CN111005750A - 基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于隧道安全领域，具体涉及一种基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统、方法，旨在为了解决解决拔监测数据真实性无法验证的问题。本发明系统包括一个或多个区域监测信息获取系统、基于区块链的存储服务器、监测预警设备；所述区域监测信息获取系统包括一个或多个监测终端、定位基站系统、区域服务器；区域服务器将监测终端获取的监测数据、定位基站获取的位置信息进行打包后发送至基于区块链的存储服务器进行区块链的生成和存储；监测预警设备调取区块链信息按照预设的规则进行异常判断。本发明实现数据的自动上传，并通过采集位置对比保证了数据的真实性，通过区块链防止了历史数据被篡改的风险。

Description

基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统、方法

技术领域

本发明属于隧道安全领域，具体涉及一种基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统、方法。

背景技术

锚栓是建筑施工现场广泛使用的机械性连接件，根据国家标准，要求锚栓位于构件部分具有较强的锚固力。目前，通常采用锚栓拉拔夹具对锚栓的锚固力进行监测。

在火车隧道中，由于高速列车通过时产生负风压，对锚栓的拉力增大，锚栓承载拉力经常大幅度变化，容易造成锚栓松动，如果脱落将带来巨大危险，所以隧道中的锚栓会定期进行拉拔监测。目前拉拔监测都是监测人员自行进行拉拔数据的记录和判断，数据真实性无法有效判断，存在安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决拉拔监测数据真实性无法验证的问题，本发明的第一方面，提出了一种基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，该监测系统包括一个或多个区域监测信息获取系统、基于区块链的存储服务器、监测预警设备；所述区域监测信息获取系统包括一个或多个监测终端、定位基站系统、区域服务器；

所述监测终端，配置为获取并发送第一数据包至所述区域服务器；所述第一数据包包括被监测锚栓的编号信息、拉拔监测数据、操作人员身份信息；

所述定位基站，配置为获取并发送第二数据包至所述区域服务器；所述第二数据包包括所述监测设备的位置信息；

所述区域服务器，配置为获取并发送第三数据包至所述基于区块链的存储服务器；所述第三数据包包括匹配后的所述第一数据包、第二数据包，以及签名系统的签名信息；

所述基于区块链的存储服务器，配置为基于第三数据包、上一区块的哈希码，生成当前区块的哈希码构建当前区块，并进行分布式存储；

所述监测预警设备，配置为基于区块链信息并进行异常监测并报警。

在一些优选实施方式中，所述监测终端包括锚栓编号获取装置、锚栓拉拔监测装置、人员识别装置、定位标签、第一处理器、第一通信模块；所述锚栓编号获取装置，配置为获取被监测锚栓的编号信息；所述拉拔监测装置，配置为获取锚栓拉拔监测数据；所述人员识别装置，配置为获取操作人员身份信息；所述第一处理器，配置为将第一数据包通过所述第一通信模块发送至所述区域服务器，所述第一数据包包括锚栓的编号信息、拉拔监测数据、人员身份信息。

在一些优选实施方式中，所述定位基站系统包括多个基站、第二处理器、第二通信模块；所述基站，配置为接收所述定位标签发射的信号；所述第二处理器，配置为对定位标签进行定位，将第二数据包通过所述第二通信模块发送至所述区域服务器，所述第二数据包包括定位标签的位置信息。

在一些优选实施方式中，所述区域服务器包括第三处理器、第三通信模块、签名系统；所述第三通信模块分别与所述第一通信模块、第二通信模块、基于区块链的存储服务器通过通信链路连接；所述第三处理器，配置为将所述第一数据包、第二数据包进行匹配，并通过签名系统增加签名信息后作为第三数据包，发送至所述基于区块链的存储服务器。

在一些优选实施方式中，所述基于区块链的存储服务器包括第四通信模块、第四处理器、存储设备；所述第四通信模块与所述第三通信模块通过通信链路连接；所述第四处理器，配置为基于第三数据包、上一区块的哈希码，生成当前区块的哈希码构建当前区块；所述存储设备，配置为将生成的区块进行分布式存储。

在一些优选实施方式中，所述监测预警设备包括第五通信模块、第五处理器、报警设备；所述第五通信模块与所述第四通信模块通过通信链路连接；所述第四处理器，配置为获取区块链信息并进行异常监测；所述报警设备，配置为进行异常报警。

在一些优选实施方式中，所述监测预警设备中基于区块链信息进行异常监测，其方法包括：

基于区块链信息中第三数据包；

基于预存的锚栓信息库，对区块链信息中的第三数据包进行比对，若同一锚栓编号在第三数据包中的位置与所述锚栓信息库中的预存位置距离大于设定阈值，则进行异常报警。

在一些优选实施方式中，所述监测预警设备中基于区块链信息进行异常监测，其方法包括：

基于区块链信息中第三数据包；

基于预存的锚栓信息库，基于区块链信息提取设定时间段内的第三数据包，若出现监测信息出现次数小于设定次数阈值的锚栓编号，则进行异常报警。

本发明的第二方面，提出了一种基于区块链的隧道锚栓拉拔监测方法，基于上述的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，该方法包括：

通过监测终端获取并发送第一数据包至所述区域服务器；所述第一数据包包括被监测锚栓的编号信息、拉拔监测数据、操作人员身份信息；

通过定位基站获取并发送第二数据包至所述区域服务器；所述第二数据包包括所述监测设备的位置信息；

通过区域服务器获取并发送第三数据包至所述基于区块链的存储服务器；所述第三数据包包括匹配后的所述第一信息包、第二信息包，以及签名系统的签名信息；

在基于区块链的存储服务器，基于第三数据包、上一区块的哈希码，生成当前区块的哈希码构建当前区块，并进行分布式存储；

通过监测预警设备获取区块链信息中第三数据包，基于预存的锚栓信息库，对区块链信息中的第三数据包进行比对，若同一锚栓编号在第三数据包中的位置与所述锚栓信息库中的预存位置距离大于设定阈值，则进行异常报警。

在一些优选实施方式中，该方法还包括：

基于预存的锚栓信息库，基于区块链信息提取设定时间段内的第三数据包，若出现监测信息出现次数小于设定次数阈值的锚栓编号，则进行异常报警。

本发明的有益效果：

(1)本发明基于区块链技术和定位基站系统进行系统的设计，可以获得拉拔监测时，对应终端设备的位置信息，基于预存被监测锚栓的位置信息，可以保证数据与锚栓的对应的真实性；

(2)通过区块链技术进行监测数据的存储，可以防止外部人员对历史监测数据的更改，保证了历史数据的真实性；

(3)基于区块链信息的异常判断，可以及时发现异常数据并进行异常报警，保证了锚栓监测的全面性和有效性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一种实施例的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统框架示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的一种基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，该监测系统包括一个或多个区域监测信息获取系统、基于区块链的存储服务器、监测预警设备；所述区域监测信息获取系统包括一个或多个监测终端、定位基站系统、区域服务器；

所述监测终端，配置为获取并发送第一数据包至所述区域服务器；所述第一数据包包括被监测锚栓的编号信息、拉拔监测数据、操作人员身份信息；

所述定位基站，配置为获取并发送第二数据包至所述区域服务器；所述第二数据包包括所述监测设备的位置信息；

所述区域服务器，配置为获取并发送第三数据包至所述基于区块链的存储服务器；所述第三数据包包括匹配后的所述第一数据包、第二数据包，以及签名系统的签名信息；

所述基于区块链的存储服务器，配置为基于第三数据包、上一区块的哈希码，生成当前区块的哈希码构建当前区块，并进行分布式存储；

所述监测预警设备，配置为基于区块链信息并进行异常监测并报警。

为了更清晰地对本发明基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统进行说明，下面结合附图对本方发明一种实施例进行展开详述。

本实施例的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，包括一个或多个区域监测信息获取系统、基于区块链的存储服务器、监测预警设备；所述区域监测信息获取系统包括一个或多个监测终端、定位基站系统、区域服务器。

在一个区域监测信息获取系统中，其所包含的监测终端、定位基站系统分别与区域服务器通信连接，定位基站系统可以通过被动监测的方法获取监测终端的位置信息，两者之间不进行其他信息交互，已保证监测终端位置信息的真实性。

1、监测终端

该终端配置为为获取并发送第一数据包至所述区域服务器；所述第一数据包包括被监测锚栓的编号信息、拉拔监测数据、操作人员身份信息。

所述监测终端包括锚栓编号获取装置、锚栓拉拔监测装置、人员识别装置、定位标签、第一处理器、第一通信模块；所述锚栓编号获取装置，配置为获取被监测锚栓的编号信息；所述拉拔监测装置，配置为获取锚栓拉拔监测数据；所述人员识别装置，配置为获取操作人员身份信息；所述第一处理器，配置为将第一数据包通过所述第一通信模块发送至所述区域服务器，所述第一数据包包括锚栓的编号信息、拉拔监测数据、人员身份信息。

人员识别装置，为指纹识别装置，或人脸识别装置，或人员编号录入装置，当然，还可以为其识别装置。

锚栓编号获取装置，为图像识别装置，或射频识别装置。在为图像识别装置时，锚栓上或其附近应喷涂有锚栓编号，或者条形码、二维码等。在为射频识别装置时，锚栓上或其附近应设置有存储有该锚栓编号的射频标签。

2、定位基站系统

该定位基站系统配置为获取并发送第二数据包至所述区域服务器；所述第二数据包包括所述监测设备的位置信息。

本实施例中定位基站系统包括多个基站、第二处理器、第二通信模块；所述基站，配置为接收所述定位标签发射的信号；所述第二处理器，配置为对定位标签进行定位，将第二数据包通过所述第二通信模块发送至所述区域服务器，所述第二数据包包括定位标签的位置信息。

基站系统与监测终端的定位标签形成UWBLOC定位系统，定位标签作为信号发射源，在隧道内安装的多个基站作为信号接收设备，定位标签发射信号，基站接收信号，通过信号发射到被接收的时间、信号传输速度可以得到信号发射源到接收基站的距离，通过三个距离就可以算出信号发射源的实时位置。该技术属于室内定位技术的一种，现有文献已有详细描述，此处不再赘述。

3、区域服务器

区域服务器，配置为获取并发送第三数据包至所述基于区块链的存储服务器；所述第三数据包包括匹配后的所述第一数据包、第二数据包，以及签名系统的签名信息。

区域服务器包括第三处理器、第三通信模块、签名系统；所述第三通信模块分别与所述第一通信模块、第二通信模块、基于区块链的存储服务器通过通信链路连接；所述第三处理器，配置为将所述第一数据包、第二数据包进行匹配，并通过签名系统增加签名信息后作为第三数据包，发送至所述基于区块链的存储服务器。

4、基于区块链的存储服务器

基于区块链的存储服务器，配置为基于第三数据包、上一区块的哈希码，生成当前区块的哈希码构建当前区块，并进行分布式存储。

基于区块链的存储服务器包括第四通信模块、第四处理器、存储设备；所述第四通信模块与所述第三通信模块通过通信链路连接；所述第四处理器，配置为基于第三数据包、上一区块的哈希码，生成当前区块的哈希码构建当前区块；所述存储设备，配置为将生成的区块进行分布式存储。

5、监测预警设备

监测预警设备配置为基于区块链信息并进行异常监测并报警。

监测预警设备包括第五通信模块、第五处理器、报警设备；所述第五通信模块与所述第四通信模块通过通信链路连接；所述第四处理器，配置为获取区块链信息并进行异常监测；所述报警设备，配置为进行异常报警。

监测预警设备中基于区块链信息进行异常监测包括数据异常监测和/或遗漏异常监测：

(1)数据异常监测

获取区块链信息中第三数据包；

基于预存的锚栓信息库，对区块链信息中的第三数据包进行比对，若同一锚栓编号在第三数据包中的位置与所述锚栓信息库中的预存位置距离大于设定阈值，则进行异常报警。

锚栓信息库包含锚栓编号、对应预设的锚栓坐标；在信息对比时，首先进行锚栓编号的匹配，获取所匹配的第三数据包中的监测终端的位置信息，获取该位置信息与预设的锚栓坐标的距离，然后与设定阈值进行对比，若大于设定阈值则判定为异常，否则判定为正常，并在判定为异常的时候进行报警，以提示该监测数据不真实，进而可以向监测人员发送再次监测任务重新进行监测。

(2)遗漏异常监测

获取区块链信息中第三数据包；

基于预存的锚栓信息库，基于区块链信息提取设定时间段内的第三数据包，若出现监测信息出现次数小于设定次数阈值的锚栓编号，则进行异常报警。

遗漏异常监测还可以在数据异常监测的基础上进行，即首先采用上述数据异常监测的方法筛除异常数据，然后对正常数据采用上述遗漏监测的方法进行判断，若正常数据在设定时间段内出现的次数小于设定次数阈值，或者最后一次监测距离当前时间大于设定的时间阈值则进行报警，进而可以向监测人员发送监测任务。

本实施例中报警设备，可以为显示装置，或音频装置，或发光装置。

本发明的一种基于区块链的隧道锚栓拉拔监测方法，基于上述的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，该方法包括：

通过监测终端获取并发送第一数据包至所述区域服务器；所述第一数据包包括被监测锚栓的编号信息、拉拔监测数据、操作人员身份信息；

通过定位基站获取并发送第二数据包至所述区域服务器；所述第二数据包包括所述监测设备的位置信息；

通过区域服务器获取并发送第三数据包至所述基于区块链的存储服务器；所述第三数据包包括匹配后的所述第一信息包、第二信息包，以及签名系统的签名信息；

在基于区块链的存储服务器，基于第三数据包、上一区块的哈希码，生成当前区块的哈希码构建当前区块，并进行分布式存储；

通过监测预警设备获取区块链信息中第三数据包，基于预存的锚栓信息库，对区块链信息中的第三数据包进行比对，若同一锚栓编号在第三数据包中的位置与所述锚栓信息库中的预存位置距离大于设定阈值，则进行异常报警。

在另一实施例中，该方法还包括：

基于预存的锚栓信息库，基于区块链信息提取设定时间段内的第三数据包，若出现监测信息出现次数小于设定次数阈值的锚栓编号，则进行异常报警。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测方法的具体工作过程及有关说明，可以参考前述基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例中描述的各方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨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/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，其特征在于，该监测系统包括一个或多个区域监测信息获取系统、基于区块链的存储服务器、监测预警设备；所述区域监测信息获取系统包括一个或多个监测终端、定位基站系统、区域服务器；

所述监测终端，配置为获取并发送第一数据包至所述区域服务器；所述第一数据包包括被监测锚栓的编号信息、拉拔监测数据、操作人员身份信息；

所述定位基站，配置为获取并发送第二数据包至所述区域服务器；所述第二数据包包括所述监测设备的位置信息；

所述区域服务器，配置为获取并发送第三数据包至所述基于区块链的存储服务器；所述第三数据包包括匹配后的所述第一数据包、第二数据包，以及签名系统的签名信息；

所述基于区块链的存储服务器，配置为基于第三数据包、上一区块的哈希码，生成当前区块的哈希码构建当前区块，并进行分布式存储；

所述监测预警设备，配置为基于区块链信息并进行异常监测并报警。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，其特征在于，所述监测终端包括锚栓编号获取装置、锚栓拉拔监测装置、人员识别装置、定位标签、第一处理器、第一通信模块；所述锚栓编号获取装置，配置为获取被监测锚栓的编号信息；所述拉拔监测装置，配置为获取锚栓拉拔监测数据；所述人员识别装置，配置为获取操作人员身份信息；所述第一处理器，配置为将第一数据包通过所述第一通信模块发送至所述区域服务器，所述第一数据包包括锚栓的编号信息、拉拔监测数据、人员身份信息。

3.根据权利要求2所述的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，其特征在于，所述定位基站系统包括多个基站、第二处理器、第二通信模块；所述基站，配置为接收所述定位标签发射的信号；所述第二处理器，配置为对定位标签进行定位，将第二数据包通过所述第二通信模块发送至所述区域服务器，所述第二数据包包括定位标签的位置信息。

4.根据权利要求3所述的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，其特征在于，所述区域服务器包括第三处理器、第三通信模块、签名系统；所述第三通信模块分别与所述第一通信模块、第二通信模块、基于区块链的存储服务器通过通信链路连接；所述第三处理器，配置为将所述第一数据包、第二数据包进行匹配，并通过签名系统增加签名信息后作为第三数据包，发送至所述基于区块链的存储服务器。

5.根据权利要求4所述的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，其特征在于，所述基于区块链的存储服务器包括第四通信模块、第四处理器、存储设备；所述第四通信模块与所述第三通信模块通过通信链路连接；所述第四处理器，配置为基于第三数据包、上一区块的哈希码，生成当前区块的哈希码构建当前区块；所述存储设备，配置为将生成的区块进行分布式存储。

6.根据权利要求5所述的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，其特征在于，所述监测预警设备包括第五通信模块、第五处理器、报警设备；所述第五通信模块与所述第四通信模块通过通信链路连接；所述第四处理器，配置为获取区块链信息并进行异常监测；所述报警设备，配置为进行异常报警。

7.根据权利要求1-6任一项所述的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，其特征在于，所述监测预警设备中基于区块链信息进行异常监测，其方法包括：

获取区块链信息中第三数据包；

基于预存的锚栓信息库，对区块链信息中的第三数据包进行比对，若同一锚栓编号在第三数据包中的位置与所述锚栓信息库中的预存位置距离大于设定阈值，则进行异常报警。

8.根据权利要求1-6任一项所述的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，其特征在于，所述监测预警设备中基于区块链信息进行异常监测，其方法包括：

获取区块链信息中第三数据包；

基于预存的锚栓信息库，基于区块链信息提取设定时间段内的第三数据包，若出现监测信息出现次数小于设定次数阈值的锚栓编号，则进行异常报警。

9.一种基于区块链的隧道锚栓拉拔监测方法，其特征在于，基于权利要求1-8任一项所述的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测系统，该方法包括：

通过监测终端获取并发送第一数据包至所述区域服务器；所述第一数据包包括被监测锚栓的编号信息、拉拔监测数据、操作人员身份信息；

通过定位基站获取并发送第二数据包至所述区域服务器；所述第二数据包包括所述监测设备的位置信息；

通过区域服务器获取并发送第三数据包至所述基于区块链的存储服务器；所述第三数据包包括匹配后的所述第一信息包、第二信息包，以及签名系统的签名信息；

在基于区块链的存储服务器，基于第三数据包、上一区块的哈希码，生成当前区块的哈希码构建当前区块，并进行分布式存储；

通过监测预警设备获取区块链信息中第三数据包，基于预存的锚栓信息库，对区块链信息中的第三数据包进行比对，若同一锚栓编号在第三数据包中的位置与所述锚栓信息库中的预存位置距离大于设定阈值，则进行异常报警。

10.根据权利要求9所述的基于区块链的隧道锚栓拉拔监测方法，其特征在于，该方法还包括：

基于预存的锚栓信息库，基于区块链信息提取设定时间段内的第三数据包，若出现监测信息出现次数小于设定次数阈值的锚栓编号，则进行异常报警。

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