CN110206093A - 一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法 - Google Patents

Abstract

一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，涉及道路挖掘领域，应用于云端系统，云端系统接收来自道路挖掘端感测模组的信号，其中，包括：S1在挖掘道路过程中，收集并传输道路挖掘端感测模组的信号；S2将道路挖掘端感测模组的信号经过算法演算与数值优化得到演化数值；S3将演化数值与云端的标准资料库里相对应的标准数值比较，若所述演化数值符合安全判定，则回到步骤S1，若所述演化数值不符合安全判定，则判定道路挖掘可能会发生坍塌，可以将各项施工所需硬件检测到的数据，分别通过无线传输，在获取相关数值后进行演算，判断是否会有危险发生。

Description

一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法

技术领域

本发明涉及道路挖掘领域，具体涉及一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法。

背景技术

道路挖掘施工是交通工程重要一环，如何能最小影响又能快速完成，也是道路挖掘追求的目标之一，但是在此情况下，往往因为施工顺序及进度赶工，导致道路挖掘作业发生坍塌情况，人员伤亡严重。

发明专利CN201811327566.X公开了一种道路施工现场监控装置、系统及方法，该技术方案对采集到的道路施工现场的环境信息进行分析，判断是否生成报警信息，大大减少人工判断过程，方便工作人员及时发现警情并采取相应措施，在该技术方案中，有“信息采集部件2可为监控专用网络摄像头IPCP1004-I”、“处理器1，具体用于判断视频图像中的目标行为是否与预先行为相匹配”、“摄像机中集成有声音探测器”、“摄像机中集成有温度传感器”等，主要通过各硬件对图像、声音、温度等参数进行判断，然而，该技术方案把绝大多数主要的硬件集成在摄像机中，并不能直接地测量所需数据，又会被摄像机自身工作产生的热量、电磁波所干扰，对实地数据的测量造成干扰，使得数据不准确，不能很好地预防危险发生。

发明内容

本发明提供一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，将各项施工所需硬件检测到的数据，分别通过无线传输，在获取相关数值后进行演算，判断是否会有危险发生。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，应用于云端系统，云端系统接收来自道路挖掘端感测模组的信号，其中，包括：S1在挖掘道路过程中，收集并传输道路挖掘端感测模组的信号；S2将道路挖掘端感测模组的信号经过算法演算与数值优化得到演化数值；S3将演化数值与云端的标准资料库里相对应的标准数值比较，若所述演化数值符合安全判定，则回到步骤S1，若所述演化数值不符合安全判定，则判定道路挖掘可能会发生坍塌。

作为优选，所述云端系统可自行搜寻道路挖掘原理资料、道路挖掘或管道安装等施工安全法令规范及人员输入建立判定标准资料库。

作为优选，所述道路挖掘端感测模组每0.1秒至1000秒传送信息至云端系统。

作为优选，所述演化数值的安全判定通过三角函数闭合模型算法实现：根据道路挖掘端感测模组获取道路挖掘端处的物理值和化学值，利用三角函数闭合模型算法演算物理值与化学值，将演算过后的物理值与化学值与云端资料库相对应的标准数值比较并判定。

作为优选，所述感测模组有多个，包括营建机具、土壤、挡土支撑、通风换气设备、预埋管路、局限空间探测设备、地下水位监测与排除设备、交通维持设施、运载卡车、作业人员的感测模组。

作为优选，设于所述营建机具端的感测模组包括GPS、倾斜计、振动计、启闭开关、应力计、沉陷计、泄露计；设于所述土壤端的感测模组包括应力计、应变计、振动计；设于所述挡土支撑端的感测模组包括GPS、倾斜计、振动计、应力计、应变计、沉陷计、液位计；设于所述通风换气设备端的感测模组包括GPS、启闭开关、风速计；设于所述预埋管路端的感测模组包括GPS、倾斜计、振动计、应力计、水平计、沉陷计、液位计；设于所述局限空间探测设备端的感测模组包括GPS、二氧化碳检测器、氧气检测器、可燃气体检测器、硫化氢检测器、氰化氢检测器；设于所述地下水位监测与排除设备端的感测模组包括GPS、水位计、水压计、排水帮浦；设于所述交通维持设施端的感测模组包括GPS、振动计；设于所述运载卡车端的感测模组包括GPS、倾斜计、振动计、启闭开关、应力计、沉陷计、泄露计；设于所述作业人员端的感测模组包括GPS、生命征象计、振动计。

作为优选，所述感测模组通过Zigbee或Wireless HART或ISA100.11a或 Wi-Fi或Bluetooth或3G或4G或5G发送信号给云端系统。

作为优选，当演化数值不符合安全判定时，将异常信号通过手机端APP或现场显示屏或现场警报器或现场警示灯发送。

作为优选，当收到异常信号时，管理人员对异常信号进行补正或维保处置。

综上所述，本发明具有如下有益效果：本发明对于各项施工所需硬件, 透过完整无线传输感测模组, 在获取相关物理值与化学值后进行演算, 判断是否有可能发生坍塌,并能做到预防侦知, 进行管理调控的目的。

附图说明

图1为本发明一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法的流程图。

图2为基于三角函数闭合模型算法构建的运算架构。

图3为采用三角函数闭合模型运算的计算示例原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1，本发明智能道路挖掘坍塌预防管理通过设置于智能道路挖掘端的各个感测模组和云端系统实现，所述感测模组可通过Zigbee或Wireless HART或ISA100.11a或Wi-Fi或Bluetooth或3G或4G或5G发送信号给云端系统，由云端系统实时监测、演算、判定道路挖掘进程中存在的问题。

如图1所示，一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，应用于云端系统，云端系统接收来自道路挖掘端感测模组的信号，其中，包括：S1在挖掘道路过程中，收集并传输道路挖掘端感测模组的信号；S2将道路挖掘端感测模组的信号经过算法演算与数值优化得到演化数值；S3将演化数值与云端的标准资料库里相对应的标准数值比较，若所述演化数值符合安全判定，则回到步骤S1，若所述演化数值不符合安全判定，则判定道路挖掘可能会发生坍塌。其中，当演化数值不符合安全判定时，将异常信号通过手机端APP或现场显示屏或现场警报器或现场警示灯发送，并且在收到异常信号时，管理人员对异常信号进行补正或维保处置。

其中，云端系统可自行搜寻道路挖掘原理资料、道路挖掘或管道安装等施工安全法令规范及人员输入建立判定标准资料库，从而为道路挖掘端感测模组收集到的数据提供对比参照，因此，方法在S1步骤之前还包括：在挖掘道路前，建立云端标准资料库。

感测模组每0.1秒至1000秒传送信息至云端系统，进行实时的参数对比，保证动态的环境参数被实时监测和更新。

智能道路挖掘坍塌预防管理系统包括营建机具、土壤、挡土支撑、通风换气设备、预埋管路、局限空间探测设备、地下水位监测与排除设备、交通维持设施、载运卡车、作业人员，根据该系统，感测模组设置多个，包括营建机具、土壤、挡土支撑、通风换气设备、预埋管路、局限空间探测设备、地下水位监测与排除设备、交通维持设施、运载卡车、作业人员的感测模组。所述感测模块可以各自发送信号给云端系统，也可以将其中一个感测模块作为主传送模块，主要由其传送信号给云端系统。

具体地，设于所述营建机具端的感测模组包括GPS、倾斜计、振动计、启闭开关、应力计、沉陷计、泄露计，可获得定位，漏涌水，操作状态，是否倾斜，运作应力，机具沉陷等信息，送云端进行演算。

设于所述土壤端的感测模组包括应力计、应变计、振动计，可获得开挖面垂直部之应力应变等信息，送云端进行演算，可判断开挖面上方之荷重变化，以便进行荷重调整与逃生应变指挥。

设于所述挡土支撑端的感测模组包括GPS、倾斜计、振动计、应力计、应变计、沉陷计、液位计，可获得定位，漏涌水，是否倾斜，应力应变值，沉陷及地下水位等信息，送云端进行演算。

设于所述通风换气设备端的感测模组包括GPS、启闭开关、风速计，可获得定位，动作情况，运转风速等信息，送云端进行演算。

设于所述预埋管路端的感测模组包括GPS、倾斜计、振动计、应力计、水平计、沉陷计、液位计，可获得定位，漏涌水，是否倾斜，水平程度，应力应变值，沉陷及地下水位等信息，送云端进行演算。

设于所述局限空间探测设备端的感测模组包括GPS、二氧化碳检测器、氧气检测器、可燃气体检测器、硫化氢检测器、氰化氢检测器，可获得定位，各气体浓度等信息，送云端进行演算。

设于所述地下水位监测与排除设备端的感测模组包括GPS、水位计、水压计、排水帮浦，可获得定位，地下水位，地下水压等信息，送云端进行演算，云端能控制排水帮浦运转。

设于所述交通维持设施端的感测模组包括GPS、振动计，可获得定位，是否异常搬动或撞击等信息，送云端进行演算。

设于所述运载卡车端的感测模组包括GPS、倾斜计、振动计、启闭开关、应力计、沉陷计、泄露计，可获得定位，漏水，操作状态，是否倾斜，运作应力，机具沉陷等信息，送云端进行演算。

设于所述作业人员端的感测模组包括GPS、生命征象计、振动计，可获得定位，人员生命征象，是否动作中等信息，送云端进行演算。

图2所示，云端系统受到感测模块信号后，道路挖掘端处的物理值和化学值通过演算与云端资料库相对应的标准数值比较从而判定实时情况，如通过三角函数闭合模型或模糊或基因或退火或遗传或粒子群或蚁群算法说进行演算判定。下文以三角函数闭合模型为例，进行说明。

图2示出了基于三角函数闭合模型算法构建的运算架构。图中d表示为两个感测模块端距离，θ为夹角。以营建机具、作业人员、载运卡车建的三角形为例。载运卡车与营建机具之间距离为d。载运卡车与营建机具连线，以及载运卡车与作业人员连线，两者连线之间夹角为θ。值得注意的是，图中表示的d和θ并不相同，仅为构建运算架构所作的标识，实质上不是每个d相同，每个θ相同。且图中未表示夹角、距离部分，事实上也需要知道夹角、距离参数。图2仅做架构示意说明。

图3，设面积为S，则面积可采用海伦公式计算得出，其中，ABCD各点代表各设备点，当各设备或元件不正常位移时，面积S将发生变化，而此不正常位移就是不正确摆设或未摆设所造成，所以本系统可以直接依据GPS定位点及S面积变动进行比对判断。

Claims (9)

1.一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，应用于云端系统，云端系统接收来自道路挖掘端感测模组的信号，其特征在于，包括：S1在挖掘道路过程中，收集并传输道路挖掘端感测模组的信号；S2将道路挖掘端感测模组的信号经过算法演算与数值优化得到演化数值；S3将演化数值与云端的标准资料库里相对应的标准数值比较，若所述演化数值符合安全判定，则回到步骤S1，若所述演化数值不符合安全判定，则判定道路挖掘可能会发生坍塌。

2.根据权利要求1所述的一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，其特征在于，所述云端系统可自行搜寻道路挖掘原理资料、道路挖掘或管道安装等施工安全法令规范及人员输入建立判定标准资料库。

3.根据权利要求1所述的一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，其特征在于，所述感测模组每0.1秒至1000秒传送信息至云端系统。

4.根据权利要求1所述的一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，其特征在于，所述演化数值的安全判定通过三角函数闭合模型算法实现：根据道路挖掘端感测模组获取道路挖掘端处的物理值和化学值，利用三角函数闭合模型算法演算物理值与化学值，将演算过后的物理值与化学值与云端资料库相对应的标准数值比较并判定。

5.根据权利要求1所述的一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，其特征在于，所述感测模组有多个，包括营建机具、土壤、挡土支撑、通风换气设备、预埋管路、局限空间探测设备、地下水位监测与排除设备、交通维持设施、运载卡车、作业人员的感测模组。

6.根据权利要求5所述的一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，其特征在于，设于所述营建机具端的感测模组包括GPS、倾斜计、振动计、启闭开关、应力计、沉陷计、泄露计；设于所述土壤端的感测模组包括应力计、应变计、振动计；设于所述挡土支撑端的感测模组包括GPS、倾斜计、振动计、应力计、应变计、沉陷计、液位计；设于所述通风换气设备端的感测模组包括GPS、启闭开关、风速计；设于所述预埋管路端的感测模组包括GPS、倾斜计、振动计、应力计、水平计、沉陷计、液位计；设于所述局限空间探测设备端的感测模组包括GPS、二氧化碳检测器、氧气检测器、可燃气体检测器、硫化氢检测器、氰化氢检测器；设于所述地下水位监测与排除设备端的感测模组包括GPS、水位计、水压计、排水帮浦；设于所述交通维持设施端的感测模组包括GPS、振动计；设于所述运载卡车端的感测模组包括GPS、倾斜计、振动计、启闭开关、应力计、沉陷计、泄露计；设于所述作业人员端的感测模组包括GPS、生命征象计、振动计。

7.根据权利要求1所述的一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，其特征在于，所述感测模组通过Zigbee或Wireless HART或ISA100.11a或 Wi-Fi或Bluetooth或3G或4G或5G发送信号给云端系统。

8.根据权利要求1所述的一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，其特征在于，当演化数值不符合安全判定时，将异常信号通过手机端APP或现场显示屏或现场警报器或现场警示灯发送。

9.根据权利要求8所述的一种智能道路挖掘坍塌预防管理方法，其特征在于，当收到异常信号时，管理人员对异常信号进行补正或维保处置。