CN105006131A - 一种基于手机的盾构机无线数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于手机的盾构机无线数据采集系统,包括盾构上位机、交换机、无线路由器、手机和远程监控服务器;盾构上位机、交换机、无线路由器设置在隧道内的盾构机上,盾构上位机与交换机相连接,交换机与无线路由器相连接;远程监控服务器设置在远程监控中心,手机移动设置在隧道内、外;手机与交换机通过无线局域网相连接,远程监控服务器和手机通过移动网络相连接,实现远程监控服务器对盾构上位机上的数据无线采集。本发明使手机在隧道内利用WiFi信号采集盾构上位机中的数据,当手机带到隧道外时可通过移动网络将采集的数据传输到远程监控服务器,将无线路由器即时数据传输和手机应用于盾构机中,实现了数据的无线传输。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机数据采集的技术领域,具体涉及一种基于手机的盾构机无线数据采集系统。
背景技术
在没有网络支持的环境下,盾构机施工的历史数据无法准确、及时、可靠的传送到地面。盾构机在隧道内的施工环境没有任何无线电信号,种种原因使盾构机与地面在没有接入网络的情况下,其掘进参数很难收集到地面,目前通常采用人工转存的办法,其工作繁琐且可靠性差。一般的盾构项目通常采用有线或光纤的方式将隧道内盾构机的数据传输到地面,再通过互联网将数据发送到远程监控中心。有线传输方式铺设线缆及维护成本较高,并且在小型工程项目和特定客观条件下难以实现。对于不要求即时数据采集的项目,采用无线数据传输的方法更便捷。但是,在现有的盾构机施工中,无线网络传输数据难以在隧道内实现长距离通讯。
无线路由器在即时数据传输中的应用很普遍,但是应用于盾构机及类似特殊工况下设备的巡检数据传递和数据采集是前所未有的。如何利用无线路由器搭建无线网络链路,将盾构机的数据从隧道内自动地传递到远程监控中心,并且既要保证数据完整、准确无丢失,又要安全、高效无重复的采集是现在需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种基于手机的盾构机无线数据采集系统,使用交换机和无线路由为手机提供WiFi信号,通过互联网作为信号传输的中介,实现非实时数据采集,解决了无网络环境下数据文件的传递问题。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是:一种基于手机的盾构机无线数据采集系统,包括盾构上位机、交换机、无线路由器、手机和远程监控服务器;所述盾构上位机、交换机、无线路由器设置在隧道内的盾构机上,盾构上位机与交换机相连接,交换机与无线路由器相连接;所述远程监控服务器设置在远程监控中心,手机移动设置在隧道内、外;所述手机与交换机通过无线路由器形成的无线局域网相连接,远程监控服务器和手机通过移动网络相连接,实现远程监控服务器对盾构上位机上的数据无线采集。
所述盾构上位机设有至少一个,盾构上位机均与交换机相连接。
所述无线路由器和手机均支持IEEE802.11标准,无线路由器上设有无线网络的接入点,手机内设有WLAN网络模块和移动网络模块,WLAN网络模块与无线路由器上的无线网络接入点相匹配,手机通过移动网络与远程监控服务器。
所述远程监控服务器和手机上设有GPRS/3G/4G网络,远程监控服务器与手机通过GPRS/3G/4G网络实现数据传输。
所述交换机为以太网交换机。
所述盾构上位机上设有盾构数据存储模块和盾构数据发送模块,手机上设有手机数据采集模块、远程数据传输模块,远程监控服务器上设有远程数据采集模块和远程数据存储模块;所述盾构数据存储模块与盾构数据发送模块相连接,盾构数据发送模块与交换机相连接;所述交换机与手机数据采集模块相连接,手机数据采集模块与盾构数据发送模块、远程数据传输模块相连接,远程数据传输模块与远程数据采集模块相连接,远程数据采集模块与远程数据存储模块相连接。
所述手机上的手机数据采集模块通过UDP协议与盾构上位机上的盾构数据发送模块实现握手;所述手机上的远程数据传输模块通过UDP协议与远程监控服务器上的远程数据采集模块实现握手。
其工作方法为:1)盾构上位机上的盾构数据存储模块采集盾构机掘进时的状态与参数信息,并将数据信息传送至盾构上位机上的盾构数据发送模块;
2)手机由携带者带入隧道内的盾构机附近,打开手机上的WLAN网络模块,WLAN网络模块自动搜寻无线路由器发出的无线路由信号,检测到无线路由信号后进行网络链路测试,实现与无线路由器的连接;手机上的手机数据采集模块通过UDP协议向盾构上位机发出握手信息,盾构上位机的盾构数据发送模块响应手机的握手信息,握手成功;
3)握手成功后,手机上的数据采集模块根据自身的数据清单向盾构上位机发出盾构数据文件获取列表请求信息,盾构上位机的盾构数据发送模块收到手机数据采集模块发送的请求信息后将和自身的数据清单进行比对,确定需要更新的数据文件,并就将这些数据文件打包通过交换机发送给手机上的手机数据采集模块;
4)手机上的手机数据采集模块接收数据文件成功后,将即时通过UDP协议向盾构上位机的盾构数据发送模块发送数据文件更新成功信息,并将新采集的数据文件信息更新到手机上的手机数据采集模块;盾构上位机上的盾构数据发送模块收到数据文件更新成功信息后,更新盾构上位机上存储的历史数据文件清单;
5)手机数据采集模块将采集的数据信息发送至手机上的远程数据传输模块;
6)手机被带到隧道外的GPRS/3G/4G移动网络覆盖区域,手机上的移动网络模块测试与远程监控服务服务器的网络链路;当验证网络通讯正常后,手机上的远程数据传输模块将以UDP协议向远程监控服务器的远程数据采集模块发出握手信息;远程监控服务器的远程数据采集模块响应手机的握手信息,握手成功;
7)手机和远程监控服务器握手成功后,远程数据传输模块根据自身的数据文件清单向远程监控服务器上的远程数据采集模块发送数据传输信息,远程监控服务器上的远程数据采集模块收到数据传输信息后和自身存储的数据文件清单进行对比,并将需要采集的数据文件信息以UDP协议发送到远程数据传输模块;手机上的远程数据传输模块收到远程监控服务器上的远程数据采集模块发送的需要采集的数据文件信息后将相关的数据文件由手机传送到远程监控服务器,完成数据采集。
本发明由交换机将盾构上位机与无线路由器通过以太网连接在一齐,形成无线WiFi信号,手机利用WiFi信号采集盾构上位机中的数据;当手机带到隧道外时可通过GPRS/3G/4G网络将采集的盾构机历史数据传输到盾构机的远程监控服务器,实现非实时盾构数据的无线采集,从而在无人工干预的情况下,实现数据的自动传输、存档和校验等工作。本发明首次将无线路由器即时数据传输和手机应用于盾构机中,实现了数据的无线传输。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的原理框图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例具体描述一下本发明。
一种基于手机的盾构机无线数据采集系统,如图1所示,包括盾构上位机2、交换机3、无线路由器4、手机5和远程监控服务器6,所述盾构上位机2、交换机3、无线路由器4设置在隧道内进行掘进的盾构机1上。远程监控服务器6设置在远程监控中心,手机5移动设置在隧道内、外,可以游走于隧道内、外。
盾构上位机2与交换机3相连接,交换机3与无线路由器4相连接。盾构上位机2设有至少一个,所有的盾构上位机2均可以通过交换机3传输数据。交换机3为以太网交换机,无线路由器4形成无线局域网。现有主流的无线路由器4都支持IEEE802.11标准,具有一个无线网络的接入点,即无线AP功能。通过设置无线路由器4的无线AP功能,组建一个无线局域网从而实现了无线路由器的WiFi信号。
手机5为当前主流的智能手机,支持IEEE802.11标准。手机5设有WLAN网络模块和移动网络模块,WLAN网络模块可以自动搜寻到盾构机1上的无线路由器4发出无线路由信号,并连接到无线路由器4的无线局域网中,无线局域网内设有无线路由信号(无线WiFi信号),手机5上WLAN网络模块检测到无线WiFi信号后进行网络链路测试。移动网络模块测试与远程监控服务服务器6的网络链路,实现与远程监控服务器6的连接。手机5上的WLAN网络模块与无线路由器4的无线网络接入点相匹配,手机5通过WLAN网络模块实现无线WLAN上网,打开手机5的WLAN网络模块,在无线路由器4的信号发送范围内搜索到无线路由器4设置的无线局域网,手机5可以加入到该无线局域网。因此,手机5和交换机3之间通过无线路由器4提供的WiFi信号实现数据的传输。远程监控服务器6和手机5通过移动网络模块相连接,间接地实现了远程监控服务器6对隧道内盾构机1的远程无线数据采集。
盾构上位机2上还设有盾构数据存储模块和盾构数据发送模块,手机5内还设有手机数据采集模块、远程数据传输模块,远程监控服务器6设有远程数据采集模块和远程数据存储模块。如图2所示,盾构数据存储模块与盾构数据发送模块相连接,盾构数据发送模块与交换机3相连接。交换机3与手机数据采集模块相连接,手机数据采集模块与盾构数据发送模块、远程数据传输模块相连接,远程数据传输模块与远程数据采集模块相连接,远程数据采集模块与远程数据存储模块相连接。
盾构上位机2与设置在盾构机1上的各个数据采集设备相连接,盾构数据存储模块可以采集盾构机1掘进时的状态与参数信息。例如,推进系统的刀盘参数、导向系统、注浆系统、泡沫系统等各个系统传感器参数值和消耗品统计值以及盾构机1的报警信息等数据均存储在盾构上位机1上。一般地,盾构数据存储模块将这些信息以天为单位进行数据存贮,一天的掘进历史数据为一个数据文件,这些数据文件将被存贮到指定的目录中,从而便于进行收集和传输。盾构上位机2的盾构数据发送模块与手机5上手机数据采集模块相匹配。在手机5与无线路由器4建立WiFi信号实现通讯后,手机数据采集模块发送的数据传输请求网络信号,并使盾构数据发送模块向手机发送请求的数据文件。
手机5在有电话卡通信信号的环境中打开GPRS/3G/4G网络后,连接到了公共移动网络,而远程监控服务器6也接入到了公共移动网络,这样通过公共移动网络在手机和远程监控服务器6之间建立了网络。手机5的远程数据传输模块与远程监控服务器6上的远程数据采集模块向匹配,手机5中远程数据传输模块通过公共移动网络将及时的将手机5获取的盾构数据信息上传到远程监控服务器6上的远程数据采集模块。远程数据采集模块将数据传送至远程数据存储模块进行存储。因此,手机5可以实现两种网络下的数据传输功能:一方面在WiFi信号环境下,手机数据采集模块向盾构上位机2请求并接收历史数据;一方面在3G无线网络状态下,远程数据传输模块将手机数据采集模块采集到的数据文件通过移动网络发送给远程监控服务器6。实现了在手机5互联网在线时,数据存储模块存储远程数据采集模块从手机5采集的盾构机数据文件。整个系统实现了通过手机5将盾构上位机2上采集的盾构机1的数据信息除送至远程监控服务器6,从而实现了对盾构机1上的掘进数据的采集,为远程监控盾构机1提供了数据支撑。
系统工作过程描述如下:
1)盾构上位机2上的盾构数据存储模块采集盾构机1掘进时的状态与参数信息,并将数据信息传送至盾构数据发送模块;
2)手机5由携带者带入隧道内的盾构机1附近,打开手机5上的WLAN网络模块;手机5上的WLAN网络模块可以自动搜寻到盾构机1上的无线路由器4发出无线路由信号,并连接到无线路由器4的无线局域网中。手机5上WLAN网络模块检测到无线路由信号后进行网络链路测试,在验证网络通讯正常后,手机数据采集模块通过UDP协议向盾构上位机2发出自定义握手信息。如果盾构上位机2的盾构数据发送模块响应手机5的握手信息,即可以确认握手成功。
3)盾构上位机2与手机5各自存贮历史数据文件清单,在握手成功后手机5上的数据采集模块将根据自身的数据清单向盾构上位机2发出最新的盾构数据文件获取列表请求信息,盾构上位机2上的盾构数据发送模块在收到手机数据采集模块发送的请求信息后将和自身的数据清单进行比对,通过对比检测盾构上位机2与手机5的清单中每个文件的名称、大小、生成时间、CRC32校验码等信息,确定需要更新的文件,并就将这些数据文件打包通过交换机3发送给请求的手机5上的手机数据采集模块。
4)手机数据采集模块接收数据文件成功后,即时通过UDP协议向盾构上位机2的盾构数据发送模块发送自定义的数据文件更新成功信息,并将新采集的数据文件信息更新到手机5存储的历史数据文件清单中。盾构上位机2上的盾构数据发送模块在收到由手机数据采集模块发送的数据文件更新成功信息后,更新盾构上位机2上存储的历史数据文件清单。
5)手机数据采集模块将采集的数据信息发送至手机5上的远程数据传输模块;
6)手机5被带到隧道外的GPRS/3G/4G移动网络覆盖区域时,手机5上的移动网络模块测试与远程监控服务服务器6的网络链路。当验证网络通讯正常后,手机5上的远程数据传输模块将以UDP协议向远程监控服务器6的远程数据采集模块发出自定义握手信息。如果远程监控服务器6的远程数据采集模块响应手机5的握手信息,即可确认握手成功。
7)手机5和远程监控服务器6握手成功后,远程数据传输模块将根据自身的数据文件清单向远程监控服务器6上的远程数据采集模块发送自定义的数据传输信息,远程监控服务器6上的远程数据采集模块收到数据传输信息后和自身存储的数据文件清单进行对比,通过对比清单中每个数据文件的名称、大小、生成时间、CRC32校验码后确认需要采集数据文件,并将需要采集的数据文件信息以UDP协议发送到远程数据传输模块。而手机上的远程数据传输模块收到远程监控服务器6上的远程数据采集模块发送的需要采集的数据文件信息后立即将相关的数据文件由手机传送到远程监控服务器6,完成数据采集。
因此,交换机3将盾构上位机2与无线发射WiFi信号的无线路由器4通过以太网连接在一齐,手机5游走于隧道内的盾构与隧道外移动网络覆盖区域之间,远程监控服务器6通过互联网可以与手机5进行数据交互,从而通过手机间接得实现了远程监控中心对隧道内盾构的远程无线数据采集。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于手机的盾构机无线数据采集系统,其特征在于,包括盾构上位机(2)、交换机(3)、无线路由器(4)、手机(5)和远程监控服务器(6);所述盾构上位机(2)、交换机(3)、无线路由器(4)设置在隧道内的盾构机(1)上,盾构上位机(2)与交换机(3)相连接,交换机(3)与无线路由器(4)相连接;所述远程监控服务器(6)设置在远程监控中心,手机(5)移动设置在隧道内、外;所述手机(5)与交换机(3)通过无线路由器(4)形成的无线局域网相连接,远程监控服务器(6)和手机(5)通过移动网络相连接,实现远程监控服务器(6)对盾构上位机(2)上的数据无线采集。
2.根据权利要求1所述的基于手机的盾构机无线数据采集系统,其特征在于,所述盾构上位机(2)设有至少一个,盾构上位机(2)均与交换机(3)相连接。
3.根据权利要求1所述的基于手机的盾构机无线数据采集系统,其特征在于,所述无线路由器(4)和手机(5)均支持IEEE802.11标准,无线路由器(4)上设有无线网络的接入点,手机(5)内设有WLAN网络模块和移动网络模块,WLAN网络模块与无线路由器(4)上的无线网络接入点相匹配,手机(5)通过移动网络与远程监控服务器(6)。
4.根据权利要求3所述的基于手机的盾构机无线数据采集系统,其特征在于,所述远程监控服务器(6)和手机(5)上设有GPRS/3G/4G网络,远程监控服务器(6)与手机(5)通过GPRS/3G/4G网络实现数据传输。
5.根据权利要求1或2所述的基于手机的盾构机无线数据采集系统,其特征在于,所述交换机(3)为以太网交换机。
6.根据权利要求3所述的基于手机的盾构机无线数据采集系统,其特征在于,所述盾构上位机(2)上设有盾构数据存储模块和盾构数据发送模块,手机(5)上设有手机数据采集模块、远程数据传输模块,远程监控服务器(6)上设有远程数据采集模块和远程数据存储模块;所述盾构数据存储模块与盾构数据发送模块相连接,盾构数据发送模块与交换机(3)相连接;所述交换机(3)与手机数据采集模块相连接,手机数据采集模块与盾构数据发送模块、远程数据传输模块相连接,远程数据传输模块与远程数据采集模块相连接,远程数据采集模块与远程数据存储模块相连接。
7.根据权利要求6所述的基于手机的盾构机无线数据采集系统,其特征在于,所述手机(5)上的手机数据采集模块通过UDP协议与盾构上位机(2)上的盾构数据发送模块实现握手;所述手机(5)上的远程数据传输模块通过UDP协议与远程监控服务器(6)上的远程数据采集模块实现握手。
8.根据权利要求1或7所述的基于手机的盾构机无线数据采集系统,其特征在于,其工作方法为:1)盾构上位机(2)上的盾构数据存储模块采集盾构机(1)掘进时的状态与参数信息,并将数据信息传送至盾构上位机(2)上的盾构数据发送模块;
2)手机(5)由携带者带入隧道内的盾构机(1)附近,打开手机(5)上的WLAN网络模块,WLAN网络模块自动搜寻无线路由器(4)发出的无线路由信号,检测到无线路由信号后进行网络链路测试,实现与无线路由器(4)的连接;手机(5)上的手机数据采集模块通过UDP协议向盾构上位机(2)发出握手信息,盾构上位机(2)的盾构数据发送模块响应手机(5)的握手信息,握手成功;
3)握手成功后,手机(5)上的数据采集模块根据自身的数据清单向盾构上位机(2)发出盾构数据文件获取列表请求信息,盾构上位机(2)的盾构数据发送模块收到手机数据采集模块发送的请求信息后将和自身的数据清单进行比对,确定需要更新的数据文件,并就将这些数据文件打包通过交换机(3)发送给手机(5)上的手机数据采集模块;
4)手机(5)上的手机数据采集模块接收数据文件成功后,将即时通过UDP协议向盾构上位机(2)的盾构数据发送模块发送数据文件更新成功信息,并将新采集的数据文件信息更新到手机(5)上的手机数据采集模块;盾构上位机(2)上的盾构数据发送模块收到数据文件更新成功信息后,更新盾构上位机(2)上存储的历史数据文件清单;
5)手机数据采集模块将采集的数据信息发送至手机(5)上的远程数据传输模块;
6)手机(5)被带到隧道外的GPRS/3G/4G移动网络覆盖区域,手机(5)上的移动网络模块测试与远程监控服务服务器(6)的网络链路;当验证网络通讯正常后,手机(5)上的远程数据传输模块将以UDP协议向远程监控服务器(6)的远程数据采集模块发出握手信息;远程监控服务器(6)的远程数据采集模块响应手机(5)的握手信息,握手成功;
7)手机(5)和远程监控服务器(6)握手成功后,远程数据传输模块根据自身的数据文件清单向远程监控服务器(6)上的远程数据采集模块发送数据传输信息,远程监控服务器(6)上的远程数据采集模块收到数据传输信息后和自身存储的数据文件清单进行对比,并将需要采集的数据文件信息以UDP协议发送到远程数据传输模块;手机(5)上的远程数据传输模块收到远程监控服务器(6)上的远程数据采集模块发送的需要采集的数据文件信息后将相关的数据文件由手机(5)传送到远程监控服务器(6),完成数据采集。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |