CN111881198B - 一种面向智能建造的接触网工地管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向智能建造的接触网工地管理系统，该系统包括数据管理模块、数据采集模块、安装任务分配模块和智能设备数据通讯模块，数据管理模块还与外部的大数据中心服务器连接，智能设备数据通讯模块与多个智能施工设备连接，数据管理模块用于导入所需的大数据中心服务器中的数据库数据，数据采集模块用于获取基于设计轨面的周边静态标志物或移动靶标的定位数据；安装任务分配模块用于获取接触网工地的任务目标数据，结合数据库数据和定位数据以获取与各个智能施工设备对应的任务分配信息；智能设备数据通讯模块用于将任务分配信息发送给对应的智能施工设备，从而实现接触网现场安装作业的智能化协同施工。
Description
技术领域
本发明属于电气化铁路接触网工程领域，具体涉及一种面向智能建造的接触网工地管理系统。
背景技术
近10多年来的高铁接触网建造工程实践，研发解决了系统设计和施工关键技术等工艺问题，完成了相应的主要装备研制，将接触网工程的整体建造技术水平提升了一代，目前高铁接触网工程设计施工一体化工法系列步骤中的腕臂预配工法、吊弦预制工法、恒张力架线工法和弹性吊索安装工艺四种具体工法作为施工考核要求贯彻推广执行。
然而，接触网新建和改造项目的支柱安装，腕臂安装和吊弦安装都基本依赖人工进行，安装的数据也需要依靠人工读取图纸或数据表格。安装时的测量工作也依靠人工找寻到CPIII坐标桩后，依赖简单的测量设备，人工测量后进行安装工作。安装后的测量也需要人工进行填写测量表格。目前高铁施工过程解决的是最终结果的精度问题和工艺关键技术难题，而这些关键工艺中涉及到对现场作业人员的技术素养和熟练程度要求较高，现场工点作业的许多环节不仅要考人工的自身经验和水平判定、把关；很多作业环节仍然未能实现机械化，接触网工需要高空环境下负重作业，对工人力量和技能的综合素质要求高；新增的腕臂预配工法、吊弦预制工法带来了施工测量工作量的大量新增，施工过程中的测量技术本身、放样方法却没有大的改进，仍依赖于人工操作，如读写接触网导高测量仪依然主要是采用人工手持并布设测量仪到现场读点位置，人工对焦、读数、记录。建筑业普遍存在的低效率、高风险、高损耗的特点依然不同程度地存在于接触网现场安装作业的各个方面。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面向智能建造的接触网工地管理系统，旨在解决接触网现场安装作业的智能化协同施工的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种面向智能建造的接触网工地管理系统，该系统包括数据管理模块、数据采集模块、安装任务分配模块和智能设备数据通讯模块，安装任务分配模块分别与数据管理模块、数据采集模块和智能设备数据通讯模块连接，数据管理模块还与外部的大数据中心服务器连接，智能设备数据通讯模块与多个智能施工设备连接，其中，
数据管理模块用于导入所需的大数据中心服务器中的数据库数据，数据采集模块用于获取基于设计轨面的周边静态标志物或移动靶标的定位数据；
安装任务分配模块用于获取接触网工地的任务目标数据，结合数据库数据和定位数据以获取与各个智能施工设备对应的任务分配信息；
智能设备数据通讯模块用于将任务分配信息发送给对应的智能施工设备。
作为本发明的进一步改进，数据采集模块的数据采集过程包括：基于标准CPIII系统中的智能找桩和寻迹定位功能，结合勘察地理坐标CPII或施工交桩信息数据获得接触网作业范围内的测量点附近的CPIII桩点，确定全站仪固定点坐标，结合数据库数据自动测量并换算得到基于设计轨面的周边静态标志物或移动靶标的定位数据。
作为本发明的进一步改进，任务目标数据包括桩点的CPIII数据、线路数据、支柱设计数据、腕臂设计数据、吊弦设计数据和模型数据中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，任务目标数据包括自动化测量任务，自动化测量任务包括：
在测量支柱、腕臂和接触线位置时，提供零部件的空间坐标设计值给智能施工设备，以辅助测量设备快速定位标靶；检测当前安装完成的支柱和接触线的测试数据是否满足设计工艺要求。
作为本发明的进一步改进，任务分配信息包括项目名称、支柱安装任务数据、腕臂安装任务数据、吊弦安装任务数据、支柱测量任务数据、腕臂吊弦测量任务数据中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，系统还包括远程设备同步模块，用于实现智能施工设备的作业数据更新，远程设备同步模块的同步数据包括支柱任务数据、腕臂任务数据、吊弦任务数据、测量数据、任务安装日志和安全日志数据中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，安装任务分配模块还用于依据所述远程设备同步模块的同步数据对对任务分配信息进行更新，智能设备数据通讯模块还用于将更新后的任务分配信息发送给对应的智能施工设备。
作为本发明的进一步改进，系统还包括统计报表生成模块，统计报表生成模块用于生成安装任务统计报表、智能施工设备工作量统计报表、施工人员工时统计报表、测量任务统计报表和安全日志中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，统计报表生成模块通过云端互联设备与接触网预配车间管理系统，所述统计报表生成模块用于获取接触网预配车间管理系统所生成文档自动摘录和再处理后生成项目部要求的标准表单。
作为本发明的进一步改进，统计报表生成模块还通过云端互联设备与智能接触网工地系统的复示终端连接，统计报表生成模块还用于提供接触网预配车间管理系统的数据和接触网工地管理系统的数据给智能接触网工地系统的复示终端。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的一种面向智能建造的接触网工地管理系统，其应用于接触网工业智能机器人的现场安装和测量过程中，同时还可以提供施工数据，施工工艺模型服务，还可以提供测量数据的存储服务，可以替代现有的工人管理和改进安装工艺，实现接触网现场安装智能化，任务管理信息化、定位测量自动化。
本发明的一种面向智能建造的接触网工地管理系统，其测量数据可以与BIM大数据中心进行数据交换后，驱动预配车间进行下一步预配工作，可提供接触网工地的信息化管理，提供安装工艺数据存储和交换，辅助智能安装机械定位，为设备提供安装工艺数据服务，协同设备间的工作，提供人员安全监控，提供安装可视化模型引导，保证施工人员安全，节省安装工作时间。
本发明的一种面向智能建造的接触网工地管理系统，其为智能安全机械的提供了来自BIM设计和仿真计算后的最直接的设计数据，提高安装运行时的数据可靠性，同时通过对CPIII数据的集成，为设备提供的专业可靠定位服务。通过对测量数据的采集和管理，也为接触网制造改进和迭代建立数据基础。
附图说明
图1为本发明实施例的一种面向智能建造的接触网工地管理系统的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
图1为本发明实施例的一种面向智能建造的接触网工地管理系统的示意图。如图1所示，该系统包括数据管理模块、数据采集模块、安装任务分配模块和智能设备数据通讯模块，安装任务分配模块分别与数据管理模块、数据采集模块和智能设备数据通讯模块连接，数据管理模块还与外部的大数据中心服务器连接，智能设备数据通讯模块与多个智能施工设备连接，其中，
在上述系统的各模块及相互的连接关系的基础上，可利用数据管理模块导入所需的大数据中心服务器中的数据库数据，可利用数据采集模块获取基于设计轨面的周边静态标志物或移动靶标的定位数据，可利用安装任务分配模块用于获取接触网工地的任务目标数据，结合数据库数据和定位数据以获取与各个智能施工设备对应的任务分配信息；利用智能设备数据通讯模块将任务分配信息发送给对应的智能施工设备。
其中，上述的智能接触网工地系统(SPM)可以利用SPM主机来实现，作为一个示例，可以在SPM主机内部预装的含有规律性的技术和管理经验的智慧分析功能，SPM主机的主要功能之一是服务存储和数据服务，当1个作业队使用1到2组智能建造装备或测量设备时，硬件配置可以为：Intel自强8核心3GHz以上PC服务器，需具备双千兆网卡，16G内存和2*2T企业级硬盘.硬盘需使用Raid0阵列，或使用2*1T企业级固态硬盘阵列。若需要服务更多智能建造装备，可以将服务器CPU提升到8x2核心或将数据库与Web服务分开到两台服务器上。当使用自建无线网络方案时，SPM主机配备双频无线网卡和外置天线。SPM主机需配备不间断电源以防止现场断电数据丢失。SPM主机的机架和内部需要进行良好的防震处理，并为各主机提供良好的通风散热防潮防尘环境。SPM服务器可运行的软件环境为Windows Server 64位，或Linux 64位，数据库为SqlServer或MySql。SPM应用服务需要安装框架.Net Core和Docker环境，具备网络环境后，可安装或启动主机。具体的，可以采用统一的交互接口技术标准，统一的交互接口技术标准可以采用WebAPI、关系数据库或格式数据文件如Json、Excel。如主要以WebAPI方式向外提供数据服务，外部设备通过http或https协议向SPM获取数据查询和数据提交请求。日常使用过程中，SPM会根据约定，向智能施工设备推送任务数据，并定期从智能施工设备中获取任务状态和返回结果数据。在网络或系统故障时，系统运作使用备用方式：使用共享目录和格式数据文件方式来传递数据。智能接触网工地系统的数据管理模块通过云端互联设备与大数据中心系统连接，从而该智能接触网工地系统可以通过采用二进制流方式或http文件协议将相关数据上行到大数据中心系统，从而可以利用大数据中心系统对定位数据和其他数据进行相应的分析以得到各个作业班组系统的操作分配信息，即使在脱离大数据中心的条件下(如现场无网的环境下)，智能接触网工地系统主机可以事先导入了大数据中心系统的相关智慧功能与信息，如当日作业面的BIM信息，结合预装的部分智能功能可进行独立现场运行，SPM主机的脱机数据格式，采用数据任务包方式，具体较为复杂多样。
可选的，数据采集模块的数据采集过程如下：基于标准CP III系统中的智能找桩和寻迹定位功能，结合勘察地理坐标CPII或施工交桩信息数据获得接触网作业范围内的测量点附近的CPIII桩点，确定与SPM系统连接的全站仪固定点坐标，结合SPM内置的计算系统和数据库(BIM)信息，自动测量并换算得到基于设计轨面的周边静态标志物或移动靶标，如智能施工机械控制用归算原点、支柱腕臂底座或关注的测量靶标对象(以棱镜或电子靶标或贴片等光学标志方式给出了定位标志位置的点则可全自动测量完成该步骤，否则需人工辅助测量和相人工后期通过图谱分析等软件手段半自动地测量获取)的绝对坐标和相对坐标值，优选的，系统可以基于获得的虚拟轨面坐标系CP IV作为参照，进行相应的控制和全数据实时采集(对动态过程)。在上述数据采集的基础上，SPM进行相应的处理或经过大数据中心链接复核(如果必要)，结合相关信息结合产生事先约定的业务数据含义即任务分配数据，该数据一般存储于SPM主机中，并可根据需要按照通讯协议格式通过公网或云或SPM自建的通讯系统传输给相关子系统或其他设备、人员。
其中，智能施工设备的类型包括但不限于新型智能立杆作业车、智能腕臂架空安装作业车和高空作业平台新JW-4作业车，智能施工设备设置有对应的作业终端，作业终端的类型包括但不限于高空作业终端、智能工班管理系统(STM)作业终端；智能接触网工地系统服务器会根据约定向智能施工设备推送任务数据，并定期从智能施工设备中获取任务状态和返回结果数据。在网络或系统故障时，系统运作还可以使用备用方式，即使用共享目录和格式数据文件方式来传递数据。
可选的，任务目标数据包括但不限于桩点的CPIII数据、线路数据、支柱设计数据、腕臂设计数据、吊弦设计数据和模型数据中的一种或多种。作为另一种可选的方式，任务目标数据包括自动化测量任务，自动化测量任务包括：
在测量支柱、腕臂和接触线位置时，提供零部件的空间坐标设计值给智能施工设备，以辅助测量设备快速定位标靶；检测当前安装完成的支柱和接触线的测试数据是否满足设计工艺要求。
可选的，任务分配信息包括但不限于项目名称、支柱安装任务数据、腕臂安装任务数据、吊弦安装任务数据、支柱测量任务数据、腕臂吊弦测量任务数据中的一种或多种。
可选的，系统还包括远程设备同步模块，利用该远程设备同步模块实现智能施工设备的作业数据更新，远程设备同步模块的同步数据包括支柱任务数据、腕臂任务数据、吊弦任务数据、测量数据、任务安装日志和安全日志数据中的一种或多种。
可选的，安装任务分配模块还可以依据所述远程设备同步模块的同步数据对对任务分配信息进行更新，对应的，智能设备数据通讯模块将更新后的任务分配信息发送给对应的智能施工设备。
可选的，系统还包括统计报表生成模块，利用统计报表生成模块生成安装任务统计报表、智能施工设备工作量统计报表、施工人员工时统计报表、测量任务统计报表和安全日志中的一种或多种。进一步地，生成项目部要求的标准表单。
可选的，统计报表生成模块还可以通过云端互联设备与智能接触网工地系统的复示终端连接，从而可以提供接触网预配车间管理系统的数据和接触网工地管理系统的数据给智能接触网工地系统的复示终端。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种面向智能建造的接触网工地管理系统，其特征在于，所述系统包括数据管理模块、数据采集模块、安装任务分配模块和智能设备数据通讯模块，所述安装任务分配模块分别与所述数据管理模块、数据采集模块和智能设备数据通讯模块连接，所述数据管理模块还与外部的大数据中心服务器连接，所述智能设备数据通讯模块与多个智能施工设备连接，其中，
所述数据管理模块用于导入所需的大数据中心服务器中的数据库数据，所述数据采集模块用于获取基于设计轨面的周边静态标志物或移动靶标的定位数据；
所述安装任务分配模块用于获取接触网工地的任务目标数据，结合所述数据库数据和定位数据以获取与各个智能施工设备对应的任务分配信息；
所述智能设备数据通讯模块用于将所述任务分配信息发送给对应的智能施工设备；
所述数据采集模块的数据采集过程包括：基于标准CP III系统中的智能找桩和寻迹定位功能，结合勘察地理坐标CPII或施工交桩信息数据获得接触网作业范围内的测量点附近的CPIII桩点，确定与所述接触网工地管理系统连接的全站仪固定点坐标，结合所述接触网工地管理系统内置的计算系统和数据库数据自动测量并换算得到基于设计轨面的周边静态标志物或移动靶标的定位数据，所述定位数据包括智能施工机械控制用归算原点、支柱腕臂底座或关注的测量靶标对象的绝对坐标和相对坐标值。
2.根据权利要求1所述的一种面向智能建造的接触网工地管理系统，其中，所述任务目标数据包括桩点的CPIII数据、线路数据、支柱设计数据、腕臂设计数据、吊弦设计数据和模型数据中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种面向智能建造的接触网工地管理系统，其中，所述任务目标数据包括自动化测量任务，所述自动化测量任务包括：
在测量支柱、腕臂和接触线位置时，提供零部件的空间坐标设计值给智能施工设备，以辅助测量设备快速定位标靶；检测当前安装完成的支柱和接触线的测试数据是否满足设计工艺要求。
4.根据权利要求1所述的一种面向智能建造的接触网工地管理系统，其中，所述任务分配信息包括项目名称、支柱安装任务数据、腕臂安装任务数据、吊弦安装任务数据、支柱测量任务数据、腕臂吊弦测量任务数据中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种面向智能建造的接触网工地管理系统，其中，所述系统还包括远程设备同步模块，用于实现智能施工设备的作业数据更新，所述远程设备同步模块的同步数据包括支柱任务数据、腕臂任务数据、吊弦任务数据、测量数据、任务安装日志和安全日志数据中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的一种面向智能建造的接触网工地管理系统，其中，所述安装任务分配模块还用于依据所述远程设备同步模块的同步数据对任务分配信息进行更新，所述智能设备数据通讯模块还用于将更新后的任务分配信息发送给对应的智能施工设备。
7.根据权利要求5所述的一种面向智能建造的接触网工地管理系统，其中，所述系统还包括统计报表生成模块，所述统计报表生成模块用于生成安装任务统计报表、智能施工设备工作量统计报表、施工人员工时统计报表、测量任务统计报表和安全日志中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的一种面向智能建造的接触网工地管理系统，其中，所述统计报表生成模块通过云端互联设备与接触网预配车间管理系统，所述统计报表生成模块用于获取接触网预配车间管理系统所生成文档自动摘录和再处理后生成项目部要求的标准表单。
9.根据权利要求8所述的一种面向智能建造的接触网工地管理系统，其中，所述统计报表生成模块还通过云端互联设备与智能接触网工地系统的复示终端连接，所述统计报表生成模块还用于提供接触网预配车间管理系统的数据和接触网工地管理系统的数据给智能接触网工地系统的复示终端。
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| 基于北斗的3S和BIM技术在铁路施工中的应用;荆灵玲;《数字通信世界》;20200201(第02期);第7-9页 * |
| 基于多Agent公路施工管理系统的研究;王洪礼等;《机械设计》;20070227(第02期);全文 * |
| 施工测量技术在盾构法电缆隧道中的应用研究;郑永军;《矿山测量》;20160415(第02期);全文 * |
| 邻近既有高速铁路施工全自动监测技术分析;池灯军;《工程技术研究》;20191225(第24期);全文 * |
| 高速铁路精密工程测量技术标准的研究与运用;范少杰;《工程技术研究》;20200325(第06期);全文 * |
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|---|---|
| CN111881198A (zh) | 2020-11-03 |
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