CN107864191A - 一种施工期安全监测实时共享监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种施工期安全监测实时共享监测系统，其结构包含了云共享平台、移动通信网络和多种安全监测仪器采集方式组成的适合施工期运行的安全监测数据共享系统。所述的多种采集方式，包括了无线局域网方式、有线传输的测站方式、仓面或边坡的无线采集方式、内置无线通信的便携式采集仪方式。本发明通过多种采集方式的联合作用兼顾了开阔区域和隐蔽区域的自动化监测的需求，在充分减轻了系统安装复杂程度的情况下考虑了施工现场的实际状况，保留了便携式采集的方式，确保在系统异常区域和少数情况下手工采集的不可替代性。
Description
技术领域
本发明涉及一种施工期的安全监测实时共享监测系统，特别涉及用于水利水电工程施工期的安全监测领域。
背景技术
工程建设中的岩土安全监测对确保工程在运行期的安全具有非常重要的意义。传统的安全监测技术，在建筑物的施工过程中需要同步施工，从建筑结构设计和指导正确施工的角度考虑，施工期的安全监测数据也具有重要的意义。因此，水电工程建设期间会有许多临时性和永久性的安全监测仪器需要进行采集和观测。但目前的实际情况是，受到现场工作条件和测量技术条件的限制，施工期的安全监测主要还是采用人工测读的方式，人工方式的采集时间不够精确、效率低下，存在人为误差等问题一直存在。人工方式采集的数据需要经过录入、整理和上报等过程，这不仅耗费了劳动力拖延了时间，而且造成建设期需要共享监测数据的多方参与单位不能有效的同步，对工程建设的透明化管理非常不利。
近年来，随着云计算、移动通信和物联网技术的发展，各种技术日趋成熟，其实施成本大大降低，因此，有必要采用新兴的测量和网络技术来设计一种方便可靠的适用于施工期的安全监测数据实时监测和共享系统。
发明内容
本发明针对目前施工期安全监测领域，人工测读存在的低效和数据不能及时共享所存在的问题，提供了一种适合施工期安全监测的实时共享监测系统。
本发明采取的技术方案为：
一种施工期安全监测实时共享监测系统，其结构包含了云共享平台、移动通信网络和多种安全监测仪器采集方式组成的适合施工期运行的安全监测数据共享系统。所述的多种采集方式，包括了无线局域网方式、有线传输的测站方式、仓面或边坡的无线采集方式、内置无线通信的便携式采集仪方式。
所述的移动通讯网络，其特征在于移动通讯网络可以是中国联通或中国移动的GPRS、3G或4G等移动通讯网络。
所述的云共享平台，其特征在于由通信采集层、数据存储层、用户共享层、数据可视化层组成。用户共享层负责多个云节点服务器的数据交换和弹性存储，实现可靠的数据存储和共享功能。
所述的无线局域网方式，其特征在于可采用自组网的Zegbee网络，或者LoRa局域网，或者是WIFI局域网。
所述的有线传输的测站方式，其特征在于有线传输可采用光纤、以太网或者是RS485通信。
所述的仓面或边坡采集器和便携式采集仪，其特征在于内置移动通信网络的数据传输模块。仓面和边坡采集器可将采集到的数据通过移动通信网络实时发送给云共享平台，便携式采集仪可通过手动触发方式将数据通过移动通信网络实时发送给云共享平台。
本发明一种施工期的安全监测实时共享监测系统，有益效果如下：
1：通过多种采集方式的联合作用兼顾了开阔区域和隐蔽区域的自动化监测的需求，在充分减轻了系统安装复杂程度的情况下考虑了施工现场的实际状况，保留了便携式采集的方式，确保在系统异常区域和少数情况下手工采集的不可替代性。
2：利用了无线局域网的低功耗和自组网特点，使得在开阔区域布置大量的采集节点非常简单。利用光纤、RS485等通信方式连接测站，使得如廊道、厂房等隐蔽部位的采集稳定性得到保障。
3：针对仓面和边坡等分散性大的部位，采用直接连接移动通信网络的采集器更加简洁。
4：采用多节点的云服务组织方式，实现采集和存储容量的弹性调整。
5：在用户共享层实现自动数据交换，完成数据的自动共享和备份，增强了系统的可靠性和安全性。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明的云共享平台软件架构示意图；
其中：1-云共享平台，2-移动通信网络，3-仓面或边坡采集器，4-便携式采集仪，
5-无线局域网，6-采集节点，A-开阔区域采集节点，B-隐蔽部位测站。
具体实施方式
一种施工期安全监测实时共享监测系统。如图1所示结构，包括云共享平台1、移动通信网络2和多种采集方式组成。
其中云共享平台采用多节点云组织方式，实现采集和存储容量的弹性扩展。每个云节点采用多层架构设计。底层通信采集层实现主动轮询和被动接收两种方式，这两种模式涵盖了绝大多数情况下数据采集的需求，以适应各种采集器的数据传输方式，实现可靠的数据传输功能。
主动轮询是指通讯采集层定时去访问采集器，这要求采集器具有唤醒功能或一直保持与通讯采集层的连接。
被动接收是指采集器本身需要有定时功能，它采集了数据后，主动发起与通信采集层的连接，把数据上传。通信采集层此时是普通的服务器模式，只被动接收数据。
数据存储层负责存储安全监测数据，采用成熟的ORM架构支持广泛的SQL数据库，包括本地的SQLite数据库或者云端MySQL，实现灵活、可靠的存储功能。用户共享层采用webservice形式实现数据的存取和访问。数据可视化层采用流行的前端框架和类库，实现便捷的访问界面，可支持手机、电脑，不需安装程序或app，只要输入网址就可进行浏览和操作，实现真正的即时共享。
前端框架，比如React、Angular4、Vue，不仅支持电脑浏览器，而且支持手机、PAD等移动端显示，可以达到非常好的用户界面体验。
类库，比如 D3.js、ECharts，可以嵌入到前面的框架中，实现酷炫的三维或二维图表。
其中移动通信网络可以是中国联通或中国移动的GRPS、3G、4G或将来的5G网络，利用广泛存在的移动通信网络消除地域的限制，使得多个工程的安全监测数据进入到一个云共享平台变得更加简单，类似于公路项目等分散的系统也非常容易进行系统布置。目前已有很多成熟的GRPS或4G转换器，可以方便的转换为Zigbee或RS485等网络方式，在本实施例中直接选用。
本发明所述的多种采集方式包括了无线局域网方式、有线传输的测站方式、仓面或边坡无线采集方式、便携式采集仪方式。其中，无线局域网方式采用Zigbee或LoRa等低功耗自组网的无线通信技术，使得在开阔区域和部分封闭区域大量布置采集节点变得非常简单。这些低功耗的采集节点都是采用电池供电，因此只要连接好仪器的电缆并且把采集节点的天线固定好即可，这些采集节点会自动加入到附近的局域网实现数据传输功能，不仅如此，这些采集节点还可以作为中继自动扩展无线局域网的覆盖范围。最终这些无线节点都会将数据传送给网关（Zigbee转4G或GRPS），通过网关把安全监测数据发送给云共享平台。除了上述密集分布的开阔区域，还有一些非常隐蔽的区域，需要采用测站方式并通过有线的信号传输至开阔区域，然后再通过桥接器将有线方式桥接至移动通信网络。针对传感器分布不太密集的区域，如部分仓面或边坡等区域，采用含有移动通信模块的采集器进行采集，直接将所测数据传送至云共享平台。
便携式采集仪4 采用武汉长江科创科技发展有限公司的CK-ZX-1 手持式振弦差阻读数仪。
仓面或边坡采集器3采用 COMWIN稳控科技VS101型振弦单通道采发仪，葛洲坝集团试验检测公司的GTS-Z01型振弦式采集器。
Claims (6)
1.一种施工期的安全监测实时共享监测系统，包括云共享平台（1）、移动通信网络（2）、仓面或边坡采集器（3）、便携式采集仪（4），其特征在于：
所述云共享平台（1）包括多个云节点服务器，每一个云节点服务器包括：
通信采集层，实现主动轮训和被动接收两种方式，以适应各种采集器的数据传输方式，实现数据传输功能；
数据存储层，采用成熟的ORM架构支持广泛的SQL数据库，包括本地的SQLite数据库或者云端MySQL，负责存储安全监测数据；
用户共享层，负责多个云节点服务器的数据交换和弹性存储，采用web service形式实现数据的存取和访问；
数据可视化层，采用前端框架和类库，实现便捷的访问界面；
所述仓面或边坡采集器（3），将采集到的数据通过移动通信网络（2）实时发送给云共享平台（1）；
便携式采集仪（4），通过手动触发方式，将数据通过移动通信网络（2）实时发送给云共享平台（1）。
2.根据权利要求1所述一种施工期的安全监测实时共享监测系统，其特征在于：所述移动通信网络（2）采用GPRS、3G或4G移动通讯技术。
3.根据权利要求1所述一种施工期的安全监测实时共享监测系统，其特征在于：该系统包括多种采集方式：无线局域网方式、有线传输的测站方式、仓面或边坡的无线采集方式、内置无线通信的便携式采集仪方式；
所述无线局域网方式，采用自组网的ZigBee网络，或者LoRa局域网，或者是WIFI局域网；
所述有线传输的测站方式，有线传输采用光纤、以太网或者是RS485通信。
4.一种施工期的安全监测实时共享监测方法，其特征在于：无线局域网方式采用Zigbee或LoRa低功耗自组网的无线通信技术，在开阔区域和部分封闭区域大量布置采集节点；这些采集节点采用电池供电，连接好仪器的电缆、并且把采集节点的天线固定；
采集节点会自动加入到附近的局域网实现数据传输功能，采集节点还可以作为中继自动扩展无线局域网的覆盖范围，最终这些无线节点都会将数据传送给网关，通过网关把安全监测数据发送给云共享平台（1）。
5.一种施工期的安全监测实时共享监测方法，其特征在于：一些非常隐蔽的区域，需要采用测站方式并通过有线的信号传输至开阔区域，然后再通过桥接器，将有线方式桥接至移动通信网络（2）。
6.一种施工期的安全监测实时共享监测方法，其特征在于：针对传感器分布不太密集的区域，如部分仓面或边坡区域，采用含有移动通信模块的采集器进行采集，直接将所测数据传送至云共享平台（1）。
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