CN111894604A - 一种隧道挖掘状况智能控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隧道挖掘状况智能控制系统，所述智能控制系统包括有身份识别模块、扫描模块、挖掘状况显示模块、信息传输模块、挖掘信息处理模块及预警模块；通过智能数据处理和三维可视化展示对获得的原始检测数据进行智能筛选和测量数据的二次加工，将系统数据转换成用户和施工班组成员能够直观理解的图形化界面显示，并通过例如智能手机端或智能手表将对应信息发送给对应人群以利于完成施工进度的进一步完善和修正。

Description

一种隧道挖掘状况智能控制系统及方法

技术领域

本发明涉及隧道挖掘的技术领域，具体涉及一种隧道挖掘状况智能控制系统及方法。

背景技术

在传统隧道施工过程中，工程师通常会利用全站仪、水平仪、收敛仪等设备对施工环境进行测量，根据测量结果，评价隧道围岩情况，并及时调整和优化施工方案。这种方法虽然保证了足够的施工精确度，但是尚存在以下缺陷：

1)耗费人力、物力和时间，需要在隧道洞壁上需监测位置安装对应的感应器以实现对应数据的获取；

2)在监控位置的感应器在隧道施工过程中很容易受到破坏，导致监控数据不准确，从而影响后续施工质量；

3)由于是在需要检测的隧道内壁对应截面位置安装感应器，因而并不能在施工总进程中的每个位置都能获取到挖掘数据信息，导致监控数据中断不连续，进而给施工带来安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供了一种隧道挖掘状况智能控制系统及方法。其提供的技术方案如下：

本发明所采用的技术方案如下：

一种隧道挖掘状况智能控制系统，所述智能控制系统包括有身份识别模块、扫描模块、挖掘状况显示模块、信息传输模块、挖掘信息处理模块及预警模块；其中，

所述身份识别模块与所述挖掘状况控制模块连接，所述身份识别模块对用户身份进行识别并根据识别结果开放或拒绝用户进入系统的权限；

所述扫描模块与所述挖掘状况显示模块以对挖掘现场整体进行截面扫描检测；

所述挖掘状况显示模块中包括有挖掘状况控制单元、截面位置控制单元、截面超欠挖点图形显示单元、及截面超欠挖点文字显示单元；其中，

所述挖掘状况控制单元根据当前检测到的挖掘状况信息与预设值的比较产生对应控制信息；

所述截面位置控制单元根据用户需求控制检测到的挖掘截面位置的更换；

所述截面超欠挖点图形显示单元向用户显示当前挖掘截面位置的超挖点和欠挖点的对应图形信息；

所述截面超欠挖点文字显示单元向用户显示当前挖掘截面位置的超挖点和欠挖点的对应文字信息；

所述信息传输模块与所述挖掘状况显示模块连接，所述信息传输模块包括有最新测量信息单元、超限挖掘信息单元、超时挖掘信息单元、及土方误差信息单元；其中，

所述最新测量信息单元根据日期由近及远排序依次向用户显示最近的挖掘测量信息；

所述超限挖掘信息单元向用户显示超挖点和欠挖点位置的对应数据信息；

所述超时挖掘信息单元向用户显示超过规定时限仍未处理的超挖及欠挖信息；

所述土方误差信息单元向用户显示超过误差限定值的混凝土方量信息；

所述挖掘信息处理模块与所述挖掘状况显示模块连接，所述挖掘信息处理模块包括有挖掘信息统计单元、挖掘信息推送单元、挖掘信息查询单元、挖掘信息验收单元及挖掘信息设置单元；

所述挖掘信息统计单元对挖掘信息进行列表统计；

所述挖掘信息推送单元将信息传输模块中的挖掘信息推送给对应的用户；

所述挖掘信息查询单元供用户查询对应的挖掘信息；

所述挖掘信息验收单元供用户对超挖点和欠挖点位置的处理状况进行及时验收；

所述挖掘信息设置单元供用户对挖掘位置的对应参数进行设置；

所述预警模块与所述挖掘状况显示模块连接，所述预警模块在挖掘信息超出用户对挖掘位置设置的对应参数时发出预警。

进一步地，所述截面超欠挖点图形显示单元向用户显示当前挖掘截面位置的超挖点和欠挖点的对应图形信息中，至少包括有超挖点和欠挖点所在的截面位置和超挖点和欠挖点的位置分布。

述截面超欠挖点文字显示单元向用户显示当前挖掘截面位置的超挖点和欠挖点的对应文字信息中，至少包括有超挖点和欠挖点所在的截面位置、超挖点和欠挖点的对应面积、施工班组、施工时间、测量人员和测量时间信息。

进一步地，所述最新测量信息单元根据日期由近及远排序依次向用户显示最近的挖掘测量信息包括有初次挖掘测量数据和处理超欠挖后重新测量的数据。

进一步地，所述挖掘信息统计单元对挖掘信息进行列表统计，所述列表中统计的挖掘信息包括有挖掘总里程中检测点所在截面位置、截面位置对应的超挖土方量和欠挖土方量、挖掘总里程、及挖掘总里程对应的超挖土方总量和欠挖土方总量。

进一步地，所述挖掘信息推送单元将信息传输模块中的挖掘信息推送给挖掘总里程中各里程对应的施工班组。

进一步地，所述挖掘信息查询单元供用户通过挖掘起止时间、挖掘起止里程、及挖掘施工班组中的任一项查询对应的挖掘信息。

进一步地，所述挖掘信息验收单元供用户对超挖点和欠挖点位置的处理状况进行及时验收时，若验收合格则向施工班组发送确认信息，若验收不合格则向施工班组发送拒绝信息，且在每次发送信息前向用户进行确认问询。

进一步地，所述挖掘信息设置单元供用户进行设置的有关挖掘位置的对应参数包括有判断超挖和欠挖的端点阈值及警报阈值、超挖及欠挖信息未处理的规定时限、以及混凝土方量信息的误差限定值。

进一步地，本发明还提供一种隧道挖掘状况智能控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)对用户进行身份识别，用户身份识别通过后进入下一步骤；

2)用户对超挖和欠挖的端点阈值、超挖及欠挖信息未处理的规定时限、以及混凝土方量信息的误差限定值进行预先设置；

3)对挖掘总里程中的所需各截面位置进行检测，根据检测数据与用户预设的判断超挖和欠挖的端点阈值形成该截面位置对应的超挖点和欠挖点的对应图形信息和对应文字信息；

4)汇总计算挖掘总里程中的混凝土方量信息的总误差值；

5)将挖掘总里程中的各截面位置对应的超挖点和欠挖点的对应信息发送给施工班组；

6)将各截面位置对应的超挖点和欠挖点的对应图形信息和对应文字信息与用户预设的超挖和欠挖的警报阈值比较，当检测值超出预设的警报阈值时，发出预警信息；

7)将汇总计算获得的挖掘总里程中的混凝土方量信息的总误差值与用户预设的混凝土方量信息的误差限定值比较，当汇总值超出限定值时，发出预警信息；

8)统计施工班组对超挖及欠挖信息未处理的时限并将其与用户预设的超挖及欠挖信息未处理的规定时限比较，当统计时限超出规定时限时，发出预警信息。

本发明相对于现有技术所取得的有益效果为：

1)提供一种隧道挖掘状况智能控制系统及方法，通过智能数据处理和三维可视化展示对获得的原始检测数据进行智能筛选和测量数据的二次加工，将系统数据转换成用户和施工班组成员能够直观理解的图形化界面显示，并通过例如智能手机端或智能手表将对应信息发送给对应人群以利于完成施工进度的进一步完善和修正。

2)由于采用整体扫描的方式可以实现整体隧道中每一个需要获取的截面的挖掘信息，既避免了采用隧道内壁安装感应器可能导致的感应器损坏而导致监控数据不准确的缺陷，又能够在施工总进程中的每个位置都能获取到挖掘数据信息，有效保证监控数据的连续不中断。

3)通过用户对超挖和欠挖的端点阈值、超挖及欠挖信息未处理的规定时限、以及混凝土方量信息的误差限定值进行预先设置，从而能够根据用户需要进行施工进程的信息报警，从而在保证施工信息符合国家标准的前提下，也能够根据施工位置的不同而适用不同的报警条件，适用范围广；同时通过空间和时间对施工进程进行实时监控，保证施工质量的同时兼顾施工效果。

附图说明

图1为本发明一种隧道挖掘状况智能控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

如图1所示，本发明所提供的技术方案如下：

一种隧道挖掘状况智能控制系统，所述智能控制系统包括有身份识别模块、扫描模块、挖掘状况显示模块、信息传输模块、挖掘信息处理模块及预警模块；其中，

所述身份识别模块与所述挖掘状况控制模块连接，所述身份识别模块对用户身份进行识别并根据识别结果开放或拒绝用户进入系统的权限；

所述扫描模块与所述挖掘状况显示模块以对挖掘现场整体进行截面扫描检测；

所述挖掘状况显示模块中包括有挖掘状况控制单元、截面位置控制单元、截面超欠挖点图形显示单元、及截面超欠挖点文字显示单元；其中，

所述挖掘状况控制单元根据当前检测到的挖掘状况信息与预设值的比较产生对应控制信息；

所述截面位置控制单元根据用户需求控制检测到的挖掘截面位置的更换；

所述截面超欠挖点图形显示单元向用户显示当前挖掘截面位置的超挖点和欠挖点的对应图形信息；

所述截面超欠挖点文字显示单元向用户显示当前挖掘截面位置的超挖点和欠挖点的对应文字信息；

所述信息传输模块与所述挖掘状况显示模块连接，所述信息传输模块包括有最新测量信息单元、超限挖掘信息单元、超时挖掘信息单元、及土方误差信息单元；其中，

所述最新测量信息单元根据日期由近及远排序依次向用户显示最近的挖掘测量信息；

所述超限挖掘信息单元向用户显示超挖点和欠挖点位置的对应数据信息；

所述超时挖掘信息单元向用户显示超过规定时限仍未处理的超挖及欠挖信息；

所述土方误差信息单元向用户显示超过误差限定值的混凝土方量信息；

所述挖掘信息处理模块与所述挖掘状况显示模块连接，所述挖掘信息处理模块包括有挖掘信息统计单元、挖掘信息推送单元、挖掘信息查询单元、挖掘信息验收单元及挖掘信息设置单元；

所述挖掘信息统计单元对挖掘信息进行列表统计；

所述挖掘信息推送单元将信息传输模块中的挖掘信息推送给对应的用户；

所述挖掘信息查询单元供用户查询对应的挖掘信息；

所述挖掘信息验收单元供用户对超挖点和欠挖点位置的处理状况进行及时验收；

所述挖掘信息设置单元供用户对挖掘位置的对应参数进行设置；

所述预警模块与所述挖掘状况显示模块连接，所述预警模块在挖掘信息超出用户对挖掘位置设置的对应参数时发出预警。

具体地，所述截面超欠挖点图形显示单元向用户显示当前挖掘截面位置的超挖点和欠挖点的对应图形信息中，至少包括有超挖点和欠挖点所在的截面位和超挖点和欠挖点的位置分布，通过超欠挖点在图形中的位置可以实时获取超挖点和欠挖点所在的截面位置，而通过图形中线条分布的密集程度可以获取超挖点和欠挖点的位置分布，可以通过设置不同色彩表示超欠挖点在图形中的分别以方便用户区分。

具体地，所述截面超欠挖点文字显示单元向用户显示当前挖掘截面位置的超挖点和欠挖点的对应文字信息中，至少包括有超挖点和欠挖点所在的截面位置、超挖点和欠挖点的对应面积、施工班组、施工时间、测量人员和测量时间信息；其中超挖点和欠挖点所在的截面位置通过距离(例如距离起始点或标记点位移)表示，通过超挖点和欠挖点的对应面积与截面厚度可以估算出超挖土方量和欠挖土方量，施工班组可以便于用户及时获取当前截面对应的施工班组信息从而便于后期处理工作的进行，施工时间便于用户及时获取当前截面对应的施工时间信息以便于后期处理工作时间的安排，测量人员便于用户及时获取当前截面对应的测量人员信息从而便于后期重测确定工作的进行，而测量时间信息便于用户及时获取当前截面对应的测量时间信息从而便于后期重测确定工作的时间安排。

具体地，所述最新测量信息单元根据日期由近及远排序依次向用户显示最近的挖掘测量信息包括有初次挖掘测量数据和处理超欠挖后重新测量的数据。

具体地，所述挖掘信息统计单元对挖掘信息进行列表统计，所述列表中统计的挖掘信息包括有挖掘总里程中检测点所在截面位置、截面位置对应的超挖土方量和欠挖土方量、挖掘总里程、及挖掘总里程对应的超挖土方总量和欠挖土方总量，从而便于用户及时获取各个检测位置所在截面位置的超欠挖信息的同时，也便于用户准确获取挖掘总里程的相关超欠挖信息；作为进一步的优选，挖掘信息统计单元能够根据用户需求进行排序，从而便于用户通过检测点所在截面位置、截面位置对应的超挖土方量和欠挖土方量中的任一者对统计的信息进行排序处理，从而便于用户更直观观察到所需的数据。

具体地，所述挖掘信息推送单元将信息传输模块中的挖掘信息推送给挖掘总里程中各里程对应的施工班组，从而便于各里程中的相应截面中对应的施工班组及时获取当前截面的超挖和欠挖信息，便于后续处理工作的同时，也便于后续施工的改善和修正。

具体地，所述挖掘信息查询单元供用户通过挖掘起止时间、挖掘起止里程、及挖掘施工班组中的任一项查询对应的挖掘信息；从而分别从挖掘空间、挖掘时间、以及挖掘操作人员的角度便于用户对所需挖掘信息的查找，使用方便灵活，适用范围广。

具体地，所述挖掘信息验收单元供用户对超挖点和欠挖点位置的处理状况进行及时验收时，若验收合格则向施工班组发送确认信息，若验收不合格则向施工班组发送拒绝信息，且在每次发送信息前向用户进行确认问询，在施工进程中的当前截面存在超挖或欠挖状况时，需要安排施工班组对当前截面进行例如填补或补挖在内的对应处理工作，当处理完成后需要对处理工作进行验收以确定处理工作是否合格，在选择对应的确认或拒绝指令后，在每次发送信息前向用户进行确认问询从而可以有效误碰等误操作的发生。

具体地，所述挖掘信息设置单元供用户进行设置的有关挖掘位置的对应参数包括有判断超挖和欠挖的端点阈值及警报阈值、超挖及欠挖信息未处理的规定时限、以及混凝土方量信息的误差限定值，其中超挖和欠挖的端点阈值用于确定挖掘进程中的当前截面是否存在超挖或欠挖状况，超挖和欠挖的警报阈值用于确定挖掘进程中的当前截面超挖和欠挖状况是否需要进行报警；超挖及欠挖信息未处理的规定时限用于确定挖掘进程中施工班组对超挖和欠挖信息未及时处理的时限是否需要进行报警；混凝土方量信息的误差限定值用于确定一段挖掘进程中的超挖土方量之和与欠挖土方量之和是否需要进行报警。

具体地，本发明还提供一种隧道挖掘状况智能控制方法，包括以下步骤：

1)对用户进行身份识别，用户身份识别通过后进入下一步骤；

2)用户对超挖和欠挖的端点阈值、超挖及欠挖信息未处理的规定时限、以及混凝土方量信息的误差限定值进行预先设置；

3)对挖掘总里程中的所需各截面位置进行检测，根据检测数据与用户预设的判断超挖和欠挖的端点阈值形成该截面位置对应的超挖点和欠挖点的对应图形信息和对应文字信息；

4)汇总计算挖掘总里程中的混凝土方量信息的总误差值；

5)将挖掘总里程中的各截面位置对应的超挖点和欠挖点的对应信息发送给施工班组；

6)将各截面位置对应的超挖点和欠挖点的对应图形信息和对应文字信息与用户预设的超挖和欠挖的警报阈值比较，当检测值超出预设的警报阈值时，发出预警信息；

7)将汇总计算获得的挖掘总里程中的混凝土方量信息的总误差值与用户预设的混凝土方量信息的误差限定值比较，当汇总值超出限定值时，发出预警信息；

8)统计施工班组对超挖及欠挖信息未处理的时限并将其与用户预设的超挖及欠挖信息未处理的规定时限比较，当统计时限超出规定时限时，发出预警信息。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种隧道挖掘状况智能控制系统，所述智能控制系统包括有身份识别模块、扫描模块、挖掘状况显示模块、信息传输模块、挖掘信息处理模块及预警模块；其中，

所述身份识别模块与所述挖掘状况控制模块连接，所述身份识别模块对用户身份进行识别并根据识别结果开放或拒绝用户进入系统的权限；

所述扫描模块与所述挖掘状况显示模块以对挖掘现场整体进行截面扫描检测；

所述挖掘状况显示模块中包括有挖掘状况控制单元、截面位置控制单元、截面超欠挖点图形显示单元、及截面超欠挖点文字显示单元；其中，

所述挖掘状况控制单元根据当前检测到的挖掘状况信息与预设值的比较产生对应控制信息；

所述截面位置控制单元根据用户需求控制检测到的挖掘截面位置的更换；

所述截面超欠挖点图形显示单元向用户显示当前挖掘截面位置的超挖点和欠挖点的对应图形信息；

所述截面超欠挖点文字显示单元向用户显示当前挖掘截面位置的超挖点和欠挖点的对应文字信息；

所述信息传输模块与所述挖掘状况显示模块连接，所述信息传输模块包括有最新测量信息单元、超限挖掘信息单元、超时挖掘信息单元、及土方误差信息单元；其中，

所述最新测量信息单元根据日期由近及远排序依次向用户显示最近的挖掘测量信息；

所述超限挖掘信息单元向用户显示超挖点和欠挖点位置的对应数据信息；

所述超时挖掘信息单元向用户显示超过规定时限仍未处理的超挖及欠挖信息；

所述土方误差信息单元向用户显示超过误差限定值的混凝土方量信息；

所述挖掘信息处理模块与所述挖掘状况显示模块连接，所述挖掘信息处理模块包括有挖掘信息统计单元、挖掘信息推送单元、挖掘信息查询单元、挖掘信息验收单元及挖掘信息设置单元；

所述挖掘信息统计单元对挖掘信息进行列表统计；

所述挖掘信息推送单元将信息传输模块中的挖掘信息推送给对应的用户；

所述挖掘信息查询单元供用户查询对应的挖掘信息；

所述挖掘信息验收单元供用户对超挖点和欠挖点位置的处理状况进行及时验收；

所述挖掘信息设置单元供用户对挖掘位置的对应参数进行设置；

所述预警模块与所述挖掘状况显示模块连接，所述预警模块在挖掘信息超出用户对挖掘位置设置的对应参数时发出预警。

2.根据权利要求1所述的一种隧道挖掘状况智能控制系统，其特征在于：所述截面超欠挖点图形显示单元向用户显示当前挖掘截面位置的超挖点和欠挖点的对应图形信息中，至少包括有超挖点和欠挖点所在的截面位置和超挖点和欠挖点的位置分布。

3.根据权利要求1所述的一种隧道挖掘状况智能控制系统，其特征在于：所述截面超欠挖点文字显示单元向用户显示当前挖掘截面位置的超挖点和欠挖点的对应文字信息中，至少包括有超挖点和欠挖点所在的截面位置、超挖点和欠挖点的对应面积、施工班组、施工时间、测量人员和测量时间信息。

4.根据权利要求1所述的一种隧道挖掘状况智能控制系统，其特征在于：所述最新测量信息单元根据日期由近及远排序依次向用户显示最近的挖掘测量信息包括有初次挖掘测量数据和处理超欠挖后重新测量的数据。

5.根据权利要求1所述的一种隧道挖掘状况智能控制系统，其特征在于：所述挖掘信息统计单元对挖掘信息进行列表统计，所述列表中统计的挖掘信息包括有挖掘总里程中检测点所在截面位置、截面位置对应的超挖土方量和欠挖土方量、挖掘总里程、及挖掘总里程对应的超挖土方总量和欠挖土方总量。

6.根据权利要求1所述的一种隧道挖掘状况智能控制系统，其特征在于：所述挖掘信息推送单元将信息传输模块中的挖掘信息推送给挖掘总里程中各里程对应的施工班组。

7.根据权利要求1所述的一种隧道挖掘状况智能控制系统，其特征在于：所述挖掘信息查询单元供用户通过挖掘起止时间、挖掘起止里程、及挖掘施工班组中的任一项查询对应的挖掘信息。

8.根据权利要求1所述的一种隧道挖掘状况智能控制系统，其特征在于：所述挖掘信息验收单元供用户对超挖点和欠挖点位置的处理状况进行及时验收时，若验收合格则向施工班组发送确认信息，若验收不合格则向施工班组发送拒绝信息，且在每次发送信息前向用户进行确认问询。

9.根据权利要求1所述的一种隧道挖掘状况智能控制系统，其特征在于：所述挖掘信息设置单元供用户进行设置的有关挖掘位置的对应参数包括有判断超挖和欠挖的端点阈值及警报阈值、超挖及欠挖信息未处理的规定时限、以及混凝土方量信息的误差限定值。

10.一种隧道挖掘状况智能控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)对用户进行身份识别，用户身份识别通过后进入下一步骤；

2)用户对超挖和欠挖的端点阈值、超挖及欠挖信息未处理的规定时限、以及混凝土方量信息的误差限定值进行预先设置；

3)对挖掘总里程中的所需各截面位置进行检测，根据检测数据与用户预设的判断超挖和欠挖的端点阈值形成该截面位置对应的超挖点和欠挖点的对应图形信息和对应文字信息；

4)汇总计算挖掘总里程中的混凝土方量信息的总误差值；

5)将挖掘总里程中的各截面位置对应的超挖点和欠挖点的对应信息发送给施工班组；

6)将各截面位置对应的超挖点和欠挖点的对应图形信息和对应文字信息与用户预设的超挖和欠挖的警报阈值比较，当检测值超出预设的警报阈值时，发出预警信息；

7)将汇总计算获得的挖掘总里程中的混凝土方量信息的总误差值与用户预设的混凝土方量信息的误差限定值比较，当汇总值超出限定值时，发出预警信息；

8)统计施工班组对超挖及欠挖信息未处理的时限并将其与用户预设的超挖及欠挖信息未处理的规定时限比较，当统计时限超出规定时限时，发出预警信息。

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