CN105927276A - 基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统，它包括全站仪和移动终端，全站仪进行管片姿态数据的采集，移动终端与全站仪进行蓝牙对接，接收全站仪检测的管片姿态数据，并进行存储、计算、分析和统计，同时在移动终端实现网络连接后，将数据上传到云计算中心。该系统基于移动终端，具有良好的移动性，符合地铁建设领域的环境特点实用性强，管片姿态数据采集、存储、计算、报警、统计分析均由全站仪及移动终端自动化完成，避免人工主观干预，有效保障了数据的质量和真实性，先进的偏差检测算法，对测量数据自动计算，显著提高效率，采用密码学算法对测量数据的传输过程进行加密，保障云计算中心中数据的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统。
背景技术
随着我国城市化进程不断加速，城市人口密度日益增加，交通压力也随之陡增。由于具有运量大、低污染、速度快、不占用地面空间等显著优点，以地铁为代表的城市轨道交通工具成为许多大中城市解决交通拥堵问题的最佳途径。
自1969年北京地铁开通以来，经过40多年的发展，我国己经成为当今世界地铁发展速度最快、地铁城市最多、通车里程最长的国家。截至2015年底，全国共有25座城市的112条地铁线路开通运营，合计总里程达3286公里，车站2255座。根据“十三五”规划纲要，预计到2020年全国拥有地铁的城市将达到50个，总里程达到6000公里，总投资额将超过1万亿。
随着地铁建设规模和速度的不断加大，施工过程中的质量问题不断暴露。影响地铁工程质量的因素包括人员组织、材料、设备、工艺、环境等。在盾构法施工中，盾构机姿态偏离设计路线是目前常见的一类工程质量问题，给施工单位和业主造成了严重的经济损失。
盾构机在挖掘隧道时，需要不断对盾构机的姿态进行测量和调整，使其掘进路线和隧道设计路线尽量吻合，这是保证施工质量的关键所在。通常，盾构机的配置有先进的自动导向系统，由全站仪、电子激光子系统等部件组成，它借助地下控制导线点实时测量盾构机轴线前后（盾首、盾尾）两个参考点的空间位置，并计算出盾构机掘进路线与隧道设计轴线的水平和垂直偏差，通常该偏差控制在5cm以内。由于围岩压力、地下水压力、人为操作失误等因素，隧道和围砌的管片可能发生形变和偏移，导致自动测量的盾构机姿态与实际值之间存在偏差。因此，对盾构机的姿态的人工复核测量十分重要。
管片的主要作用是将盾构机挖开的隧道撑起，防止隧道坍塌，它是紧紧与隧道的表面相结合。因此，管片可以充分体现隧道的行进方向、空间的弯曲程度以及盾构机挖掘出的隧道质量。它在对确认盾构机工作姿态的过程中起着不可替代的作用。目前，对盾构机姿态人工复核主要是通过对管片姿态的测量实现，任务是利用全站仪测量管片中心与隧道设计轴线的水平偏差和垂直偏差。
然而，传统的人工方式对管片姿态测量时，存在人力投入大、处理速度慢、数据可靠性差、智能程度低等缺陷。一方面，管片姿态数据的测量必须由施工方或监理在盾构机停止掘进的间隙时间内完成，数据的计算工作量较大，无法实时计算管片中心的偏差。另一方面，测量数据通常以报表或数据文件的形式被处理，缺乏完善的机制保证测量数据在采集、传输、处理过程中可靠性和质量，同时缺乏对数据的统计分析、异常报警等高级处理能力。这些缺陷给地铁施工建设带来了的一定程度的质量隐患和安全风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统，该系统基于移动终端，具有良好的移动性，符合地铁建设领域的环境特点实用性强，管片姿态数据采集、存储、计算、报警、统计分析均由全站仪及移动终端自动化完成，避免人工主观干预，有效保障了数据的质量和真实性，先进的偏差检测算法，对测量数据自动计算，大幅降低传统姿态测量工作的工作量，显著提高效率，采用密码学算法对测量数据的传输过程进行加密，保障云计算中心中数据的安全性和可靠性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统，它包括全站仪和移动终端，所述的全站仪进行管片姿态数据的采集，所述的移动终端与全站仪进行蓝牙对接，接收全站仪检测的管片姿态数据，并进行存储、计算、分析和统计，同时在移动终端实现网络连接后，将数据上传到云计算中心；
所述的移动终端包括仪器数据采集模块，采集移动终端通过蓝牙接收的全站仪发送的管片姿态数据，并进行存储；终端算法引擎模块，对管片姿态数据进行管片姿态偏差计算；终端数据查询模块，提供丰富的查询条件组合，允许用户从数据库检索所需的测量数据；终端报警管理模块，接收和存储云计算中心发送的超限报警数据，并按超限程度分成3个报警等级在移动终端进行可视化显示和短信提示；终端用户管理模块，实现用户注册及用户登录；数据上传模块，将数据加密传输到云计算中心；数据可视化模块，以饼图的方式显示该区间内已经测量的管片姿态数据的数量以及偏差情况。
所述的终端算法引擎模块对管片姿态数据进行管片姿态偏差计算，采用管片姿态偏差检测算法，检测全站仪实时发送的管片实际测量数据和理论设计值之间的X，Y，Z方向的偏差以及进行里程换算。
所述的终端用户管理模块采用32位MD5算法对用户口令的安全进行保护，用户登录系统时，采用MD5计算出口令的HASH值，只将用户名和HASH值上传云计算中心进行验证，保证了口令传输的安全性。
所述的数据上传模块采用128位AES对称密钥算法对其进行加密传输，从而确保测量数据在上传云计算中心过程中的安全性。
所述的数据可视化模块以饼图的方式显示该区间内已经测量的管片姿态数据的数量以及偏差情况，饼图中用绿、黄、橙和红分别表示姿态数据合格、黄色警报、橙色警报、红色警报的几种状态，通过柱状图、折线图的方式显示一个区间内不同状态的姿态数据随着日期的变化情况，用户通过点击饼图、柱状图和折线图能够以二维表的方式查看图中的管片姿态数据细节。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统，该系统基于移动终端，具有良好的移动性，符合地铁建设领域的环境特点实用性强，管片姿态数据采集、存储、计算、报警、统计分析均由全站仪及移动终端自动化完成，避免人工主观干预，有效保障了数据的质量和真实性，先进的偏差检测算法，对测量数据自动计算，大幅降低传统姿态测量工作的工作量，显著提高效率，采用密码学算法对测量数据的传输过程进行加密，保障云计算中心中数据的安全性和可靠性。
附图说明
图1为系统的总体架构图；
图2为测量数据采集流程。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统，它包括全站仪和移动终端，所述的全站仪进行管片姿态数据的采集，所述的移动终端与全站仪进行蓝牙对接，接收全站仪检测的管片姿态数据，并进行存储、计算、分析和统计，同时在移动终端实现网络连接后，将数据上传到云计算中心。
全站仪设备带有蓝牙接口，经过接口参数设置和设备配对后，与移动终端建立蓝牙通信链路。全站仪上测量的坐标数据通过蓝牙传送到移动终端。移动终端对采集的数据进行接收、计算、本地缓存后，再通过WiFi/3G/4G将本地缓存的一批测量数据传输到云计算中心的数据库服务器中。同时，为了保证数据传输的安全性，采用加密方式进行传输。如图2所示。
系统支持带蓝牙接口（2.0,3.0,4.0版本）的全站仪设备，包括：徕卡TS06，TS09，TS50， TM30， TM50， TPS1201等型号全站仪；天宝M1，M3等型号全站仪。
所述的移动终端包括仪器数据采集模块，采集移动终端通过蓝牙接收的全站仪发送的管片姿态数据，并进行存储；终端算法引擎模块，对管片姿态数据进行管片姿态偏差计算，采用管片姿态偏差检测算法，检测全站仪实时发送的管片实际测量数据和理论设计值之间的X，Y，Z方向的偏差以及进行里程换算；终端数据查询模块，提供丰富的查询条件组合，允许用户从数据库检索所需的测量数据；终端报警管理模块，接收和存储云计算中心发送的超限报警数据，并按超限程度分成3个报警等级在移动终端进行可视化显示和短信提示；终端用户管理模块，实现用户注册及用户登录，采用32位MD5算法对用户口令的安全进行保护。用户登录系统时，采用MD5计算出口令的HASH值，只将用户名和HASH值上传云计算中心进行验证，保证了口令传输的安全性；数据上传模块，将数据加密传输到云计算中心，采用128位AES对称密钥算法对其进行加密传输，从而确保测量数据在上传云计算中心过程中的安全性（私密性、可靠性）。数据可视化模块以饼图的方式显示该区间内已经测量的管片姿态数据的数量以及偏差情况，以饼图的方式显示该区间内已经测量的管片姿态数据的数量以及偏差情况，饼图中用绿、黄、橙和红分别表示姿态数据合格、黄色警报（轻微超限）、橙色警报（超限）、红色警报（严重超限）的几种状态。同时，可以通过柱状图、折线图的方式显示一个区间内不同状态的姿态数据随着日期（日，周）的变化情况。这些图形化工具帮助用户直观掌握和监控盾构机掘进过程中的姿态是否符合要求。另外，用户通过点击饼图、柱状图和折线图可以以二维表的方式查看图中的管片姿态数据细节。
系统的用户分为业主、施工方、监理（包括第三方）三种角色。其中，施工方和监理通过移动终端获取管片姿态的现场测量数据，并上传云计算中心。业主、施工方和监理根据各自的权限实用移动终端查询、下载指定的姿态测量数据和统计报表。
本发明的基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统，基于移动终端，具有良好的移动性，符合地铁建设领域的环境特点实用性强，管片姿态数据采集、存储、计算、报警、统计分析均由全站仪及移动终端自动化完成，避免人工主观干预，有效保障了数据的质量和真实性，先进的偏差检测算法，对测量数据自动计算，大幅降低传统姿态测量工作的工作量，显著提高效率，采用密码学算法对测量数据的传输过程进行加密，保障云计算中心中数据的安全性和可靠性。
Claims (5)
1.基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统，其特征在于：它包括全站仪和移动终端，所述的全站仪进行管片姿态数据的采集，所述的移动终端与全站仪进行蓝牙对接，接收全站仪检测的管片姿态数据，并进行存储、计算、分析和统计，同时在移动终端实现网络连接后，将数据上传到云计算中心；
所述的移动终端包括仪器数据采集模块，采集移动终端通过蓝牙接收的全站仪发送的管片姿态数据，并进行存储；终端算法引擎模块，对管片姿态数据进行管片姿态偏差计算；终端数据查询模块，提供丰富的查询条件组合，允许用户从数据库检索所需的测量数据；终端报警管理模块，接收和存储云计算中心发送的超限报警数据，并按超限程度分成3个报警等级在移动终端进行可视化显示和短信提示；终端用户管理模块，实现用户注册及用户登录；数据上传模块，将数据加密传输到云计算中心；数据可视化模块，以饼图的方式显示该区间内已经测量的管片姿态数据的数量以及偏差情况。
2.根据权利要求1所述的基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统，其特征在于：所述的终端算法引擎模块对管片姿态数据进行管片姿态偏差计算，采用管片姿态偏差检测算法，检测全站仪实时发送的管片实际测量数据和理论设计值之间的X，Y，Z方向的偏差以及进行里程换算。
3.根据权利要求1所述的基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统，其特征在于：所述的终端用户管理模块采用32位MD5算法对用户口令的安全进行保护，用户登录系统时，采用MD5计算出口令的HASH值，只将用户名和HASH值上传云计算中心进行验证，保证了口令传输的安全性。
4.根据权利要求1所述的基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统，其特征在于：所述的数据上传模块采用128位AES对称密钥算法对其进行加密传输，从而确保测量数据在上传云计算中心过程中的安全性。
5.根据权利要求1所述的基于移动终端的地铁盾构管片姿态监测管理系统，其特征在于：所述的数据可视化模块以饼图的方式显示该区间内已经测量的管片姿态数据的数量以及偏差情况，饼图中用绿、黄、橙和红分别表示姿态数据合格、黄色警报、橙色警报、红色警报的几种状态，通过柱状图、折线图的方式显示一个区间内不同状态的姿态数据随着日期的变化情况，用户通过点击饼图、柱状图和折线图能够以二维表的方式查看图中的管片姿态数据细节。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160907 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |