CN105806419A - 一种基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成系统与集成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于大坝的安全监测可视化与数据库的无缝集成系统与集成方法，属于水电工程安全监测技术领域。本发明将三维监测仪器模型与监测数据无缝集成，实现在三维可视化平台下对大坝监测布置、仪器信息、关键测值等的查看，还可对监测成果直观展示与漫游。本发明原理简单，便于理解，在所有的安全监测资料分析工作中均可使用，使用范围较广。相较于传统手工查询节省了大量的时间，避免了人工错误，提高查询效率。

Description

一种基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成系统与集成方法

技术领域

本发明属于水电工程安全监测技术领域，具体涉及一种基于大坝的安全监测可视化与数据库的无缝集成系统与集成方法。

背景技术

近年来，随着安全监测工作在水电工程中越来越受重视，监测数据量越来越大。如何快速直观的展示监测布置、查询监测仪器信息、查看关键测值、展示监测成果是一个值得深入研究的问题。

目前，安全监测资料的展示主要以数据表格及施工布置图为主，尚没有做到数据与仪器三维的展示无缝集成。在现实的资料分析工作中，一方面需要频繁查看数据表格；另一方面需要查看监测仪器布置，未将两者融合，彼此孤立。因此如何克服现有技术的不足是目前水电工程安全监测技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于大坝的安全监测可视化与数据库的无缝集成系统与集成方法，将三维监测仪器与数据库无缝集成，在三维可视化平台下对大坝监测布置、仪器信息、关键测值等的查看、监测成果直观展示与漫游。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成系统，包括大坝系统、云端服务器和终端设备；

所述的大坝系统包括监测仪器、数据处理模块、第一数据存储模块、大坝CPU控制模块和第一数据发送模块；

所述的云端服务器包括服务器数据接收模块、服务器CPU控制模块、服务器数据发送模块和服务器数据存储模块；

所述的终端设备包括终端CPU控制模块、终端数据接收模块、终端数据存储模块、ID匹配模块和显示输入模块；

所述的监测仪器有多个；

所述的第一数据存储模块预存有每个监测仪器的唯一ID；

大坝CPU控制模块分别与数据处理模块、第一数据存储模块、第一数据发送模块相连，用于控制数据处理模块、第一数据存储模块、第一数据发送模块的工作；

所述的数据处理模块还分别与第一数据存储模块、监测仪器相连；数据处理模块用于将监测仪器采集得到的数据与预存在第一数据存储模块中该监测仪器的唯一ID进行绑定后进行模数转换，并将转换后的模拟信号传入大坝CPU控制模块；

所述的第一数据存储模块用于存储通过大坝CPU控制模块控制数据处理模块处理得到的数据；

所述的第一数据发送模块与服务器数据接收模块相连；第一数据发送模块用于将大坝CPU控制模块传来的模拟信号转换成射频信号发送至服务器数据接收模块；

服务器CPU控制模块分别与服务器数据接收模块、服务器数据发送模块、服务器数据存储模块相连，用于控制服务器数据接收模块、服务器数据发送模块、服务器数据存储模块的工作；

服务器数据接收模块用于将从第一数据发送模块传来的射频信号转换成模拟信号后传入服务器CPU控制模块中；服务器数据存储模块用于存储通过服务器CPU控制模块控制服务器数据接收模块接收到的数据信息；服务器数据发送模块用于将服务器数据接收模块接收到的数据信息发送至终端数据接收模块，即将服务器CPU控制模块传来的模拟信号转换成射频信号发送至终端数据接收模块中；

所述的终端CPU控制模块分别与终端数据接收模块、终端数据存储模块、ID匹配模块相连，用于控制终端数据接收模块、终端数据存储模块、ID匹配模块的工作；ID匹配模块还与显示输入模块相连；

终端数据接收模块用于将从服务器数据发送模块传来的射频信号转换成模拟信号后传入终端CPU控制模块中；

所述的终端数据存储模块预存有每个监测仪器的三维模型、基本信息及该监测仪器的唯一ID，并用于存储通过终端CPU控制模块控制终端数据接收模块接收得到的数据；

所述的ID匹配模块用于将终端数据接收模块接收得到的数据中含有的ID与预存在终端数据存储模块中的ID进行匹配，并将配对后的信息显示在显示输入模块上；

显示输入模块用于查看经ID匹配模块匹配后的数据信息。

进一步，优选的是所述的监测仪器的类型包括测缝计、应变计、多点位移计、测斜仪或压应力计监测，但不限于此，且每种类型的仪器数量为1个或多个。本发明系统在应用时，采用的监测仪器有钢筋计、锚杆应力计、锚索测力计、表面变形监测点、水准测点、梁式倾斜仪、双金属标、滑动测微计、土位移计、压力计、锚杆测力计、正垂线、引张线、钢丝位移计、测斜孔、倒垂线、基岩变位计静力水准、双向测缝计、双向测缝计3DM、裂缝计、测压管、无应力计、岩石双轴应力计、单向应变计、三向应变计组、四向应变计组、五向应变计组、七向应变计组、九向应变计组、电磁沉降、电平器、水管式沉降仪、引张线式水平位移计、弦式沉降仪、土压力计组、钢板计、横梁式沉降仪、剪变形计、弦式沉降系统、脱空观测仪和温度计。

进一步，优选的是所述的终端设备为手机或平板电脑。

一种基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成方法，采用上述基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成系统，包括如下步骤：

步骤（1），将每个测点监测仪器的基本信息及该仪器的三维模型存储到终端数据存储模块中，并设置唯一ID；

步骤（2），将步骤（1）中每个测点监测仪器的ID存储到第一数据存储模块中；

步骤（3），大坝CPU控制模块控制第一数据处理模块将监测仪器采集到的数据与第一数据存储模块中该监测仪器的ID进行绑定，绑定成功后，自动或通过后台人员手动将该绑定数据发送至云端服务器中；云端服务器接收并存储该绑定数据，并通过服务器数据发送模块发送至终端设备中；

步骤（4），终端设备接收到步骤（3）所述的绑定数据后，通过ID匹配模块将该绑定数据中的ID与终端数据存储模块中的ID进行匹配，配对成功后，安全维护人员即可通过终端设备的显示输入模块同时查看该监测仪器的基本信息、三维模型以及监测数据。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明将三维监测仪器模型与监测数据无缝集成，实现在三维可视化平台下对大坝监测布置、仪器信息、关键测值等的查看，还可对监测成果直观展示与漫游。本发明原理简单，便于理解，在所有的安全监测资料分析工作中均可使用，使用范围较广。

通过本发明系统和方法，可以在三维场景中无缝集成各种类型的监测仪器模型，用户可以通过三维模型直观地查询监测仪器位置、类型、以及相关监测数据，还可导出报表、图表，相较于传统手工查询节省了大量的时间，大约节省1/2-2/3的时间，避免了人工错误，提高查询效率，效率至少提高了50%。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明基于大坝的安全监测可视化与数据库的无缝集成系统的结构示意图；

图2是本发明系统显示输入模块显示的三维模型及测点的基本信息图。

其中，100、大坝系统；101、监测仪器；102、数据处理模块；103、第一数据存储模块；104、大坝CPU控制模块；105、第一数据发送模块；200、云端服务器；201、服务器数据接收模块；202、服务器CPU控制模块；203、服务器数据发送模块；204、服务器数据存储模块；300、终端设备；301、终端CPU控制模块；302、终端数据接收模块；303、终端数据存储模块；304、ID匹配模块；305、显示输入模块；

箭头所指的方向为数据传递方向或信号走向。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中涉及到的相关模块及其实现的功能是在改进后的硬件及其构成的装置、器件或系统上搭载现有技术中常规的计算机软件程序或有关协议就可实现，并非是对现有技术中的计算机软件程序或有关协议进行改进。例如，改进后的计算机硬件系统依然可以通过装载现有的软件操作系统来实现该硬件系统的特定功能。因此，可以理解的是，本发明的创新之处在于对现有技术中硬件模块的改进及其连接组合关系，而非仅仅是对硬件模块中为实现有关功能而搭载的软件或协议的改进。

本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中提到的相关模块是用于执行本申请中所述操作、方法、流程中的步骤、措施、方案中的一项或多项的硬件设备。所述硬件设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以采用通用计算机中的已知设备或已知的其他硬件设备。所述通用计算机有存储在其内的程序选择性地激活或重构。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式一、一个、所述和该也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞包括是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被连接或耦接到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的连接或耦接可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞和/或包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的连接关系如果没有特殊的说明，能实现本发明的功能，且与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同即可。

如图1所示，一种基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成系统，包括大坝系统100、云端服务器200和终端设备300；终端设备300可以为手机或平板电脑，但不限于此。

所述的大坝系统100包括监测仪器101、数据处理模块102、第一数据存储模块103、大坝CPU控制模块104和第一数据发送模块105；

所述的云端服务器200包括服务器数据接收模块201、服务器CPU控制模块202、服务器数据发送模块203和服务器数据存储模块204；

所述的终端设备300包括终端CPU控制模块301、终端数据接收模块302、终端数据存储模块303、ID匹配模块304和显示输入模块305；

所述的监测仪器101有多个，类型可以有多种，类型包括测缝计、应变计、多点位移计、测斜仪或压应力计监测，但不限于此；本发明系统在应用时，采用的监测仪器有钢筋计、锚杆应力计、锚索测力计、表面变形监测点、水准测点、梁式倾斜仪、双金属标、滑动测微计、土位移计、压力计、锚杆测力计、正垂线、引张线、钢丝位移计、测斜孔、倒垂线、基岩变位计静力水准、双向测缝计、双向测缝计3DM、裂缝计、测压管、无应力计、岩石双轴应力计、单向应变计、三向应变计组、四向应变计组、五向应变计组、七向应变计组、九向应变计组、电磁沉降、电平器、水管式沉降仪、引张线式水平位移计、弦式沉降仪、土压力计组、钢板计、横梁式沉降仪、剪变形计、弦式沉降系统、脱空观测仪和温度计。

所述的第一数据存储模块103预存有每个监测仪器的唯一ID；

大坝CPU控制模块104分别与数据处理模块102、第一数据存储模块103、第一数据发送模块105相连，用于控制数据处理模块102、第一数据存储模块103、第一数据发送模块105的工作；

所述的数据处理模块102还分别与第一数据存储模块103、监测仪器101相连；数据处理模块102用于将监测仪器101采集得到的数据与预存在第一数据存储模块103中该监测仪器的唯一ID进行绑定后进行模数转换，并将转换后的模拟信号传入大坝CPU控制模块104；

所述的第一数据存储模块103用于存储通过大坝CPU控制模块104控制数据处理模块102处理得到的数据；

所述的第一数据发送模块105与服务器数据接收模块201相连；第一数据发送模块105用于将大坝CPU控制模块104传来的模拟信号转换成射频信号发送至服务器数据接收模块201；

服务器CPU控制模块202分别与服务器数据接收模块201、服务器数据发送模块203、服务器数据存储模块204相连，用于控制服务器数据接收模块201、服务器数据发送模块203、服务器数据存储模块204的工作；

服务器数据接收模块201用于将从第一数据发送模块105传来的射频信号转换成模拟信号后传入服务器CPU控制模块202中；服务器数据存储模块204用于存储通过服务器CPU控制模块202控制服务器数据接收模块201接收到的数据信息；服务器数据发送模块203用于将服务器数据接收模块201接收到的数据信息发送至终端数据接收模块302，即将服务器CPU控制模块202传来的模拟信号转换成射频信号发送至终端数据接收模块302中；

所述的终端CPU控制模块301分别与终端数据接收模块302、终端数据存储模块303、ID匹配模块304相连，用于控制终端数据接收模块302、终端数据存储模块303、ID匹配模块304的工作；ID匹配模块304还与显示输入模块305相连；

终端数据接收模块302用于将从服务器数据发送模块203传来的射频信号转换成模拟信号后传入终端CPU控制模块301中；

所述的终端数据存储模块303预存有每个监测仪器的三维模型、基本信息及该监测仪器的唯一ID，并用于存储通过终端CPU控制模块301控制终端数据接收模块302接收得到的数据，还可以存储经ID匹配模块304配对后的信息；

所述的ID匹配模块304用于将终端数据接收模块302接收得到的数据中含有的ID与预存在终端数据存储模块303中的ID进行匹配，并将配对后的信息显示在显示输入模块305上；

显示输入模块305用于查看经ID匹配模块304匹配后的数据信息。

一种基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成方法，采用上述基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成系统，包括如下步骤：

步骤（1），将每个测点监测仪器的基本信息及该仪器的三维模型存储到终端数据存储模块中，并设置唯一ID；

步骤（2），将步骤（1）中每个测点监测仪器的ID存储到第一数据存储模块中；

步骤（3），大坝CPU控制模块控制第一数据处理模块，将监测仪器采集到的数据与第一数据存储模块中该监测仪器的ID进行绑定，绑定成功后，自动或通过后台人员手动将该绑定数据发送至云端服务器中（即绑定数据通过第一数据发送模块发送至服务器数据接收模块）；云端服务器接收并存储该绑定数据，并通过服务器数据发送模块发送至终端设备中（即绑定数据通过服务器数据发送模块发送终端数据接收模块）；

步骤（4），终端设备接收到步骤（3）所述的绑定数据后，通过ID匹配模块将该绑定数据中的ID与终端数据存储模块中的ID进行匹配，配对成功后，安全维护人员即可通过终端设备的显示输入模块同时查看该监测仪器的基本信息、三维模型以及监测数据。

以下为某一测点部分数据对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不受这些实例的限制。

应用例

表面变形监测点C4-A23-TP-01用于某大坝的水平合位移观测，仪器信息见表1，其数据见表2。

表1表面变形监测点C4-A23-TP-01测点信息

表2表面变形监测点C4-A23-TP-01数据

表2中是表面变形监测点C4-A23-TP-01水平合位移数据，对应的测点ID为1，表面变形监测点三维模型与ID进行绑定，从而将三维模型与数据无缝集成到一起，显示界面如图2所示，点击该界面，即能显示出监测数据。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成系统，其特征在于，包括大坝系统（100）、云端服务器（200）和终端设备（300）；

所述的大坝系统（100）包括监测仪器（101）、数据处理模块（102）、第一数据存储模块（103）、大坝CPU控制模块（104）和第一数据发送模块（105）；

所述的云端服务器（200）包括服务器数据接收模块（201）、服务器CPU控制模块（202）、服务器数据发送模块（203）和服务器数据存储模块（204）；

所述的终端设备（300）包括终端CPU控制模块（301）、终端数据接收模块（302）、终端数据存储模块（303）、ID匹配模块（304）和显示输入模块（305）；

所述的监测仪器（101）有多个；

所述的第一数据存储模块（103）预存有每个监测仪器的唯一ID；

大坝CPU控制模块（104）分别与数据处理模块（102）、第一数据存储模块（103）、第一数据发送模块（105）相连，用于控制数据处理模块（102）、第一数据存储模块（103）、第一数据发送模块（105）的工作；

所述的数据处理模块（102）还分别与第一数据存储模块（103）、监测仪器（101）相连；数据处理模块（102）用于将监测仪器（101）采集得到的数据与预存在第一数据存储模块（103）中该监测仪器的唯一ID进行绑定后进行模数转换，并将转换后的模拟信号传入大坝CPU控制模块（104）；

所述的第一数据存储模块（103）用于存储通过大坝CPU控制模块（104）控制数据处理模块（102）处理得到的数据；

所述的第一数据发送模块（105）与服务器数据接收模块（201）相连；第一数据发送模块（105）用于将大坝CPU控制模块（104）传来的模拟信号转换成射频信号发送至服务器数据接收模块（201）；

服务器CPU控制模块（202）分别与服务器数据接收模块（201）、服务器数据发送模块（203）、服务器数据存储模块（204）相连，用于控制服务器数据接收模块（201）、服务器数据发送模块（203）、服务器数据存储模块（204）的工作；

服务器数据接收模块（201）用于将从第一数据发送模块（105）传来的射频信号转换成模拟信号后传入服务器CPU控制模块（202）中；服务器数据存储模块（204）用于存储通过服务器CPU控制模块（202）控制服务器数据接收模块（201）接收到的数据信息；服务器数据发送模块（203）用于将服务器数据接收模块（201）接收到的数据信息发送至终端数据接收模块（302），即将服务器CPU控制模块（202）传来的模拟信号转换成射频信号发送至终端数据接收模块（302）中；

所述的终端CPU控制模块（301）分别与终端数据接收模块（302）、终端数据存储模块（303）、ID匹配模块（304）相连，用于控制终端数据接收模块（302）、终端数据存储模块（303）、ID匹配模块（304）的工作；ID匹配模块（304）还与显示输入模块（305）相连；

终端数据接收模块（302）用于将从服务器数据发送模块（203）传来的射频信号转换成模拟信号后传入终端CPU控制模块（301）中；

所述的终端数据存储模块（303）预存有每个监测仪器的三维模型、基本信息及该监测仪器的唯一ID，并用于存储通过终端CPU控制模块（301）控制终端数据接收模块（302）接收得到的数据；

所述的ID匹配模块（304）用于将终端数据接收模块（302）接收得到的数据中含有的ID与预存在终端数据存储模块（303）中的ID进行匹配，并将配对后的信息显示在显示输入模块（305）上；

显示输入模块（305）用于查看经ID匹配模块（304）匹配后的数据信息。

2.根据权利要求1所述的基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成系统，其特征在于，所述的监测仪器（101）的类型包括测缝计、应变计、多点位移计、测斜仪或压应力计，且每种类型的仪器数量为1个或多个。

3.根据权利要求1所述的基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成系统，其特征在于，所述的终端设备（300）为手机或平板电脑。

4.一种基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成方法，采用权利要求1-3任意一项所述的基于三维与数据库的大坝安全监测无缝集成系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（1），将每个测点监测仪器的基本信息及该仪器的三维模型存储到终端数据存储模块中，并设置唯一ID；

步骤（2），将步骤（1）中每个测点监测仪器的ID存储到第一数据存储模块中；

步骤（3），大坝CPU控制模块控制第一数据处理模块将监测仪器采集到的数据与第一数据存储模块中该监测仪器的ID进行绑定，绑定成功后，自动或通过后台人员手动将该绑定数据发送至云端服务器中；云端服务器接收并存储该绑定数据，并通过服务器数据发送模块发送至终端设备中；

步骤（4），终端设备接收到步骤（3）所述的绑定数据后，通过ID匹配模块将该绑定数据中的ID与终端数据存储模块中的ID进行匹配，配对成功后，安全维护人员即可通过终端设备的显示输入模块同时查看该监测仪器的基本信息、三维模型以及监测数据。