地下工程开挖全方位信息化管理方法及物联网监控系统与流程

本发明实施例涉及地下工程技术领域，具体涉及一种地下工程开挖全方位信息化管理方法及物联网监控系统。

背景技术：

地下工程是指深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程，它包括地下房屋和地下构筑物，地下铁道，公路隧道、水下隧道、地下共同沟和过街地下通道等，地下工程的建设周期长、工序多、施工环境多变是一项综合、复杂的系统工作，同时其又具有投资大、战线长、任务重、要求高等特定，随之人们对于地下工程的管理也就越来越关注。

为确保工程施工的进度、质量、效率和安全目标，必须对全施工过程进行严格信息化监控，但是，现行的施工监控技术在工程施工信息化方面还存在诸多不足，突出表现为监测数据通过人工现场采集，其工作量大、时效性差，且观测数据的处理和分析依赖手工方式和个人经验，处理的效率低、共享性差，不能满足当前施工的需求，有待于解决。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供地下工程开挖全方位信息化管理方法及物联网监控系统，以解决现有技术中监控数据采集工作量大、时效性差，以及观测数据处理的时效低共享性差的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明实施例的第一个方面，提供了一种地下工程开挖物联网监控系统，包括多源信息采集终端、多源信息传输终端、远程监控平台和科学决策平台，所述多源信息信息采集终端与所述多源信息传输终端通讯连接，所述多源信息传输终端与所述远程监控平台通讯连接，所述远程监控平台与所述科学决策平台通讯连接，所述信息采集终端通过信息传输终端将所采集的地下工程全生命周期多源信息传输给远程监控平台，所述科学决策平台完成对施工的管理决策。

作为本发明实施例的一种优选方案，所述多源信息采集终端包括多源信息传感终端、可视化信息终端和获取工程全生命周期变形信息的几何变形现场测量装置；所述多源信息传感终端包括用于获取工程全生命周期力性的力性信息传感终端，以及用于获取工程全生命周期物性的物性信息传感终端，所述可视化信息终端包括ip摄像监控设备；

所述多源信息传感终端通过传感信息采集终端将获取的传感信息输出至所述多源信息传输终端，所述可视化信息终端通过视频及图像信息采集终端将获取的可视化信息输出至所述多源信息传输终端，所述几何变形现场测量装置通过几何变形测量手持app终端将获取的变形信息输出至所述多源信息传输终端。

作为本发明实施例的一种优选方案，所述力性信息传感终端用于采集工程全生命周期的节点应力信息、关键部位弯矩信息和扭矩信息；

所述物性信息传感终端用于采集工程全生命周期的温度信息、地表信息、位移信息和倾斜挠度信息。

作为本发明实施例的一种优选方案，所述几何变形现场测量装置包括全站仪和水准仪。

作为本发明实施例的一种优选方案，所述多源信息传输终端包括zigbee无线网络、gprs无线网络，以及作为数据及信息传输中继节点的wifi基站。

作为本发明实施例的一种优选方案，所述远程监控平台包括多源信息存储单元、多源数据分析单元、高清视频及图像显示单元。

作为本发明实施例的一种优选方案，所述多源信息采集终端包括收纳盒，一个与所述多源信息传输终端无线通讯的无线通讯模块，以及多个与所述无线通讯模块有线连接的信息采集部件，所述无线通讯模块安装在所述收纳盒的一端，所述信息采集部件可拆卸式设置在所述收纳盒的另一端，所述信息采集部件均由圆锥体出线部，以及连接在所述圆锥体出线部的圆面上的所述元件集成部组成，所述元件集成部的导线通过圆锥体出线部的锥角引出，在所述圆锥体出线部的外表面靠近所述锥角的一段设置有外螺旋槽。

作为本发明实施例的一种优选方案，所述收纳盒包括圆台体尾部，以及连接在所述圆台体尾部上的扇体拓展部，在所述圆台体尾部内设置用于容纳所述无线通讯模块的收纳腔，在所述扇体拓展部上设置有若干用于放置所述信息采集部件的收纳通道，在所述收纳通道内表面设置有与所述外螺旋槽匹配连接的内螺旋槽，所述内螺旋槽靠近所述收纳通道的外侧，所述收纳通道的内侧空间用于收纳导线，导线穿过所述收纳通道最内部与所述无线通讯模块连接。

在本发明实施例的第二个方面，提供了一种地下工程开挖全方位信息化管理方法，包括以下步骤：

步骤s100，通过无线设备全方位采集地下工程开挖的多源信息，并将所述多源信息无线传输至wifi基站；

步骤s200，所述wifi基站将所述多源信息传输至远程监控平台，并由远程监控平台完成数据处理；

步骤s300，结合所获取的可视化信息，管理层科学决策平台实现对施工质量的控制，施工进度的管理、施工安全的管理、工程运维的管理，并且及时快速将管理层决策无线输出并执行，完成信息交互。

作为本发明实施例的一种优选方案，所述多源信息包括：工程全生命周期的节点应力、关键部位弯矩、扭矩、温度、变形、地表、位移和倾斜挠度信息。

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明通过信息采集终端和远程监控平台可实现信息更加精准的采集，而配合所设置的信息传输终端，能够保证所采集的信息可及时的进行上传处理，对于地下工程施工方案制定、施工进度质量控制、现场高效安全作业、工程运营期维护、管理层快速科学决策提供实时数据、可视化信息，可有效避免通过人工采集信息以及处理信息的方式，其效率低、时效性差、共享性差等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施方式的系统流程图；

图2为本发明实施方式中收纳盒的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明提供了一种地下工程开挖物联网监控系统，具体以特大型工程的全生命周期为例：

其具体包括：多源信息采集终端、多源信息传输终端、远程监控平台和科学决策平台，所述多源信息信息采集终端与所述多源信息传输终端通讯连接，所述多源信息传输终端与所述远程监控平台通讯连接，所述远程监控平台与所述科学决策平台通讯连接，所述信息采集终端通过信息传输终端将所采集的地下工程全生命周期多源信息传输给远程监控平台，所述科学决策平台完成对施工的管理决策。

其中，多源信息采集终端包括多源信息传感终端、可视化信息终端和获取工程全生命周期变形信息的几何变形现场测量装置；所述多源信息传感终端包括用于获取工程全生命周期力性的力性信息传感终端，以及用于获取工程全生命周期物性的物性信息传感终端，所述可视化信息终端包括ip摄像监控设备；多源信息传感终端通过传感信息采集终端将获取的传感信息输出至所述多源信息传输终端，所述可视化信息终端通过视频及图像信息采集终端将获取的可视化信息输出至所述多源信息传输终端，所述几何变形现场测量装置通过几何变形测量手持app终端将获取的变形信息输出至所述多源信息传输终端。

在本实施例中，主要是实现对特大型工程全生命周期的各类信息的获取方式，具体信息包括通过力性信息传感终端采集工程全生命周期的节点应力信息、关键部位弯矩信息和扭矩信息，物性信息传感终端采集工程全生命周期的温度信息、地表信息、位移信息和倾斜挠度信息，以及几何变形现场测量装置采集的变形信息。

力性信息传感终端包括无线应变传感终端等；物性信息传感终端包括无线温度传感终端、拉线式地表位移监测终端、无线倾斜角度监测终端等。

几何变形现场测量装置包括全站仪和水准仪等。

特大型工程的全生命周期相关信息的获取，在实际工程中，由于处于地下，无法完好的处理信息无线传输的问题，无线测量仪器无法准确的将采集的信息传输至终端进行决策处理，因此，在本实施例中，通过建立专属的多源信息传输终端以及改进的无线测量仪器来解决这个技术难题。

其中，多源信息传输终端包括zigbee无线网络、gprs无线网络，以及作为数据及信息传输中继节点的wifi基站，wifi基站可以根据地下工程的具体位置建立，综合多种无线传输方式，以wifi基站为信息传输中继节点，将所采集的地下工程全生命周期的各类信息输送至远程监控平台，还可以包括internet/4g无线网络。zigbee无线网络用于近距离、小范围数据传输与系统通讯，gprs无线网络用于远距离、大范围数据传输与系统通讯，internet/4g无线网络用于人员通讯。

为了便于无线测量设备的信息获取，提供了一种适用于地下工程的改进的多源信息采集终端。

其具体包括收纳盒10，一个与所述多源信息传输终端无线通讯的无线通讯模块11，以及多个与所述无线通讯模块11有线连接的信息采集部件，所述无线通讯模块11安装在所述收纳盒10的一端，所述信息采集部件可拆卸式设置在所述收纳盒的另一端。

其主要是通过在一个收纳盒10上集成多个无线采集设备，并且多个采集设备通过同一个无线通讯模块传输数据至wifi基站，这样就可以将无线通讯模块的部分置于最佳的位置，使其与wifi基站更加顺畅。

对此，对现有的信息采集部件的外体形成进行了改进，将现有的信息采集部件的信号线的出线位置设置为圆锥体形状，即为圆锥体出线部，将现有的信息采集部件的元件集成在另一个部位(元件集成部)，并将元件集成部连接在圆锥体出线部的圆面上。主要通过将圆锥体出线部可拆卸式收纳在收纳盒10上；元件集成部的导线通过圆锥体出线部的锥角引出。在所述圆锥体出线部的外表面靠近所述锥角的一段设置有外螺旋槽。

收纳盒10包括圆台体尾部12，以及连接在所述圆台体尾部12上的扇体拓展部13，扇体拓展部13的圆心角可以是120°～270°；扇体拓展部13与圆台体尾部12的大圆面成型在一起，在所述圆台体尾部12内设置用于容纳所述无线通讯模块11的收纳腔14，在所述扇体拓展部13上设置有若干用于放置所述信息采集部件的收纳通道15，在所述收纳通道15内表面设置有与所述外螺旋槽匹配连接的内螺旋槽，所述内螺旋槽靠近所述收纳通道15的外侧，所述收纳通道15的内侧空间用于收纳导线，导线穿过所述收纳通道15最内部与所述无线通讯模块11连接。

扇体拓展部13的外侧面可以根据实际需求改进，例如：其外侧面可以是球面、异形曲面、平面等。

圆锥体出线部插入收纳通道15后，可以通过旋转，使得外螺旋槽和内螺旋槽相匹配固接，从而将信息采集部件安装在收纳盒上。

导线或信号线通过圆锥体出线部出来，经过收纳通道15的内部与无线通讯模块11连接，导线的长度可以根据实际需求设计，收纳通道15的长度比圆锥体出线部的长度要长，圆锥体出线部可以只是收纳通道15长度的三分之一，收纳通道15内多余的空间用于收纳导线。

在实际使用时，将收纳盒固定在合适的位置，将信息采集部件螺旋取出，合理布线，将信息采集部件对应安装到具体的位置，这样就可以使得在地下工程某一个区域内，信息采集部件可以围绕1个或几个收纳盒进行分布，信息采集部件的数量远大于收纳盒的数量(无线通讯模块的数量)，如此有效的解决了现有技术中地下工程开挖过程中的技术难题。

其中，远程监控平台包括多源信息存储单元、多源数据分析单元、高清视频及图像显示单元，配置来实时存储、分析多源信息，呈现高清视频及图像，完成远程实时监控。

管理层决策中心平台还包括：高清led显示屏幕、光影仪器、扩音仪器、计算机群、高带宽路由器、智能触摸屏等用于信息传递、交互的仪器设备。

实施例2：

如图1所示，本发明提供了一种地下工程开挖全方位信息化管理方法，管理方法包括以下步骤：

步骤s100，通过无线设备全方位采集地下工程开挖的多源信息，并将所述多源信息无线传输至wifi基站；多源信息包括：工程全生命周期的节点应力、关键部位弯矩、扭矩、温度、变形、地表、位移和倾斜挠度信息

步骤s200，所述wifi基站将所述多源信息传输至远程监控平台，并由远程监控平台完成数据处理；

步骤s300，结合所获取的可视化信息，管理层科学决策平台实现对施工质量的控制，施工进度的管理、施工安全的管理、工程运维的管理，并且及时快速将管理层决策无线输出并执行，完成信息交互。

本发明可为地下工程施工方案制定、施工进度质量控制、现场高效安全作业、工程运营期维护、管理层快速科学决策提供实时数据、可视化信息；实现工程全生命周期远程物联网监控，信息化管理，有效解决人工采集数据工作量大、时效性差、效率低、共享性差的问题；以信息化监测手段代替人工监测，大大提高监测效率，节约监测成本。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。