CN107450429A - 一种远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远程监控系统。包括：数据采集接口，其包括通过互联网连接到待监控的各个工程设备的设备参数采集接口、地勘数据采集接口和/或人工数据录入接口；工程数据库，其配置为存储来自所述数据采集接口的设备参数、地勘数据和/或人工录入数据；远程客户端接口，其配置为通过互联网连接到各个远程客户端；监控服务器，其配置为通过所述远程客户端接口接收监控请求，处理所述监控请求，确定输出需求，基于输出需求调用相应的业务模块对所述工程数据库中保存的数据进行分析处理并输出处理结果。相较于现有技术，本发明的系统结构简单、稳定性好，可以实现多项目的大范围远程监控，具有很高的实用价值以及推广价值。

Description

一种远程监控系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种远程监控系统。

背景技术

随着科学技术的不断发张，大型工程不断被投入应用。在大型工程中，往往需要大型工程设备的投入。例如，盾构机就是一种较为常见的大型工程设备。

相较于普通工程设备，大型工程设备由于其体型大、结构复杂，因此操纵难度也较大。为了能够相对完美的对大型工程设备进行操控，实现理想的工程目标，在使用大型工程设备的过程中，往往需要对设备运行状态进行监控。

现有技术中已存在多种针对大型工程设备的监控系统。但是其往往存在扩展性低、监控范围窄、稳定性低等缺陷。以盾构机为例，目前，国内的盾构机远程监控项目的应用主要由业主单位推动。现有技术中的盾构机监控系统可以实现：实时影像显示工程进度，清晰显示重大风险工程，显示盾构机施工中的主要参数和盾构机姿态；盾构法施工主要参数数据的分析和统计，盾构法施工材料消耗、功效等参数统计和查询，上传、下载测点沉降数据，支持对单沉降点、多沉降点的累计沉降量和沉降速率曲线进行查询等功能。但是由于实时数据流过于庞大，监控中心服务器架设不稳定，经常出现通信故障等问题。而为了提高系统稳定性，现有技术中还提出了主要在施工单位现场进行项目部署的监控系统，但是其本地性导致其只能对现场的某个项目进行针对性监控，监控范围窄，不利于对各个项目进行统一监控管理。

针对现有技术存在的问题，需要一种更加稳定、功能更加完善的针对大型工程设备的监控系统。

发明内容

本发明提供了一种远程监控系统，所述系统包括：

数据采集接口，其包括设备参数采集接口、地勘数据采集接口和/或人工数据录入接口，其中，所述设备参数采集接口通过互联网连接到待监控的各个工程设备；

工程数据库，其配置为存储来自所述数据采集接口的设备参数、地勘数据和/或人工录入数据；

远程客户端接口，其配置为通过互联网连接到各个远程客户端；

监控服务器，其包含多个不同的业务模块，每个所述业务模块对应一种监控功能，所述监控服务器配置为通过所述远程客户端接口接收监控请求，处理所述监控请求，确定输出需求，基于输出需求调用相应的业务模块对所述工程数据库中保存的所述设备参数、所述地勘数据和/或所述人工录入数据进行分析处理并输出处理结果，其中，所述监控服务器包含设备远程监视模块，所述设备远程监视模块配置为实时输出与工程设备相关的实时监控数据。

在一实施例中，所述系统还包括：

工程数据通信服务器，其与所述监控服务器相独立，配置为接收并整理来自所述设备参数采集接口的实时的设备参数。

在一实施例中：

所述设备参数采集接口采用数据接口方式，其配置为可被现场设备主动调用并输出现场设备自身的编号、验证口令以及实时数据；

所述工程数据通信服务器配置为被动接收来自所述设备参数采集接口的数据。

在一实施例中，所述工程数据库包括用于处理并存储实时数据的实时数据库以及处理并存储业务关系的关系数据库。

在一实施例中，所述工程数据库包含写操作数据库以及读操作数据库，其中，所述工程数据库配置为：

写操作数据库配置为将来自所述数据采集接口的设备参数、地勘数据和/或人工录入数据写入所述写操作数据库并保存；

将所述写操作数据库的数据实时备份到所述读操作数据库；

向所述监控服务器提供针对所述读操作数据库的数据读取接口，其中，针对所述监控服务器，所述读操作数据库中的数据为只读。

在一实施例中，所述监控服务器还包含报警信息管理模块，其中：

所述设备参数采集接口配置为获取所述工程设备内部的报警数据；

所述工程数据库配置为存储所述报警数据；

所述报警信息管理模块配置为对所述工程数据库存储的报警数据进行整理分析并输出分析结果。

在一实施例中，所述监控服务器还包含：

保养管理模块，其配置为根据所述工程数据库中的数据分析所述工程设备的维保情况。

在一实施例中，所述监控服务器还包含：

预警模块，其配置为根据所述工程数据库中的数据分析所述工程设备的运行参数，当所述运行参数超出所述工程设备正常工作范围时输出预警信息。

在一实施例中，所述监控服务器还包含：

历史数据分析模块，其配置为对所述工程数据库中同一工程设备的历史数据进行综合分析，输出历史数据分析结果。

在一实施例中，所述监控服务器还包含：

统合分析模块，其配置为按照设备类型、运行环境对所述工程数据库中的工程设备运行数据进行分类，对同一类下的所有数据进行综合分析，输出综合分析结果。

相较于现有技术，本发明的系统结构简单、稳定性好，可以实现多项目的大范围远程监控，具有很高的实用价值以及推广价值。

本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的系统结构简图；

图2以及图3是根据本发明不同实施例的系统部分结构简图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

随着科学技术的不断发张，大型工程不断被投入应用。在大型工程中，往往需要大型工程设备的投入。例如，盾构机就是一种较为常见的大型工程设备。

相较于普通工程设备，大型工程设备由于其体型大、结构复杂，因此操纵难度也较大。为了能够相对完美的对大型工程设备进行操控，实现理想的工程目标，在使用大型工程设备的过程中，往往需要对设备运行状态进行监控。

现有技术中已存在多种针对大型工程设备的监控系统。但是其往往存在扩展性低、监控范围窄、稳定性低等缺陷。以盾构机为例，目前，国内的盾构机远程监控项目的应用主要由业主单位推动。现有技术中的盾构机监控系统可以实现：实时影像显示工程进度，清晰显示重大风险工程，显示盾构机施工中的主要参数和盾构机姿态；盾构法施工主要参数数据的分析和统计，盾构法施工材料消耗、功效等参数统计和查询，上传、下载测点沉降数据，支持对单沉降点、多沉降点的累计沉降量和沉降速率曲线进行查询等功能。但是由于实时数据流过于庞大，监控中心服务器架设不稳定，经常出现通信故障等问题。而为了提高系统稳定性，现有技术中还提出了主要在施工单位现场进行项目部署的监控系统，但是其本地性导致其只能对现场的某个项目进行针对性监控，监控范围窄，不利于对各个项目进行统一监控管理。

针对上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种远程监控系统。在本发明的系统中，构造了远程数据中心，将本地的数据采集与远程的数据存储、处理分析相结合。在保证了系统稳定性的前提下，实现了对多个项目的同时、广范围监控。相较于现有技术，本发明的系统结构简单、稳定性好，可以实现多项目的大范围远程监控，具有很高的实用价值以及推广价值。

具体的，在一实施例中，系统包括数据采集接口、工程数据库、监控服务器以及远程客户端接口。如图1所示，数据采集接口包括设备参数采集接口111、地勘数据采集接口112和人工数据录入接口113。在其他实施例中，数据采集接口也可以包含其他接口组合形式，例如设备参数采集接口+人工数据录入接口的组合模式。

设备参数采集接口111通过互联网连接到待监控的各个工程设备(工程设备101、102、103以及104)。通过互联网连接数据采集的方式，监控系统可以实现对多个项目的多个工程设备的统一的数据采集，从而实现对多个项目的统一监控。

进一步的，在一实施例中，设备参数采集接口采用可调软件架构，可以支持多种不同的工程设备的接入。具体的，设备参数采集接口支持搅拌站、连续墙、湿喷机、盾构机等多种不同的隧道施工设备的接入。

进一步的，在实际应用场景中，同一类工程设备往往具有多种不同的型号种类。而针对不同型号种类，其需要采集的设备参数是不同的。因此，在一实施例中，设备参数采集接口包括型号识别模块，其配置为智能识别接入的工程设备的型号参数。

进一步的，在一实施例中，地勘数据采集接口112可以通过互联网连接到现场的地勘数据采集装置进行实时数据采集。在另一实施例中，地勘数据采集接口112也可以通过本地连接/互联网连接到地勘数据存储系统中进行地勘数据的读取获取。

进一步的，在一实施例中，人工录入数据接口113可以通过互联网/本地连接连接到相应的现场/本地/远程输入设备上获取人工录入数据。

在图1所示实施例中，设备参数采集接口111获取到的设备参数、地勘数据采集接口112获取到的地勘数据以及人工数据录入接口获取到的人工录入数据首先被存储到工程数据库120。远程客户端接口140配置为通过互联网连接到各个远程客户端(客户端151、152、153、154以及155)。

当客户存在监控需求时，先由远程客户端在用户操控下向远程客户端接口140发送相应的监控请求；然后由监控服务器130基于监控请求对工程数据库120中的数据进行处理并将处理结果返回给相应的远程客户端。在这个过程中，由于客户所在的远程客户端并没有直接通过远程客户端接口140调用数据采集接口采集到的数据，而是由工程数据库120以及监控服务器130组成的远程数据中心进行数据存储缓冲，进行数据的转发。相较于远程客户端通过远程客户端接口140直连实时调用数据采集接口的数据通信回路，本发明的系统的数据通信回路的稳定性大大提高。

进一步的，监控服务器130包含多个不同的业务模块，每个业务模块对应一种监控功能，监控服务器130配置为通过远程客户端接口140接收监控请求(来自远程客户端)，处理监控请求，确定输出需求，基于输出需求调用相应的业务模块对工程数据库中保存的设备参数、地勘数据和/或人工录入数据进行分析处理并输出处理结果，其中，监控服务器130包含设备远程监视模块，设备远程监视模块配置为实时输出与工程设备相关的实时监控数据。

由于监控服务器130包含业务模块，因此针对设备参数、地勘数据和/或人工录入数据的处理工作主要在监控服务器130完成。也就是说，远程客户端所承担的任务主要获取并发送监控请求以及显示最终的监控结果(监控服务器的处理结果)。主要数据处理操作集中在监控服务器完成，整个监控系统的可控性大大提高，稳定性进一步增强。同时，对远程客户端的硬件要求进一步降低，大大降低了监控系统的应用门槛。

具体的，在一实施例中，监控系统的远程客户端接口支持多种终端设备访问，用户可以通过电脑、PAD及手机等多种设备访问监控系统。进一步的，监控系统的访问界面采用网页标准开发，用户通过远程客户端通过网页浏览的方式访问监控系统。

进一步的，在一实施例中，监控系统采用账号认证机制，远程客户端需要登录特定账号才能实现监控操作。在监控过程中，基于不同账号的权项监控系统向远程客户端开放不同的监控功能以及监控范围。

具体的，在一实施例中，针对盾构机，用户可通过网页浏览的方式访问监控系统，远程查看盾构机各系统的实时参数，实时监控盾构机运行状态：如监控土仓压力、螺旋输送机转速，可掌握土仓内的土压稳定；通过观察隧道掌子面地质情况，掌握隧道实际围岩状态，分析隧道掌子面的稳定状态，预测前方隧道围岩情况；皮带机上的渣土，可发现是否存在掉渣漏渣，皮带机是否跑偏等问题。

进一步的，由于工程设备接入设备参数采集接口以及远程客户端接入远程客户端接口均是基于互联网。因此，在一实施例中，基于同一通信服务器完成数据通信。但是，随着监控范围的扩大(接入设备参数采集接口的工程设备数量的增多)，由工程设备处获取到的实时数据量不断增大，系统的通信压力也相应增大。为保持系统通信稳定，在一实施例中，监控系统采用读写分离的通信模式。即采用两台通信服务器，一台服务器负责接收工程设备的实时数据(写数据)，另一台服务器负责处理远程客户端的访问(读数据)。

具体的，如图2所示，在一实施例中，监控系统包括：

工程数据通信服务器214，其与监控服务器230相独立，配置为接收并整理来自设备参数采集接口211的实时的设备参数。

进一步的，在一实施例中，设备参数采集接口采用数据接口方式，其配置为可被现场设备主动调用并输出现场设备自身的编号、验证口令以及实时数据；对应的，工程数据通信服务器配置为被动接收来自设备参数采集接口的数据。这样，工程数据通信服务器不需要进行数据采集请求的发送，只需要被动接收数据并通过后后台进行相应处理。可以大大降低服务器出现通信错误的几率，减轻服务器运行压力。

在实际应用场景中，地勘数据以及人工录入数据通常不是实时数据，因此，在一实施例中，采用工程数据通信服务器或监控服务器进行地勘数据以及人工录入数据的接收处理。进一步的，针对地勘数据以及人工录入数据量较大的应用场景，在一实施例中，在监控系统中构造针对地勘数据和/或人工录入数据量的通信服务器，该服务器独立于工程数据通信服务器和监控服务器，专门用于地勘数据和/或人工录入数据的接收处理。

进一步的，由于监控系统接入大量的工程设备并且每台工程设备存在多个数据采集点，因此会带来巨大的数据采集量，这必然给工程数据库带来较大的数据存储压力。因此，在一实施例中，工程数据库采用压缩存储方式，通过设计数据的压缩和存储算法，来提高整个软件系统的工作效率；同时，工程数据库采用可扩展模式，随着接入系统的工程设备数量的增加，工程数据库的存储设备可灵活地、按需地扩展。

进一步的，为了避免数据存储混乱，在一实施例中，工程数据库基于数据写入频次分类存储数据。具体的，工程数据库包括用于处理并存储实时数据的实时数据库(需要实时写入/读取数据)以及处理并存储业务关系的关系数据库。

进一步的，实时数据是实时采集保存的，在很多应用场景中，实时采集到的数据需要被实时返回到远程控制端(实时数据在被实时写入数据库的同时也需要被实时从数据库中读取)。为了保证整个硬件负载的均衡和整个系统的稳定，在一实施例中，工程数据库采用读写分离模式。具体的，工程数据库包含写操作数据库以及读操作数据库，其中，工程数据库配置为：

写操作数据库配置为将来自数据采集接口的设备参数、地勘数据和/或人工录入数据写入写操作数据库并保存；

将写操作数据库的数据实时备份到读操作数据库；

向监控服务器提供针对读操作数据库的数据读取接口，其中，针对监控服务器，读操作数据库中的数据为只读。

这样，就可以有效避免同时针对同一数据进行读操作以及写操作，避免数据存储混乱。

进一步的，在一实施例中，针对工程数据库的实时数据库以及关系数据库均采用读写分离的模式，即，实时数据库以及关系数据库均被分为写操作数据库以及读操作数据库。

进一步的，考虑到关系数据库读写频次较低，同时针对其进行读写操作的几率较小，为了节省存储空间，在一实施例中，仅针对工程数据库的实时数据库采用读写分离的模式。具体的，如图3所示，实时数据被采集后写入写操作数据库223，读操作数据库224为写操作数据库223的实时备份，针对实时数据的读取操作通过读取读操作数据库224来实现。而关系数据222中的数据可以采用读写操作执行时刻分离的方式进行数据的写入和读取。

进一步的，在实际应用场景中，工程设备自身具备报警功能，其可以在运行错误时对操作人员发出警报。在很多情况下，工程设备的报警会在现场被及时处理，但是，现场的警报处理由于其实时性较强，往往会遗漏某些全局意义上的运行错误。

针对上述问题，在一实施例中，监控系统的监控服务器还包含报警信息管理模块，其中：

设备参数采集接口配置为获取工程设备内部的报警数据；

工程数据库配置为存储报警数据；

报警信息管理模块配置为对工程数据库存储的报警数据进行整理分析并输出分析结果。

具体的，以一针对盾构机的实施例为例，通过对盾构机内报警数据的采集，可将盾构机的报警数据进行存储，从而方便后期盾构机故障维修诊断分析。进一步的，用户可以通过监控系统对报警信息进行查询分析，了解每条报警信息在过去的某段时间内出现的频率及时间，进而辅助工程师快速分析故障原因。

进一步的，在实景应用场景中，为了降低工程成本，需要尽可能的延长工程设备的使用寿命。而延长工程设备使用寿命的关键因素在于工程设备的维保情况是否达标，传统的施工多数属于粗放式施工，在抢进度的情况之下常常忽略了盾构机部件的维保工作，导致了盾构机的使用寿命的减少。

针对上述情况，在一实施例中，监控系统的监控服务器还包含：

保养管理模块，其配置为根据工程数据库中的数据分析工程设备的维保情况。

通过保养管理模块，可提醒施工人员需进行保养的部件、超时未保养的部件、超时保养的部件以及工程设备内关键部件的工作状态，从而实现数字化工程设备保养。

进一步的，在一实施例中，监控系统的监控服务器还包含：

预警模块，其配置为根据工程数据库中的数据分析工程设备的运行参数，当运行参数超出工程设备正常工作范围时输出预警信息。

进一步的，在一实施例中，监控系统的监控服务器还包含：

历史数据分析模块，其配置为对工程数据库中同一工程设备的历史数据进行综合分析，输出历史数据分析结果。

具体的，以一针对盾构机的实施例为例，监控系统将采集的盾构机数据进行安全存储，通过历史曲线功能将历史数据以曲线形式展示，曲线中最多可同时显示多个数据点，分别以不同的颜色进行区分，同时可快速设置曲线的隐藏、显示和高亮状态，方便用户分析历史数据，掌握盾构机的真实工作状况。

进一步的，在一实施例中，监控系统的监控服务器还包含：

统合分析模块，其配置为按照设备类型、运行环境对工程数据库中的工程设备运行数据进行分类，对同一类下的所有数据进行综合分析，输出综合分析结果。

具体的，以一针对盾构机的实施例为例，监控系统接入了多台同种类的盾构机，可以通过将一定数量的同类型盾构机在某一相同的地质环境下工作情况数据做分析比对，来得出合理的、工作效率较高的工作方案，然后将该类报告作为报告或者方案的形式提供给用户。这样，每一台盾构机的数据就不是孤立的，而是可以相互借鉴的。

进一步的，在一实施例中，监控系统的监控服务器还包含：

在线交流模块，其配置为实现接入监控系统的多个远程客户端之间的数据通信交流。这样，就可以为现场人员、管理人员、行业专家建立沟通桥梁，在交流的过程中提升施工经验，同时熟悉更多业内人士；当施工遇到技术难点时，可通过本功能快速得到专家建议。

进一步的，在一实施例中，监控系统还包含用于与其他管理平台及研发平台互联的接口。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种远程监控系统，其特征在于，所述系统包括：

数据采集接口，其包括设备参数采集接口、地勘数据采集接口和/或人工数据录入接口，其中，所述设备参数采集接口通过互联网连接到待监控的各个工程设备；

工程数据库，其配置为存储来自所述数据采集接口的设备参数、地勘数据和/或人工录入数据；

远程客户端接口，其配置为通过互联网连接到各个远程客户端；

监控服务器，其包含多个不同的业务模块，每个所述业务模块对应一种监控功能，所述监控服务器配置为通过所述远程客户端接口接收监控请求，处理所述监控请求，确定输出需求，基于输出需求调用相应的业务模块对所述工程数据库中保存的所述设备参数、所述地勘数据和/或所述人工录入数据进行分析处理并输出处理结果，其中，所述监控服务器包含设备远程监视模块，所述设备远程监视模块配置为实时输出与工程设备相关的实时监控数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

工程数据通信服务器，其与所述监控服务器相独立，配置为接收并整理来自所述设备参数采集接口的实时的设备参数。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：

所述设备参数采集接口采用数据接口方式，其配置为可被现场设备主动调用并输出现场设备自身的编号、验证口令以及实时数据；

所述工程数据通信服务器配置为被动接收来自所述设备参数采集接口的数据。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工程数据库包括用于处理并存储实时数据的实时数据库以及处理并存储业务关系的关系数据库。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工程数据库包含写操作数据库以及读操作数据库，其中，所述工程数据库配置为：

写操作数据库配置为将来自所述数据采集接口的设备参数、地勘数据和/或人工录入数据写入所述写操作数据库并保存；

将所述写操作数据库的数据实时备份到所述读操作数据库；

向所述监控服务器提供针对所述读操作数据库的数据读取接口，其中，针对所述监控服务器，所述读操作数据库中的数据为只读。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控服务器还包含报警信息管理模块，其中：

所述设备参数采集接口配置为获取所述工程设备内部的报警数据；

所述工程数据库配置为存储所述报警数据；

所述报警信息管理模块配置为对所述工程数据库存储的报警数据进行整理分析并输出分析结果。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控服务器还包含：

保养管理模块，其配置为根据所述工程数据库中的数据分析所述工程设备的维保情况。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控服务器还包含：

预警模块，其配置为根据所述工程数据库中的数据分析所述工程设备的运行参数，当所述运行参数超出所述工程设备正常工作范围时输出预警信息。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控服务器还包含：

历史数据分析模块，其配置为对所述工程数据库中同一工程设备的历史数据进行综合分析，输出历史数据分析结果。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控服务器还包含：

统合分析模块，其配置为按照设备类型、运行环境对所述工程数据库中的工程设备运行数据进行分类，对同一类下的所有数据进行综合分析，输出综合分析结果。