CN106225766A - 基于3s技术的构筑物沉降监测分析监管方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于3S技术的构筑物沉降监测分析监管方法。现有以沉降处理与评估为目的的系统都单纯对构筑物的沉降数据进行处理与分析，尚未出现在线实时监管的综合方法。本发明采集与处理数据后，通过开发的B/S架构的Web管理系统来实时管理沉降数据，利用GPS、RS、GIS在线实时监管。本发明综合运用移动互联网、“3S”等技术手段，改进数据采集的工作方式，实现监测人员的在线实时监管，能够达到构筑物沉降监测的数据处理分析与在线监管目的。

Description

基于3S技术的构筑物沉降监测分析监管方法

技术领域

本发明属于高速铁路构筑物沉降监测领域，具体涉及一种基于3S技术的构筑物沉降监测分析监管方法。

背景技术

高速铁路要求轨道具有很高的平顺性和稳定性，为了满足轨道的高平顺性和高稳定性，必须严格监控线下不同构筑物的沉降变形，科学、合理的预测工后沉降。《高速铁路工程测量规范》明确规定：高速铁路在施工和运营期间，应根据设计文件要求对高速铁路及其附属建筑物进行变形测量。

构筑物沉降监测贯穿于整个施工过程，由施工单位完成.现在每年在建高速铁路在4000-5000公里，每公里平均30个监测点，每7-10日观测一次，高速铁路构筑物监测工作量极大，由于缺少监管或监管滞后，施工单位为减少开支长期以来存在编造、篡改、拼凑构筑物监测数据的现象，导致构筑物监测数据不能实际反应构筑物稳定状况，存在极大安全隐患。

近年来，国内出现了很多以沉降处理与评估为目的的系统，但都是单纯的对构筑物的沉降数据进行处理与分析，尚未出现本文提出的从沉降数据采集与分析到在线实时监管的综合方法。现有方法存在以下客观缺点：

现有方法主要以构筑物沉降数据的处理与分析为目的，多采用电子水准仪外业采集原始数据，这种原始数据是以文本文件形式存储，之后通过仪器的数据线将原始数据拷贝到电脑上，最后通过电脑端安装的处理软件读取文本数据，录入数据库并对数据进行分析。

从上述过程可以看出：

（1）数据采集与存储过程繁琐，容易出错：

电子水准仪采集的数据需要通过数据线与电脑连接后，通过电脑上的数据解析软件解析原始数据才能录入数据库中。

（2）数据时效性差，施工单位容易篡改、伪造数据：

由于文本形式的原始数据要首先传输到电脑上，施工单位可以随时修改原始数据，如果实际测量的结果不能满足规范限差要求，而施工单位可以人为修改原始数据，使其满足要求，另外施工单位甚至可以复制以前的原始数据进行简单的修改提交给管理单位。这种虚假的数据无法真实反映构筑物的实际沉降情况，势必给铁路工程安全带来巨大隐患。

（3）无法实现对现场监测人员的实时跟踪，从而无法确定其提交数据的真实性、可靠性。

（4）沉降超限后需要人工通知各有关人员，造成上层管理人员无法第一时间掌握工程的沉降情况，隐患信息的获取滞后，可能造成重大安全事故的发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于3S技术的构筑物沉降监测分析监管方法，综合运用移动互联网、“3S”等技术手段，改进数据采集的工作方式，实现监测人员的在线实时监管，能够达到构筑物沉降监测的数据处理分析与在线监管目的。

本发明所采用的技术方案为：

基于3S技术的构筑物沉降监测分析监管方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：数据采集与处理：

（1）手机蓝牙连接电子水准仪；

（2）同步规范限差与监测线路；

（3）选择监测线路、观测顺序后进行数据采集，在数据采集过程中按照规范限差要求同时对每一测站数据进行计算检核；

（4）线路测量完成后保存测量数据，在手机上进行线路闭合差检核和平差计算，平差结果保存到手机本地的数据库中；

（5）数据上传，完成平差计算后应该立即通过手机将原始测量数据和平差结果数据上传到服务器上的数据库中；

步骤二：数据管理与分析：

通过开发的B/S架构的Web管理系统来实时管理沉降数据，其具体内容包括：

（1）沉降量计算：实时接收现场外业测量人员上传的测量数据和平差结果数据，在接收到数据后立即进行沉降量、累积沉降量、沉降速率的计算与判断；

（2）预警信息发布：预警信息的推送，当出现沉降超限后，通过短信或者WebService直接将预警信息推送到各有关人员；

（3）沉降分析与预测：沉降数据的分析与预测，登陆系统后，通过系统的数据分析功能绘制曲线图，对监测点的测量数据进行分析，并使用预测方法预测监测点在未来一段时间内的沉降趋势，为沉降评估提供必要的数据支撑；

步骤三：GPS、RS、GIS在线实时监管：

（1）数据准备：采用遥感卫星影像作为GIS监管平台的地图，为监测点和监测线路单独建立两个矢量图层；

（2）实时跟踪监管：现场外业测量人员通过手机GPS实时获取的坐标发送到服务器后，GIS按照一定的时间间隔从服务器的GIS数据库中读取位置数据，并实时显示在地图上；

（3）监测点监测线路查询与管理：系统操作人员通过GIS地图查询监测点和监测线路的信息，并对监测点和监测线路进行管理；

（4）GIS地图沉降曲线图：监测点图层获取数据库中的沉降数据，并将沉降量、累计沉降量、沉降速率以图形的方式标注在地图上。

步骤一（3）中，计算检核时，如果数据不满足要求，则提示重新测量；如果测量过程中发现前面的某一测站不正确，手工删除要重新测量的测站数据，重新测量删除的测站。

本发明具有以下优点：

本发明显著提高构筑物变形测量数据处理的自动化水平，降低人工劳动强度；通过移动互联网技术实现采集数据的实时上传与分析，保证了测量数据的真实性、准确性和实时性；通过该方法的应用，使建设单位、监理单位、评估单位、设计单位及施工单位都能实时掌握构筑物的沉降情况，及时发现隐患，确保施工安全；实现构筑物变形测量信息化、标准化管理，使构筑物沉降变形测量与评估管理步入一个新阶段。具体解决了以下技术问题：

（1）通过自主开发的android智能手持软件，使手机与仪器建立蓝牙通讯，向仪器发送GSI指令来远程操作电子水准仪，测量的原始数据直接存储在手机上的数据库中，并且该数据库是隐藏和有权限保护的，施工单位一般无法修改原始数据。

（2）原始数据采集结束后能够在手机上直接对原始数据进行平差解算，判断本次测量数据是否满足要求，如果满足要求应该立即上传本次测量的原始数据和平差结果数据。

（3）手机能够通过内置的GPS接收芯片实时获取WGS84坐标，以1次/s的频率向服务器发送坐标位置。监管人员可通过PC端的浏览器登陆系统，通过构建的GIS在线实时监管平台实时跟踪外业测量人员的位置，从而达到对外业测量人员的实时管理。

（4）隐患消息能够实时发送到各有关人员，管理人员在接收到隐患消息后能够立即做出处理方案，防止重大安全事故的发生。

附图说明

图1为手机外业数据采集步骤图。

图2为数据管理与分析步骤图。

图3为GPS、RS、GIS在线实时监管步骤图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及的基于3S技术的构筑物沉降监测分析监管方法，是一种使用电子水准仪对高速铁路构筑物沉降进行监测分析与实时监管的方法，能够使用智能移动设备通过蓝牙操控电子水准仪进行数据采集，同时能够在以“3S”为技术基础的在线监管平台上实现对现场工作人员的实时跟踪监管，具体包括以下步骤：

1、数据采集与处理流程：

（1）手机蓝牙连接电子水准仪

（2）同步规范限差与监测线路

（3）选择监测线路、观测顺序后进行数据采集，在数据采集过程中按照规范限差要求同时对每一测站数据进行计算检核，如果数据不满足要求，则提示重新测量。如果测量过程中发现前面的某一测站不正确，那么可以手工删除要重新测量的测站数据，重新测量删除的测站。

（4）线路测量完成后保存测量数据，在手机上进行线路闭合差检核和平差计算，平差结果保存到手机本地的数据库中。

（5）数据上传，完成平差计算后应该立即通过手机将原始测量数据和平差结果数据上传到服务器上的数据库中。

2、数据管理与分析：

数据管理与分析部分是通过开发的B/S架构的Web管理系统来实时管理沉降数据的。其具体内容包括：

（1）沉降量计算：实时接收现场外业测量人员上传的测量数据和平差结果数据，在接收到数据后立即进行沉降量、累积沉降量、沉降速率的计算与判断。

（2）预警信息发布：预警信息的推送，当出现沉降超限后，通过短信或者WebService直接将预警信息推送到各有关人员。

（3）沉降分析与预测：沉降数据的分析与预测，登陆系统后，通过系统的数据分析功能绘制曲线图，对监测点的测量数据进行分析，并使用预测方法预测监测点在未来一段时间内的沉降趋势，为沉降评估提供必要的数据支撑。

3、GPS、RS、GIS在线实时监管：

（1）数据准备：在GIS系统中，空间数据是GIS系统的管理对象，空间数据是GIS系统的血液，本专利所涉及的数据中，高速铁路路线多以远离城镇的无人区域设计，往往没有已有的GIS矢量数据借鉴，因此本专利中采用遥感卫星影像作为GIS监管平台的地图，同时由于监测点和监测线路是动态变化的数据，因此需要为监测点和监测线路单独建立两个矢量图层。

（2）实时跟踪监管：现场外业测量人员通过手机GPS实时获取的坐标发送到服务器后，GIS按照一定的时间间隔从服务器的GIS数据库中读取位置数据，并实时显示在地图上。

（3）监测点监测线路查询与管理：系统操作人员通过GIS地图查询监测点和监测线路的信息，并且可以对监测点和监测线路进行管理。

（4）GIS地图沉降曲线图：监测点图层获取数据库中的沉降数据，并将沉降量、累计沉降量、沉降速率等以图形的方式标注在地图上。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.基于3S技术的构筑物沉降监测分析监管方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：数据采集与处理：

（1）手机蓝牙连接电子水准仪；

（2）同步规范限差与监测线路；

（3）选择监测线路、观测顺序后进行数据采集，在数据采集过程中按照规范限差要求同时对每一测站数据进行计算检核；

（4）线路测量完成后保存测量数据，在手机上进行线路闭合差检核和平差计算，平差结果保存到手机本地的数据库中；

（5）数据上传，完成平差计算后应该立即通过手机将原始测量数据和平差结果数据上传到服务器上的数据库中；

步骤二：数据管理与分析：

通过开发的B/S架构的Web管理系统来实时管理沉降数据，其具体内容包括：

（1）沉降量计算：实时接收现场外业测量人员上传的测量数据和平差结果数据，在接收到数据后立即进行沉降量、累积沉降量、沉降速率的计算与判断；

（2）预警信息发布：预警信息的推送，当出现沉降超限后，通过短信或者WebService直接将预警信息推送到各有关人员；

（3）沉降分析与预测：沉降数据的分析与预测，登陆系统后，通过系统的数据分析功能绘制曲线图，对监测点的测量数据进行分析，并使用预测方法预测监测点在未来一段时间内的沉降趋势，为沉降评估提供必要的数据支撑；

步骤三：GPS、RS、GIS在线实时监管：

（1）数据准备：采用遥感卫星影像作为GIS监管平台的地图，为监测点和监测线路单独建立两个矢量图层；

（2）实时跟踪监管：现场外业测量人员通过手机GPS实时获取的坐标发送到服务器后，GIS按照一定的时间间隔从服务器的GIS数据库中读取位置数据，并实时显示在地图上；

（3）监测点监测线路查询与管理：系统操作人员通过GIS地图查询监测点和监测线路的信息，并对监测点和监测线路进行管理；

（4）GIS地图沉降曲线图：监测点图层获取数据库中的沉降数据，并将沉降量、累计沉降量、沉降速率以图形的方式标注在地图上。

2.根据权利要求1所述的基于3S技术的构筑物沉降监测分析监管方法，其特征在于：

步骤一（3）中，计算检核时，如果数据不满足要求，则提示重新测量；如果测量过程中发现前面的某一测站不正确，手工删除要重新测量的测站数据，重新测量删除的测站。