一种基于无线网桥的盾构施工信息采集与传输系统的制作方法

本实用新型涉及一种信息采集与传输系统，具体为一种基于无线网桥的盾构施工信息采集与传输系统。

背景技术：

随着地铁建设脚步的加快，尤其是盾构法施工生产过程容易控制、过程相对安全以及隧道内发生严重安全生产事故的可能性较小等特点，盾构法施工已作为隧道施工的首选。但是随之也带来了多个盾构工地同时施工，管理跨度大等诸多困难，不能及时、准确的掌握盾构施工信息，从而对施工过程中安全风险无法有效管控。

现在普遍的盾构施工现场数据传输系统均采用有线传输方式，即隧道远距离传输通过光缆，两端配置光端机进行数据、视频、语音等信息的传输。此种方式存在着盾构设备上及隧道内布线困难，线缆不能二次利用，线缆容易遭到施工机具破坏，维修光缆需要专业的熔纤工具等方面的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中盾构施工现场数据通过有线方式传输存在布线困难、线缆不能二次利用以及线缆容易遭到施工机具破坏等不足，本实用新型要解决的问题是提供一种不受现场环境限制、并省掉初次布线及随着盾构机向前掘进陆续放线的维护工作量的基于无线网桥的盾构施工信息采集与传输系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型一种基于无线网桥的盾构施工信息采集与传输系统，包括隧道内盾构机部分和地面监控室部分，隧道内盾构机部分包括摄像机、硬盘录像机、盾构机PLC、电话机、第一无线网桥、第一交换机以及第一网络电话网关，其中摄像机与硬盘录像机连接；硬盘录像机和盾构机PLC连接第一交换机，电话机通过第一网络电话网关连接第一交换机，第一交换机连接第一无线网桥；地面监控室包括计算机、第二交换机、第二无线网桥、第二网络电话网关以及电话交换机，其中电话交换机通过第二网络电话网关与第二交换机相连；计算机与第二交换机连接，第二交换机通过第二无线网桥、第一无线网桥与第一交换机进行通讯。

摄像机安装于盾构机上，摄像机采集的视频流数据，输出端通过同轴电缆传输至硬盘录像机中。

盾构机PLC采集盾构数据，输出端经第一交换机、第一无线网桥、第二无线网桥传输至地面监控室内的计算机中。

由盾构机部分的电话机发起电话呼出，通过第一网络电话网关输出数字信号，经第一交换机、第一无线网桥、第二无线网桥、第二交换机传输到第二网络电话网关，再通过电话交换机接入电话交换系统；或者，由地面监控室内电话机发起电话呼出，通过电话交换机、第二网络电话网关、第二交换机以及第二无线网桥传输到第一无线网桥、第一交换机以及第一网络电话网关，与盾构机内电话机进行通话。

本实用新型还具有显示器，其连接至与计算机的图像及数据输出端。

第二无线网桥安装于盾构机隧道始发端洞9点钟或3点钟方向上。

第一无线网桥安装于盾构机最后一节台车上。

还具有POE供电模块，第二无线网桥通过POE供电模块供电。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型提供一种网络传输系统，可将盾构机的数据、视频、语音等信息实时传送到地面监控室，极大的方便工程监管人员及时掌握盾构施工进度、风险、现场生产情况，做出及时有效的应对措施。

2.本实用新型采用第五代无线通信技术802.11ac协议，传输带宽可达1Gbps，传输性能好，可行性强，解决了了施工作业过程中导致光缆损坏及光缆不能二次利用的后顾之忧，不但能保持网络的稳定性还提高了设备的重复利用率；通过无线网桥采组网方式以无线传输模式完美解决了现有技术中存在的问题，不但隧道内不受天气干扰无线信号传输稳定，而且无线传输方式组网灵活，扩容方便。

3.本实用新型省掉了初次布线及随着盾构机向前掘进陆续放线的维护工作量，节省了施工成本及后期维护成本。

附图说明

图1为本实用新型盾构施工信息采集与传输网络拓扑图；

图2为本实用新型数据采集与传输电气原理框图；

图3为POE供电模式无线网桥安装连接图。

其中，1为摄像机，2为硬盘录像机，3为盾构机PLC，4为电话机，5为第一网络电话网关，6为第一交换机，7为第一无线网桥，8为LED显示器，9为台式电脑，10为电话交换机，11为第二交换机，12为第二无线网桥，13为第二网络电话网关。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述。

如图1、2所示，本实用新型一种基于无线网桥的盾构施工信息采集与传输系统，包括隧道内盾构机部分和地面监控室部分，隧道内盾构机部分包括摄像机1、硬盘录像机2、盾构机PLC 3、电话机4、第一无线网桥7、第一交换机6以及第一网络电话网关5，其中摄像机1与硬盘录像机2连接；硬盘录像机2和盾构机PLC 3连接交换机6，电话机4通过第一网络电话网关5连接第一交换机6，第一交换机6连接第一无线网桥7；地面监控室包括计算机9、第二交换机11、第二无线网桥12、第二网络电话网关13以及电话交换机10，其中电话交换机10通过第二网络电话网关13与第二交换机11相连；计算机9与第二交换机11连接，第二交换机11通过第二无线网桥12与第一无线网桥7进行通讯。

本实施例中，隧道内盾构机部分的摄像机1、硬盘录像机2、盾构机PLC3以及电话机4为盾构机上原有配置设备，地面监控室部分的电话机、电话交换机10为原有配置设备，其余设备均为新增设备。

隧道内盾构机部分中的硬盘录像机2、盾构机PLC 3通过网线连接第一交换机6，电话机4通过电话线连接第一网络电话网关5，第一网络电话网关5通过网线连接第一交换机6，最后第一交换机6通过网线拉远，连接位于盾构机最后一节台车上的第一无线网桥7，其中第一无线网桥7可就地供电，也可通过POE供电模块连接网线供电，如图3所示。

地面监控室部分中，电话交换机10通过电话线连接第一网络电话网关13，计算机9(采用台式电脑)和第二电话网关13通过网线连接第二交互机11，最后第二交换机11通过网线拉远，与位于盾构隧道始发端洞口9点钟(或3点钟)方向上的第二无线网桥12连接；其中第二无线网桥12需通过POE供电模块连接网线供电，如图3所示。

视频流由盾构机上摄像机1采集并传输到硬盘录像机2存储，经隧道内盾构机部分和地面监控室部分中的第一、二交换机6、11和第一、二无线网桥7、12传输到地面监控室部分的计算机9中，通过管理软件投屏到显示器8(采用LED显示器)上。LED显示器8通过HDMI等视频线连接计算机9。

数据流由盾构机上PLC 3采集，经隧道和地面监控室内交换机、无线网桥传输到地面监控室内台式电脑9通过管理软件投屏到LED显示器8上。

电话语音流由盾构机上电话机4连接网络电话网关5转化成数字信号，经隧道和地面监控室内交换机、无线网桥传输到地面监控室内网络电话网关5，再通过电话交换机接入电话交换系统。

本实施例中，盾构机PLC数据、视频监控信息由硬盘录像机由模拟视频信号转化成数字信号、盾构司机室内电话机通过电话网关设备由模拟语音信号转化成数字信号后均接入机柜内交换机，再通过网线连接至安装于盾构机最后一节台车上面的无线网桥设备。若无线网桥设备无线网桥设备供电不方便可以在机柜内通过POE供电模块直接用网线提供电源，POE供电模块视供电情况而定。

本实用新型的工作过程和原理如下：

地面监控室内盾构机数据和视频监控计算机以及内部电话机通过电话网关设备由模拟语音信号转化成数字信号后均接入交换机，再通过网线连接至安装于隧道始发端洞口处9点钟(或3点钟)方向的无线网桥设备。同样无线网桥设备供电可以在地面监控室内通过POE供电模块直接用网线提供电源。POE供电模块通过接入的网络数据混合电流之后，以网线的形式对外供电并同时传输网络数据，连接方式如图3所示。

选择无线网桥设备时要根据拟掘进的盾构隧道长度选择相应传输距离，普遍情况下选工作5GHz频段可传输3km以上的设备即可，通过安装于盾构机最后一节台车和隧道始发端洞口处9点钟(或3点钟)方向的两台无线网桥设备配对可实现盾构机的数据、视频、语音等信息实时传送到地面监控室。无线网桥设备的安装位置无固定要求，主要是从设备安装和维护方便以及施工机械器具的造成的破坏等方面考虑。过高影响破坏较小，但安装维护不便，过低安装维护方便，但影响破坏较大。9点钟和3点钟主要是区别于盾构司机室位置，司机室在左边，安装于9点方向，司机室在右边，安装于3点钟方向。

由盾构机部分的电话机发起电话呼出，通过第一网络电话网关输出数字信号，经第一交换机、第一无线网桥、第二无线网桥、第二交换机传输到第二网络电话网关，再通过电话交换机接入电话交换系统；或者，由地面监控室内电话机发起电话呼出，通过电话交换机、第二网络电话网关、第二交换机以及第二无线网桥传输到第一无线网桥、第一交换机以及第一网络电话网关，与盾构机内电话机进行通话。

采用第五代无线通信技术802.11ac协议传输带宽可达1Gbps，传输性能好，技术方案可行。本实用新型可避免施工作业过程中导致光缆损坏及光缆不能二次利用的后顾之忧，不但能保持网络的稳定性还提高了设备的重复利用率，同时还省掉了初次布线及随着盾构机向前掘进陆续放线的维护工作量。