一种城市电缆隧道施工可视化监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种城市电缆隧道施工可视化监控系统，包括数据采集模块、数据传输模块和可视化监控模块，数据采集模块包括光纤陀螺仪与全站仪，光纤陀螺仪通过连接设备与全站仪组合连接成一个整体；数据传输模块包括数据传输单元和无线路由，数据传输单元与无线路由连接；可视化监控模块包括主控计算机，主控计算机包括数据接发模块、数据处理模块、显示模块和调控模块；数据传输单元通过串口与全站仪直接连接，无线路由通过无线网络与主控计算机的数据接发模块连接，数据采集模块采集的数据通过数据传输模块传输给可视化监控模块进行处理。本实用新型是一种结构简单、成本低廉的城市电缆隧道施工可视化监控系统。
【专利说明】—种城市电缆隧道施工可视化监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于城市电缆隧道施工监测测量领域，具体涉及一种电缆隧道施工可视化监控系统。
【背景技术】
[0002]电缆隧道工程为高压线进城开辟了新的通道，成为解决城市供电主要方法，因此电缆隧道建设蓬勃发展，进而针对电缆隧道施工测量和运营监测工作中出现的问题展开了一系列的研究。
[0003]电缆隧道的施工必须要布设高精度的控制网，包括隧道外的控制网和隧道内的精密导线网。隧道控制网的布设，通常情况下根据隧道长度和地形条件，隧道外采用GPS方法建立平面控制网，隧道内采用全站仪方法建立精密导线网。隧道内的导线网是隧道掘进施工的基础，是确保贯通的重要保障，其精度的高低直接影响掘进的工作质量的好坏。
[0004]联系测量就是将地面测量坐标传递到井下，使地上、地下采用同一坐标系统。隧道外的控制网是隧道内的导线网的基础，需要通过联系测量将隧道外地面控制点的坐标和方位角传递到隧道内。传统的作业模式，不仅要进行坐标的传递，还需要进行方位的传递，作业过程复杂，而且工作量大。可以采用陀螺经纬仪或者陀螺全站仪直接进行定向，省去方位传递的工作，但是现有的陀螺经纬仪、陀螺全站仪虽然能满足要求，但是设备笨重且价格昂贵，该类仪器的仪器常数标定和定向操作过程也较为复杂。
[0005]为了保证施工安全正常地进行，需要在隧道掘进过程实时地对隧道进行监控，测量采集隧道表面的数据，通过监控软件进行计算分析当前隧道施工的状态，以确保施工的质量。传统的施工监控模式，是先进行隧道施工现场的测量，然后将数据导入计算机，通过检测软件计算分析得到检测结果。因此传统的施工监控模式存在以下的不足:
[0006]( I)测量与数据分析，不能保持连贯性，更不能实时地进行监控分析，而且这一操作过程必须要测量人员一直在施工现场；
[0007](2)监控模式落后，不能实时得到监控结果，耗费大量人力，监控效率低下。
[0008]虽然目前出现了一些改进的措施，在一些地铁隧道项目中，已开始将无线网络与DTU (无线传输单元)结合进行实时数据与指令的交互，但是这种模式需要在每个监测站设置工控机作为伺服器，全站仪与工控机连接，工控机再与DTU连接，耗费大量人力、物力和财力。
[0009]所以，目前城市电缆隧道施工迫切需要一种结构简单、成本低廉的可视化监控系统。
【发明内容】
[0010]为了解决上述的技术问题，本实用新型提出了一种结构简单、成本低廉的城市电缆隧道施工可视化监控系统。
[0011]本实用新型所采用的技术方案是:一种城市电缆隧道施工可视化监控系统，包括数据采集模块、数据传输模块和可视化监控模块，所述的数据采集模块采集的数据通过所述的数据传输模块传输给所述的可视化监控模块进行处理；其特征在于:所述的数据采集模块包括光纤陀螺仪与全站仪，所述的光纤陀螺仪通过连接设备与全站仪组合连接成一个整体；所述的数据传输模块包括数据传输单元和无线路由，所述的数据传输单元与所述的无线路由连接；所述的可视化监控模块包括主控计算机，所述的主控计算机包括数据接发模块、数据处理模块、显示模块和调控模块；所述的数据传输单元通过串口与所述的全站仪直接连接，所述的无线路由通过无线网络与所述的主控计算机的数据接发模块连接。
[0012]作为优选，所述的光纤陀螺仪的陀螺轴与所述的全站仪视准轴平行，垂直于所述的全站仪横轴，所述的光纤陀螺仪能随所述的全站仪的望远镜一同在竖直平面自由旋转。
[0013]作为优选，所述的全站仪上设置有数据接发模块。
[0014]作为优选，所述的数据传输单元内部集成有CPU控制模块、GPRS无线通讯模块和电源模块。
[0015]相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果:
[0016](I)采用光纤陀螺仪进行电缆隧道内定向:
[0017]城市电缆隧道工程环境下，受洞内通视条件的限制，联系测量工作相对复杂且工作量大，导线测量的精度较差，尤其是随着掘进距离的增加，精度很难保证。本实用新型将光纤陀螺仪与全站仪组合，简化了导线测量施工工艺，极大的改善了隧道施工的灵活性，提高了电缆隧道联系测量及导线测量的精度，确保了隧道的贯通；
[0018](2)改变传统的隧道监控模式，节省成本:
[0019]本实用新型对以往的无线数据传输进行改进，省去工控机，全站仪直接连接数据传输单元，通过全站仪上设置的数据接发模块，实现数据发送和指令的接收，使得施工现场全站仪与主控计算机建立远程无线通讯，进而实现监控数据与测量指令的实时发送与接收；
[0020](3)主控计算机的显示模块可视化输出施工状态和施工质量信息，确保对施工状态进行实时控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1:是本实用新型具体实施例的结构框图。
[0022]图2:是本实用新型具体实施例的陀螺仪/全站仪组合示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下将结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步的阐述。
[0024]请见图1、图2，本实用新型所采用的技术方案是:一种城市电缆隧道施工可视化监控系统，包括数据采集模块1、数据传输模块2和可视化监控模块3 ;数据采集模块I包括光纤陀螺仪11与全站仪12，全站仪12上设置有数据接发模块；光纤陀螺仪11通过连接设备与全站仪12组合连接成一个整体，光纤陀螺仪11的陀螺轴与全站仪12视准轴平行，垂直于全站仪12横轴，光纤陀螺仪11能随全站仪12的望远镜一同在竖直平面自由旋转；数据传输模块2包括数据传输单元21和无线路由22，数据传输单元21内部集成有CPU控制模块、GPRS无线通讯模块和电源模块，数据传输单元21与无线路由22连接；可视化监控模块3包括主控计算机31，主控计算机31包括数据接发模块311、数据处理模块312、显示模块313和调控模块314 ;数据传输单元21通过串口与全站仪12直接连接，无线路由22通过无线网络与主控计算机31的数据接发模块311连接，数据采集模块I采集的数据通过数据传输模块2传输给可视化监控模块3进行处理。
[0025]为本实用新型的数据传输模块2的核心装置为DTU，DTU (Data Transfer unit,数据传输单元)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。其内部集成了 CPU控制模块、GPRS无线通讯模块以及电源模块。在外接电源的情况下，通过串口直接连接全站仪12，并设置一系列串口参数，与全站仪12保持一致。
[0026]本实用新型工作时，施工现场数据采集全站仪12结合光纤陀螺仪11完成，通过光纤陀螺仪11获取真北方位，进而确定全站仪12的起始方向，给出全站仪12的初始姿态信息，然后通过全站仪12采集盾构机、隧道表面等对象的实时现场施工状态数据，在全站仪12进行测量的同时，每完成一次测量任务就会触发一次全站仪12机载数据发送模块，数据发送模块将测量数据通过串口传输给数据传输单元21，由数据传输单元21将其转换成IP数据包，通过无线路由22发送到无线网络中，主控计算机31通过无线网络接收到由数据传输单元21发送来的测量数据，
[0027]主控计算机31对获得施工过程的实测数据信息(光纤陀螺仪11和全站仪12观测结果)，经过主控计算机31的数据处理模块312解算，通过显示模块313进行可视化输出，进而实时显示当前隧道信息，如施工状态、施工进度、施工质量等信息。通过将当前监控数据(施工状态信息)与设计值(预计值)进行实时比对，达到实时监控。当施工状态信息偏离预设的阀值时，触发实时动态调控模块314，并通过调控模块314发送指令，对当前施工状态信息进行纠正；同时将监控数据传输到数据处理模块312实时更新；从而确保隧道施工的安全和质量。
[0028]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种城市电缆隧道施工可视化监控系统，包括数据采集模块(I)、数据传输模块(2)和可视化监控模块(3)，所述的数据采集模块(I)采集的数据通过所述的数据传输模块(2)传输给所述的可视化监控模块(3)进行处理；其特征在于: 所述的数据采集模块(I)包括光纤陀螺仪(11)与全站仪(12)，所述的光纤陀螺仪(11)通过连接设备与全站仪(12)组合连接成一个整体； 所述的数据传输模块(2 )包括数据传输单元(21)和无线路由(22 )，所述的数据传输单元(21)与所述的无线路由(22 )连接； 所述的可视化监控模块(3)包括主控计算机(31 )，所述的主控计算机(31)包括数据接发模块(311)、数据处理模块(312)、显示模块(313)和调控模块(314)； 所述的数据传输单元(21)通过串口与所述的全站仪(12)直接连接，所述的无线路由(22)通过无线网络与所述的主控计算机(31)的数据接发模块(311)连接。
2.根据权利要求1所述的城市电缆隧道施工可视化监控系统，其特征在于:所述的光纤陀螺仪(11)的陀螺轴与所述的全站仪(12)视准轴平行，垂直于所述的全站仪(12)横轴，所述的光纤陀螺仪(11)能随所述的全站仪(12)的望远镜一同在竖直平面自由旋转。
3.根据权利要求1所述的城市电缆隧道施工可视化监控系统，其特征在于:所述的全站仪(12)上设置有数据接发模块。
4.根据权利要求1所述的城市电缆隧道施工可视化监控系统，其特征在于:所述的数据传输单元(21)内部集成有CPU控制模块、GPRS无线通讯模块和电源模块。
【文档编号】G05B19/418GK203422659SQ201320552480
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】冯发杰, 花向红, 孟泱, 金银龙, 陈西江 申请人:湖北省电力勘测设计院, 武汉大学