据采集装置（一台使用，一台备用）深入进行测量，另一个人员在数据桩进行周边巡视和警戒，管理第三台手持数据采集装置的数据传输和充电；全部测量一遍两个人员进行换班，并将前次测量的其中一台手持数据采集装置进行充电和数据传输；当三台手持数据采集装置和数据桩中均无监测数据和监测仪器信息时，首次测量、第二次测量需进行关系配对，并通过数据桩实现关系共享；之后的测量只需要测量人员进行选择，手持数据采集装置会计算对应监测数据出最有可能的监测仪器，实现测量人员的快速选择。按照附图4所示，在bx大于ax条件下，为正向（测值增大）情况，下一测值最有可能出现在bx+(bx-ax)位置；在bx小于ax条件下，为负向（测值减小）情况，下一测值最有可能出现在bx+(bx-ax)位置。令匹配度为k，测值为c，均值u等于bx+(bx-ax)，测值落在附图中K1到K2之间（即测值在横坐标为ax和(7bx-5ax)/2）之间概率为68.27%，即一倍方差范围内，方差表示为v等于2(bx-ax)；概率密度函数为：式中，e为常数2.718；依据历史两次监测数据计算正态分布函数的的参数：均值和方差，得到下表，表中每一行对应一个监测仪器的数据及概率分布：历史监测数据及参数表监测仪器名称首次测量数据(模数)二次测量数据(模数)均值方差锚索测力计2995.13000.13005.110岩石变位计2876.62886.62896.620应变计2879.82898.22916.636.8渗压计11571143112928当测量人员第三次进行全部测量时，测得一支仪器读数为2895.8，将此值代入不同的概率分布，通过计算得到锚索测力计、岩石变位计、应变计、渗压计对应的匹配程度（即概率密度值）分别为：4.56e-28、0.0199、0.0092、0；可见岩石变位计的匹配程度最高，则手持数据采集装置按照以下表格排序显示：新建仪器岩石变位计应变计锚索测力计渗压计同时，将2886.6、2895.8两组数据和岩石变位计进行关联，删除历史数据2876.6；对于其他监测数据，按照同样的方法进行处理。在每一轮测量完毕后，将手持数据采集装置放在充电桩进行充电和数据传输，数据中心收到数据后进行整编和处理等工作。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。当前第1页1 2 3