CN201707778U

CN201707778U - 一种土建监测系统

Info

Publication number: CN201707778U
Application number: CN2010201886587U
Authority: CN
Inventors: 金淮; 高爱林; 张建旭; 张建全; 马海志
Original assignee: Beijing Urban Construction Exploration and Surveying Design Research Institute Co Ltd
Current assignee: Beijing Urban Construction Exploration and Surveying Design Research Institute Co Ltd
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2020-05-07

Abstract

本实用新型提供一种土建监测系统，包括：监测传感器，安装于监测现场，用于对监测现场进行监测，生成监测数据并传送给数据采集单元；数据采集单元，与检测传感器通过标准化接口相连，用于将监测数据发送给通讯单元；通讯单元，与数据采集单元以及自动化监测控制程序单元相连，用于通过无线传输方式传输监测数据给自动化监测控制程序单元；自动化监测控制程序单元，用于设置监测传感器的配置参数和算法，将监测数据传送给网络业务服务程序单元；网络业务服务程序单元，将监测数据转发给监测数据发布单元；监测数据发布单元，用于对监测数据进行分析处理，生成发布数据并将发布数据进行发布。其可以解决土建中对自动化监测需求逐渐提高的难题。

Description

一种土建监测系统

技术领域

本实用新型涉及土建监测领域，尤其涉及一种土建监测系统。

背景技术

近年来，随着城市建设的加快，高风险土建施工不断出现，存在的风险包括基坑、隧道等结构自身的，也包括周边建构筑物、管线、桥梁、地铁、高铁等环境的。高风险工程的出现，对监控量测提出了更高的要求。另外，狂风、暴雨、高温、高压、山体滑坡监测等恶略环境条件，对监测工作提出了更大的挑战。

监测分为人工监测、自动化监测两种类型，人工监测较为灵活、成本低，但实时性不强，且对监测条件要求较苛刻。因施工风险不断提高，对监测的实时性要求越来越高，例如鉴于地铁运行中，人工方式对隧道及轨道结构进行变形及变位监测的局限性；泥石流灾害等发生前，人工方式对山体边坡监测的安全隐患；高温、高压条件下，人工监测所带来的人身伤害等特殊环境采用人工监测的弊端，开始逐渐转向自动化监测。另外，由于人工进行高频率密集监测的局限性以及人工成本逐渐提高的现实，因此，对自动化监测提出了更高的要求，包括监测仪器的选择、监测数据传输方式、监测数据的展示等内容，但是现有技术还无法解决土建工程中对自动化监测需求提高的难题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种土建监测系统，以满足土建工程中的自动化监测需求提高的要求。

本实用新型实施例提供了一种土建监测系统，上述系统包括：

监测传感器，安装于监测现场，用于对上述监测现场进行监测，生成监测数据并传送给数据采集单元；

数据采集单元，与上述检测传感器通过标准化接口相连，用于将上述监测数据发送给通讯单元；

通讯单元，与数据采集单元以及自动化监测控制程序单元相连，用于通过无线传输方式传输上述监测数据给自动化监测控制程序单元；

自动化监测控制程序单元，用于设置监测传感器的配置参数和算法，将上述监测数据传送给网络业务服务程序单元；

网络业务服务程序单元，用于将上述监测数据转发给监测数据发布单元；

监测数据发布单元，用于对上述监测数据进行分析处理，生成发布数据并将上述发布数据进行发布。

上述技术方案具有如下有益效果：通过利用自动化监测技术、计算机网络技术、无线通讯技术，整合多种自动化监测传感器、选择高效便捷的无线传输方式以及完善的数据展示平台，解决土建工程中对自动化监测需求逐渐提高的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种土建监测系统结构示意图；

图2为本实用新型监测系统一种实现方式示意图；

图3为本实用新型具体的实现方式示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

目前，自动化监测传感器已逐渐成熟，并在边坡稳定性监测、既有地铁变形、大坝建设等工程中逐渐应用，如在地铁施工采用静力水准监测隧道结构及轨道结构沉降、变位计监测尖轨及基本轨变形、测量机器人监测隧道结构水平位移等。但目前各种自动化监测应用往往是一种传感器独立运行，没有进行集成管理。以北京地铁既有线监测为例，每一个工点、每一种监测设备均分别采用单独的控制软件、采用单独数据采集单元进行管理，不利于工程技术人员对多个工点集中管理，且不利于业主、政府等管理部门集中监管。另外，市场上自动检测传感器较多，存在精度不一，数据格式差别大等问题，不能实现多种传感器的集成管理。

本实用新型旨在利用自动化监测技术、计算机网络技术、无线通讯技术，整合多种自动化监测传感器、选择高效便捷的无线传输方式以及完善的数据展示平台，解决工程中对自动化监测需求逐渐提高的难题，并促进监测行业自动化程度的发展。同时，为自动化监测传感器提出标准化数据采集单元，促进各传感器标准化发展。

如图1所示，为本实用新型一种土建监测系统结构示意图，上述系统包括：

监测传感器101，安装于监测现场，用于对上述监测现场进行监测，生成监测数据并传送给数据采集单元；该监测传感器101可以为多个；

数据采集单元102，与上述检测传感器101通过标准化接口相连，用于将上述监测数据发送给通讯单元103；

通讯单元103，与数据采集单元102以及自动化监测控制程序单元104相连，用于通过无线传输方式传输上述监测数据给自动化监测控制程序单元104；

自动化监测控制程序单元104，用于设置监测传感器101的配置参数和算法，将上述监测数据传送给网络业务(Web service)服务程序单元105；

网络业务服务程序单元105，用于将上述监测数据转发给监测数据发布单元106；

监测数据发布单元106，用于对上述监测数据进行分析处理，生成发布数据并将上述发布数据进行发布。

可选的，上述系统还包括：风险管理信息单元107，用于与监测数据发布单元106相连，获取上述监测数据的分析结果以决定是否进行监测预警。上述风险管理信息单元107进行监测预警的方式可以包括：声音、手机短信方式中的一种或多种。

可选的，上述数据采集单元102可以为单片机。上述数据采集单元利用上述标准化接口将上述监测传感器采集的信号经过模数转换后存储于上述数据采集单元，上述数据采集模块可以兼容频率模数、电阻比、4-20mA三种传感器类型。上述无线传输方式包括通用分组无线服务技术GPRS或者码分多址CDMA传输方式等。

可选的，上述系统还可以包括：控制程序数据库11，与上述自动化监测控制程序单元和上述网络业务服务程序单元相连，用于保存上述监测传感器的配置参数和算法以及监测数据。上述系统还可以包括：发布系统数据库12，与上述监测数据发布单元相连，用于保存上述监测数据发布单元对上述监测数据进行分析处理生成的发布数据。

可选的，上述监测数据发布单元106生成的发布数据以如下曲线中的一种或多种表示：单点或多点时程曲线、速率曲线、断面曲线。

上述监测系统还可以包括监测数据配置单元108，如图2所示，为本实用新型监测系统一种实现方式示意图，其中，实线箭头为数据流，虚线箭头为指令流，该监测系统各组成部分主要功能：

现场监测传感器及数据采集单元：数据采集单元可以为单片机，其主要功能包括①按照设定的频率控制自动化监测传感器进行现场监测，②接受控制程序数据传输指令上传监测原始数据，③接受控制程序关于加测、调整监测频率等指令，并按照指令控制自动化监测传感器进行现场监测，④为监测传感器提供标准化接口。

通讯单元，通过GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)或CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)等无线传输方式，监测数据及控制指令的传输介质。

自动化监测控制程序单元(例如包括图2中的测量机器人控制程序、净力水准控制程序、自动测斜仪控制程序、其他自动化设备控制程序等)：①管理测点(监测仪器)，设置监测仪器参数；②设置算法；③管理现场数据采集单元；④监测成果的自动采集、结算、存储等。

Web service服务程序单元：①收发监测频率；②收发取数指令；③返回监测数据。

监测数据配置单元，可以通过WEB客户端实现：①工点和项目管理；②测点和测组管理；③监测预警值管理；④GIS(Geographic Information System，地理信息系统)图层管理；⑤用户权限管理。

监测数据发布单元，可以通过WEB服务器端实现：①单点时程曲线和速率曲线查阅；②监测数据报警；③断面曲线查阅；④监测频率调整；⑤导出监测数据；⑥文档资料和现场巡视管理。

控制程序数据库：用于保存上述监测传感器的配置参数和算法以及监测数据，例如保存各自动化监测传感器配置信息、原始资料、计算结果等。

发布系统数据库：用于保存发布数据，例如：监测成果、巡视信息、文档资料等。

本实用新型通过采用上述技术解决方案，获得了以下技术优点和效果：①实现“监测——传输——解算——展示——报警”一体化的自动化过程，各步骤实现无缝连接，只要在能上网的地方，均可实时采集、查询数据；②实现了GPRS、CDMA传输方式的有机结合，避免个别情况下地铁中无GPRS或CDMA网络信号，造成传输障碍问题；③提出了信息化平台的公共接口，并研发了标准化数据采集模块，对自动化传感器数据格式提出要求，为规范并引入不同类型传感器创造了条件；④创新性地将轨道交通工程自动化监测数据利用B/S(Browser/Server，浏览器和服务器，对应于图2中的WEB客户端和WEB服务器端)系统实时发布；⑤在轨道交通领域，首次利用网络和无线通讯系统实现多个工点自动化监测数据的集中管理；⑥将自动化监测应用，从单一工点无人值守监测层次，提升到大规模、广地域的多工点实时监控水平。

通过调研目前市场上数据采集模块采集对象(传感器)、组成部件、工作原理、工作环境、通道个数等内容，在分析不同设备优缺点的基础上，参考监测传感器数据输出模式，研发适用于采集对象更加灵活广泛，工作环境实用性更强，自诊断功能更加完善，与控制软件交互性更好，且具有漏电保护、内置UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)电源等设备的标准化数据采集模块。数据采集单元利用上述标准化接口将上述监测传感器采集的信号经过模数转换后存储于上述数据采集单元，上述数据采集模块兼容了市场上所包含的频率模式、电阻比、4-20mA三种传感器类型，同类型不同厂家的传感器均可适用于该模块，从而为规范传感器数据标准创造了条件。同时，根据监测数量的多少，研发了不同通道数的采集模块，可根据现场条件选择不同通道数的采集模块，可更充分利用资源，避免同一模块通道数过多而传感器有限造成不必要浪费。

如图3所示，为本实用新型具体的实现方式示意图，可以通过一台计算机实现上述自动化监测控制程序单元、网络业务服务程序单元、监测数据发布单元、风险管理信息单元等的功能。该实施具体步骤如下：首先应根据工程特点、监控量测要求等具体情况，编制技术方案；然后选择合适的传感器进行监测点的布设工作；进行传感器布设同时，根据现场通信信号的传输形式，选择无线传输设备(GPRS或CDMA模式均可)，并在传输控制中心配置该传输设备的信息，以使得自动监测控制软件与各工点形成有效连接；铺设硬件过程中，在控制程序增加该测点，并配置现场测点的相关信息，以实现自动化监测传感器与控制程序软件的一一对应；控制程序配置完成后，在监测数据配置单元配置该工点信息，实现发布单元与控制程序的对应关系；监测设备安装并调试完毕后，进行正常自动化监控，并将监测结果通过发布单元进行实时发布。

本实用新型具有社会效益和经济效益，其中，社会效益为：可以为政府管理部门和业主提供了一个切实可行的管理模式，能够实时、连续、公正地监控监测对象的安全状态，保证了监测对象的安全性，避免了不必要的损失及社会恐慌。通过推广应用，可以促进监测行业自动化的发展，在一定程度上，推动行业进步。经济效益为：可以为轨道交通土建监测单位，乃至整个监测行业提供一个高效的控制手段和生产模式，优化生产流程，节约管理成本及工程技术人员的投入、提高工作效率，减少人工和管理成本。(自动化工点越多，优势越明显)。可以实现一对多的传输模式，减少通信成本及硬件投入。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括上述全部或部分步骤，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种土建监测系统，其特征在于，所述系统包括：

监测传感器，安装于监测现场，用于对所述监测现场进行监测，生成监测数据并传送给数据采集单元；

数据采集单元，与所述检测传感器通过标准化接口相连，用于将所述监测数据发送给通讯单元；

通讯单元，与数据采集单元以及自动化监测控制程序单元相连，用于通过无线传输方式传输所述监测数据给自动化监测控制程序单元；

自动化监测控制程序单元，用于设置监测传感器的配置参数和算法，将所述监测数据传送给网络业务服务程序单元；

网络业务服务程序单元，用于将所述监测数据转发给监测数据发布单元；

监测数据发布单元，用于对所述监测数据进行分析处理，生成发布数据并将所述发布数据进行发布。

2.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统还包括：

风险管理信息单元，用于与监测数据发布单元相连，获取所述监测数据的分析结果以决定是否进行监测预警。

3.如权利要求2所述系统，其特征在于，所述风险管理信息单元进行监测预警的方式包括：声音、手机短信方式中的一种或多种。

4.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述数据采集单元为单片机。

5.如权利要求1所述系统，其特征在于，

所述数据采集单元利用所述标准化接口将所述监测传感器采集的信号经过模数转换后存储于所述数据采集单元。

6.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述无线传输方式包括通用分组无线服务技术GPRS或者码分多址CDMA传输方式。

7.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统还包括：

控制程序数据库，与所述自动化监测控制程序单元和所述网络业务服务程序单元相连，用于保存所述监测传感器的配置参数和算法以及监测数据。

8.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统还包括：

发布系统数据库，与所述监测数据发布单元相连，用于保存所述监测数据发布单元对所述监测数据进行分析处理生成的发布数据。