CN107832961A - 一种隧道施工动态实时监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隧道施工监控系统技术领域，特别是涉及一种隧道施工动态实时监控系统，用于将隧道施工动态以三维动画形式展现出来，该动态实时监控系统包括定位系统、通讯系统、三维动画系统以及软件系统。该系统将盾构、人员、机车、行车等所有部件进行监控，所有能运动的部件的状态都利用动画的方式实时显示在监控画面上，与现场真实施工的状态保持一致，极大提高隧道施工的安全性、智能化以及项目施工效率，有助于项目调度实时掌握现场情况，做出合理的工作安排。
Description
技术领域
本发明属于隧道施工监控系统技术领域，特别是涉及一种隧道施工动态实时监控系统。
背景技术
在国内外盾构施工过程中,仅仅都是针对盾构机的状态进行监控,而忽略整个隧道施工状态。且目前对施工状态的监控都只是各种施工、掘进数据上的监控，无法做到非常直观明了的效果，对隧道内经常移动的施工人员、机车等更是无法实时监控，使得管理人员无法随时动态掌握人员、设备的精确位置及工作轨迹，不便于更加合理地调度管理。日常生产或者事故发生时，相关人员也无法迅速了解人员、设备等具体位置信息，对及时采取相应救援措施，提高救援工作效率带来了极大的不便。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种隧道施工动态实时监控系统，该系统将盾构、人员、机车、行车等所有部件进行监控，所有能运动的部件的状态都利用动画的方式实时显示在监控画面上，与现场真实施工的状态保持一致，极大提高隧道施工的安全性、智能化以及项目施工效率，有助于项目调度实时掌握现场情况，做出合理的工作安排。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
本发明提供一种隧道施工动态实时监控系统，用于将隧道施工动态以三维动画形式展现出来，该动态实时监控系统包括定位系统、通讯系统、三维动画系统以及软件系统。
进一步地，所述定位系统包括定位基站和定位标签；所述定位基站安装在隧道壁侧边的上部，同时，在盾构机的首部、中部和尾部各安装一个定位基站；所述定位标签分为胸牌型、手腕型、安全帽型和车载型，对应佩戴于胸前、手腕、安全帽顶部和车顶。
进一步地，所述定位系统采用基于信号传输时间或者时间差的定位系统。
进一步地，所述通讯系统包括光纤、光纤收发器、POE交换机和网线；隧道中每布置一个定位基站需要一对光纤收发器、一个POE交换机、若干光纤和若干网线。
进一步地，所述通讯系统采用冗余的通讯组网方式。
进一步地，所述三维动画系统包括移动的人或者物的三维模型，所述三维模型包括隧道施工人员、电瓶车、管片吊机、管片拼装机、盾构机刀盘、推进油缸以及盾构机的三维模型。
进一步地，所述软件系统包括定位引擎软件和上层软件；所述定位引擎软件参与数据计算，发送和接收各种信号指令，在定位基站、定位标签和定位引擎服务器之间来回传递并处理信息；所述上层软件根据隧道施工项目特点实现人机界面。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供了一种隧道施工动态实时监控系统，该系统将盾构、人员、机车、行车等所有部件进行监控，所有能运动的部件的状态都利用动画的方式实时显示在监控画面上，与现场真实施工的状态保持一致，极大提高隧道施工的安全性、智能化以及项目施工效率，有助于项目调度实时掌握现场情况，做出合理的工作安排，同时也便于项目领导、地铁业主对施工真实状态的实时掌控，最终目标还可实现在有网络的地方实时查看反映现场真实施工状态的动画，效果比数据更直观明了。
2、该系统实现了全区域精确定位，并及时、准确地将各个区域人员及设备的动态信息反映到计算机系统，使管理人员能随时动态掌握人员、设备的精确位置及每个工作人员的运动轨迹，便于合理调度管理。日常生产或者事故发生时，相关人员可以根据定位系统提供的数据、图形，迅速了解相关当时的监控对象位置情况，及时采取相应救援措施，提高救援工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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是本发明提供的一种隧道施工动态实时监控系统的结构示意框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1是是本发明提供的一种隧道施工动态实时监控系统的结构示意框图，该系统可将整个隧道施工动态以三维动画形式完全展现出来，便于地面或远程实时直观监控，定位对象包括所有运动的人或者物，如隧道施工人员、电瓶车、管片吊机、管片拼装机、盾构机刀盘、推进油缸以及盾构机等。该动态实时监控系统包括定位系统、通讯系统、三维动画系统以及软件系统。
所述定位系统包括定位基站和定位标签；所述定位基站安装在隧道壁侧边的上部，每隔150米左右布置一个定位基站，隧道转弯部分因可视距离变短，定位基站布置间距适当缩短为80米左右即可，同时在盾构机的首部、中部和尾部各安装一个定位基站，实现盾构机上移动人员和物体的定位。所述定位标签分为胸牌型、手腕型、安全帽型和车载型，可根据不同的施工环境和个人习惯佩戴于胸前、手腕、安全帽顶部和车顶。该定位系统摒弃了传统的RFID、Zigbee及WIFI等基于信号衰减强度的定位技术，采用最新高性能的基于信号传输时间或者时间差的定位系统，具有精度高、功耗低、抗干扰能力强、覆盖范围大、组网成本低等优点。而对盾构机、盾构机刀盘、管片拼装机、推进油缸的定位可在上位机上实时获取掘进参数进行动态监控。
所述通讯系统包括光纤、光纤收发器、POE交换机、网线等，隧道中每布置一个定位基站需要一对光纤收发器、一个POE交换机、若干光纤和若干网线等，定位基站由POE交换机供电并进行数据信号传输，同时该隧道通讯系统为应对复杂的施工环境，采用冗余的通讯组网方式，增强通讯系统的可靠性，即当施工过程中任何一段光纤被意外扯断均不影响正常通讯。
所述三维动画系统包括隧道施工人员、电瓶车、管片吊机等移动的人或物的三维模型，以及管片拼装机、盾构机刀盘、推进油缸和盾构机等的三维模型，当盾构机掘进、盾构机刀盘旋转、管片拼装机移动、管片吊机动作、推进油缸伸缩、电瓶车行驶、隧道施工人员行走时，在地面或者远程监控室均可以三维模型形式动态反映到监控屏幕上，隧道施工整体效果直观、详细、大气。三维动画系统中高度集成人员动态实时监控，信息查询，以立体效果观测隧道施工人员、电瓶车、管片吊机、管片拼装机、盾构机刀盘等人员设备情况，直观了解人员设备的详细信息。
所述软件系统包括定位引擎软件和上层软件；所述定位引擎软件参与数据计算，发送和接收各种信号指令，在定位基站、定位标签和定位引擎服务器之间来回传递并处理信息，如在线发送指令修改定位基站或者定位标签功率等；所述上层软件根据隧道施工项目特点实现人机界面，用户可在上层软件中修改各种参数，如修改定位标签编号或者姓名、定位基站坐标等，也可在上层软件中观看三维监控画面。上层软件还可以按照需要扩展不同的功能，比如人员考勤、危险源报警、人员轨迹回放等功能。
本发明主要是在复杂的隧道施工环境下进行24小时动态监控，通过安装在隧道壁侧边和盾构机上的定位基站对所管理的区域进行信号覆盖，定位标签附着在定位对象的表面，如车辆的顶部、安全帽顶部、手腕上等，当定位标签进入定位基站的信号范围内，依据设定的定位标签刷新频率，自动发送一包数据信号与定位基站建立联系，定位基站依据内置算法规则完成数据获取，并通过数据传输通道发送至定位引擎服务器，进而计算出定位标签的实际位置，定位引擎服务器支持大容量标签网络的原始数据获取、位置解算与坐标输出、功率在线调节等。定位引擎软件提供的API接口再与上层软件连接，将数据信息完全以可视化的人机界面展现到屏幕上，最终将实际施工画面以三维动态模型反映到屏幕上，实现最直观的监控效果。同时，该系统还实时获取盾构机上的掘进参数，将盾构机刀盘旋转、管片拼装机动作、推进油缸伸缩等以三维动态形式一起反映到监控屏幕上。该系统还支持灵活的网络构架，可实现隧道内的1D定位以及扩展2D、ZONE定位功能，从而实现隧道施工动态三维形式实时监控，提高隧道施工效率和安全性。
需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来讲是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
Claims (7)
1.一种隧道施工动态实时监控系统，其特征在于，用于将隧道施工动态以三维动画形式展现出来，该动态实时监控系统包括定位系统、通讯系统、三维动画系统以及软件系统。
2.根据权利要求1所述的隧道施工动态实时监控系统，其特征在于，所述定位系统包括定位基站和定位标签；所述定位基站安装在隧道壁侧边的上部，同时，在盾构机的首部、中部和尾部各安装一个定位基站；所述定位标签分为胸牌型、手腕型、安全帽型和车载型，对应佩戴于胸前、手腕、安全帽顶部和车顶。
3.根据权利要求2所述的隧道施工动态实时监控系统，其特征在于，所述定位系统采用基于信号传输时间或者时间差的定位系统。
4.根据权利要求2所述的隧道施工动态实时监控系统，其特征在于，所述通讯系统包括光纤、光纤收发器、POE交换机和网线；隧道中每布置一个定位基站需要一对光纤收发器、一个POE交换机、若干光纤和若干网线。
5.根据权利要求4所述的隧道施工动态实时监控系统，其特征在于，所述通讯系统采用冗余的通讯组网方式。
6.根据权利要求1所述的隧道施工动态实时监控系统，其特征在于，所述三维动画系统包括移动的人或者物的三维模型，所述三维模型包括隧道施工人员、电瓶车、管片吊机、管片拼装机、盾构机刀盘、推进油缸以及盾构机的三维模型。
7.根据权利要求2所述的隧道施工动态实时监控系统，其特征在于，所述软件系统包括定位引擎软件和上层软件；所述定位引擎软件参与数据计算，发送和接收各种信号指令，在定位基站、定位标签和定位引擎服务器之间来回传递并处理信息；所述上层软件根据隧道施工项目特点实现人机界面。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Address after: 450016 China Railway Intelligent high end equipment Industrial Park, 25th Street, Zhengzhou Economic and Technological Development Zone, Henan Province Applicant after: CHINA RAILWAY ENGINEERING EQUIPMENT GROUP TECHNOLOGY SERVICE Co.,Ltd. Address before: Room 1109, Guolong Business Building, 82 8th Street, Zhengzhou Economic Development Zone, Henan Province Applicant before: CHINA RAILWAY ENGINEERING EQUIPMENT GROUP TECHNOLOGY SERVICE Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180323 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |