CN203894612U - 全站仪隧道变形远程监测系统 - Google Patents

Abstract

全站仪隧道变形远程监测系统。用不设外加机载软件的高精度自动照准全站仪采集变形基础数据。在远处增设与互联网连接的变形监测服务器、GSM短信发送设备、大屏幕显示设备、管理员电脑、报警手机、PC机、用户手机。数据库内有数据分析、处理、报警、发布、查询和输出等功能软件。由全站仪与服务器间设的移动通讯网络和互联网远程批量导入系统或人工数据录入窗口，录入采集数据。既解决现有全站仪采集时间长、施工干扰大、实现采集时间短、精度高、数据录入快、人力耗费少；同时又实现隧道综合变形数据信息在实时处理、查询、报警中，信息快速高效共享和发布，且保证了数据安全。促进修正施工参数和工艺，确保施工安全和工程质量。

Description

全站仪隧道变形远程监测系统

(一)技术领域

本实用新型涉及一种隧道变形监控量测系统，属于监测或测试系统类(G05B)，以及多路传输通信类(H04J)。

(二)背景技术

隧道工程施工期间都要进行隧道围岩的变形监测，隧道围岩变形信息的及时掌控，能降低隧道施工的安全风险，修正施工参数和施工技术工艺，确保工程安全质量。

现有的隧道变形监测系统很多，大多采用两种方式：一是采用预埋应力应变传感器，通过传感器收集隧道围岩的变形值，缺点是功能单一，可靠性差，且传感器埋设于混凝土中，一旦损坏恢复难度大。另一种是采用全站仪固定在隧道内，通过全站仪机载软件控制全站仪定时对监测点进行观测了解围岩变形情况，因为用机载软件使测量仪器选择和提高精度受限；且观测期间，单次测量时间较长，容易受周围环境不稳定影响。所以缺点是受施工干扰大，比如隧道内爆破开挖时极易破坏全站仪或对其工作状态产生影响，需要有专人在现场24小时对仪器进行维护，投入成本过高。

目前传统的隧道变形监测系统基本上还处于孤立的、单机运行系统，变形数据分析只能在单台计算机上进行，变形分析结果、报警信息也只能通过单机软件显示不能实现信息的快速、高效的共享和发布。

(三)发明内容

本实用新型提出的隧道变形远程监测系统，目的之一是解决现有全站仪采用机载软件进行数据采集，使测量仪器选择和提高精度受限；且测量时间长，施工干扰大，需专人长时间维护。目的之二是解决传统全站仪隧道变形监测系统变形数据分析结果、报警信息只能在单台计算机显示，不能实现信息的快速、高效的共享和发布。

其技术方案如下：

全站仪隧道变形远程监测系统，包括：数据采集部分，采集数据导入部分；

其特征是：

1)所述数据采集部分选用高精度自动照准的全站仪。2)在全站仪通讯接囗处设有与通讯接囗连接的如下发射器件：①全站仪移动数据调制解调器2A；或②个人数字助理(PDA)、掌上电脑或智能手机2B。3)设变形监测服务器6：它用以太网端口插入互联网或局域网3网线接口；变形监测服务器内形成如下软件服务器：WEB服务器6A、数据库服务器6B和GSM短信服务器6C；对应数据库服务器内存有数据处理分析软件、短信服务软件、WEB服务器发布软件、系统控制软件。4)设服务器移动数据调制解调器5；与变形监测服务器的USB输入端囗6.1连接。5)设GSM短信发送设备7：采用无线调制解调器，其内设置1个无线模块，插入同时4张卡发送短信的1张SIM卡，供电电源220V；GSM短信发送设备通过端囗7.3与变形监测服务器的USB输出端囗6.3连接。6)设与互联网或局域网有线网络连接的管理员电脑4。7)设大屏幕显示设备8：大屏幕显示设备的SIM插槽8.1内插有GSM短信发送设备的SIM卡7.1；外接220V交流电源。8)设与GSM短信发送设备7无线网络连接的报警智能手机9。9)设与互联网或局域网有线网络连接的用户PC机10；设与互联网或局域网无线网络连接的用户手机11。10)所述采集数据导入部分设有下述A、B和C系统：A系统：由全站仪移动数据调制解调器2A与服务器移动数据调制解调器5间的移动互联网无线通讯系统的连接形成的全自动导入系统；且用固定模板文件*.txt或*.xls作为输入数据文件；全站仪采集的变形基础数据1D由全自动导入系统导入变形监测服务器6内。B系统：用人工操作的个人数字助理、掌上电脑或智能手机2B，由无线通讯系统登录互联网和互联网有线通讯系统将全站仪采集的变形基础数据1D导入变形监测服务器6内，由此形成半自动导入系统。C系统：人工取出全站仪内的带有采集的变形基础数据的U盘，再由人工操作人工数据录入窗口输入，人工录入窗口2C分别设在变形监测服务器、管理员电脑和用户PC机上，管理员电脑和用户PC机通过有线网络登录互联网将变形基础数据导入变形监测服务器，由此形成人工导入系统。

上述管理员电脑上可安装配套使用的软件加密狗4D

本实用新型有益效果:

1)由于全站仪没有外加机载软件，对测量仪器选择没有限制和约束，可选用通用高精度自动照准的全站仪，完全满足变形观测高精度要求。同时由于采用相对坐标的三维位移观测进行数据采集，采集方便，无需设站和定向，对全站仪的架设位置也没有特殊要求，因此测量时间短，不受周围环境不稳定影响，不需专人长时间现场维护。2)由于在全站仪与变形监测服务器间设了移动互联网和互联网远程批量导入系统：配置A系统，便利用了移动网络通讯系统，实现全自动导入采集数据，数据录入速度很快、人力耗费极小。配置B系统半自动导入，便利用互联网的无线通讯系统，数据录入速度较快、人力耗费也不大。同时也配置了C系统，即多处的人工导入系统，这样，无论移动网络或互联网有通讯故障，或两者同时有故障时，均能保持数据继续导入和系统的可靠运行，保证监测数据的正常处理和发布。3)由于设变形监测服务器6及数据处理分析软件，本系统具有断面变形监测和分析功能。数据库中存储的定期采集数据通过数据库服务器进行筛选和查询，可以计算各个观测点绝对位置的变化及指定观测点间相对位置的变化情况，并能生成变形成果表及变形曲线图。4)由于设GSM短信服务器6C、GSM短信发送设备7、GSM短信服务软件、大屏幕显示设备8、报警智能手机9、用户手机11，本实用新型具有主动报警、短信提示及用户短信查询功能。当变形超限时，自动报警及显示。也可按用户分级操作原则，设多个短信接收手机号码，定期将变形结果发送到设定手机及大屏幕显示设备上，及时了解观测情况。用户手机也可以通过网页访问GSM短信服务软件，进行查询和输出等。且由于《GSM短信服务软件》的安装和卸载是通过《系统控制软件》进行的，是与全系统同步开闭，便能实现短信的实时接收、发送和处理。5)由于设变形监测服务器6、用户PC机、用户手机、WEB服务器发布软件，本系统具有远程数据查询和共享功能。授权用户可在PC机上登陆互联网或在用户手机上登陆移动互联网访问，进行远程数据输入、查询、监测和输出。6)由于设管理员电脑4、软件加密狗4D、用户PC机、系统控制软件，本实用新型具有分级管理功能：既可由管理员在本地局域网内操作进行系统用户创建、操作权限审核、运行管理、数据库管理、断面监测体系的建立等，又可使互联网用户按设定操作权限在联网PC机上直接操作，进行数据录入、查询、变形分析。这样使互联网用户与系统管理员操作独立分开，完全保证信息有效共享同时数据和系统的安全性。7)由于设有管理员电脑和打印机，本实用新型具有报表输出和打印功能。可将变形成果表输出到指定的文本文件(*.txt)或EXCEL表格文件(*.xls)中，或直接打印变形成果表。也可将变形曲线图输出到指定的图形文件(*.jpg或*.bmp)中，或直接打印变形曲线图。

综上所述，本实用新型取消了现有全站仪外加机载软件，将变形监测分析与互联网、移动技术结合起来，既解决了现有全站仪采集时间长、施工干扰大、实现全站仪采集时间短、精度高、数据录入快、人力耗费少；同时又实现隧道综合变形数据信息在实时处理、结果查询、主动报警中，信息快速高效共享和发布，且保证数据传播安全。为施工提供准确及时的隧道变化情况，便于修正施工参数和技术工艺，确保工程质量。

(四)附图说明

图1本实用新型系统组成原理示意图。

图2本实用新型隧道变形监测系统的数据流向图。

图3无线调制解调器(GSM/GPRS/MODEM)外形图。

(六)具体实施方式

本实施例全站仪隧道变形远程监测系统，包括如下部分：

1)见图1，本实施例数据采集部分选用高精度自动照准全站仪1。全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据处理部分、操作系统、通讯接囗、显示屏及键盘等部分组成。现有全站仪为市售产品，这里不再详述。

2)见图1，本实施例在全站仪1通讯接囗处设有发射采集变形基础数据1D的全站仪移动数据调制解调器2A，即GSM数据MODEM，它与通讯接囗为有线连接。本实施例设有人工智能手机2B及人工导入系统。

3)见图1，设变形监测服务器6：它用以太网端口6.2插入互联网或局域网3网线接口3.2。其内形成如下软件服务器：WEB服务器6A、数据库服务器6B和GSM短信服务器6C。变形监测服务器6选择主流市售产品均能满足本系统内存和磁盘性能要求。

4)见图1，设服务器移动数据调制解调器5，即GSM数据MODEM。与变形监测服务器6的USB输入端囗6.1连接。服务器移动数据调制解调器5将接收的数据1D由端囗6.1传入变形监测服务器。

5)见图1，设GSM短信发送设备7：采用无线调制解调器GSM/GPRS/MODEM。GSM短信发送设备7的端囗7.3与变形监测服务器的USB输出端囗6.3连接。当GSM短信服务器6C收到报警指令，通过输出端囗6.3和端囗7.3将指令传到GSM短信发送设备7。

见图3，本实施例选择的无线调制解调器GSM/GPRS/MODEM的相关参数及配置如表1   表1

6)见图1，设置的大屏幕显示设备为安装和固定在户外防雨位置的LED大屏幕显示屏8。LED大屏幕显示屏的SIM插槽8.1内插有GSM短信终端设备的SIM卡7.1。外接220V交流电源。

7)见图1，设与互联网或局域网有线网络连接的管理员电脑4，以及与管理员电脑4输出囗连接的打印机4.1。在管理员电脑上有时需同时安装配套使用软件加密狗4D，用于授权数据管理员操作。加密狗为管理员身份认证使用，如数据库由专人管理则可省略。

8)见图1，设与GSM短信发送设备7无线网络连接的报警智能手机9。

9)见图1，设与互联网或局域网有线网络连接的用户PC机10；设与互联网或局域网无线网络连接的用户手机11。

10)所述采集数据导入部分设有下述A、B和C系统：

A系统：见图1，由全站仪移动数据调制解调器2A与服务器移动数据调制解调器5间的移动互联网无线通讯系统的连接形成的全自动导入系统；且用固定模板文件*.txt或*.xls作为输入数据文件。全站仪1采集的变形基础数据1D通过通讯接囗传入全站仪移动数据调制解调器2A发射，通过移动无线通讯系统，服务器移动数据调制解调器5接收后通过变形监测服务器6的USB输入端囗6.1，全自动导入变形监测服务器6内。B系统：见图1，本实施例采用人工操作智能手机2B上网发射，通过无线通讯系统登录互联网，再通过互联网有线通讯系统网线接口3.2和变形监测服务器以太网端口6.2将采集的变形基础数据导入变形监测服务器6内。C系统：见图1，人工取出全站仪内的带有采集的变形基础数据的U盘，再由人工操作经人工数据录入窗口2C用U盘输入，人工录入窗口2C设在变形监测服务器6、管理员电脑4和查询PC机10上(见图1)，管理员电脑和查询PC机通过有线网络登录互联网经网线接口3.2和变形监测服务器以太网端口6.2将采集的变形基础数据导入变形监测服务器6内。实际运行时一般是按实际状况和需要采用三种方式之一。

本实施例隧道变形数据流向过程：

1)见图2，通过《全站仪数据采集》也就是《全站仪观测点外业数据采集》，获得隧道变形基础数据1D。见图1，变形基础数据1D通过上述A系统、B系统或C系统导入变形监测服务器6内。2)见图2，经过变形监测服务器6运作将变形基础数据1D导入到数据处理分析软件，对数据进行处理、分析、筛选和查询，生成变形成果表以及变形曲线图。3)见图2，经过变形监测服务器6运作，将筛选和查询数据、生成的变形成果表、变形曲线图存储到数据库。4)见图2，经过变形监测服务器运作，将数据库内的数据一并发布于WEB网页服务上。5)见图2，用户通过PC机10和用户手机11上网访问或查询，获得变形查询数据3D。

上述变形监测服务器6内的软件数据库服务器6B功能：用于建立数据处理分析软件和数据库内存储数据处理分析软件、GSM短信服务软件、WEB服务器发布软件、系统控制软件及采集的变形基础数据、变形分析结果。作为系统的数据库平台。软件WEB服务器6A功能：动态网页运行平台，发布服务端程序和动态网页代码，提供通过互联网和移动互联网实时访问系统，将所有的查询请求、计算结果在Internet浏览器上提交和输出。软件GSM短信服务器6C功能：运行GSM短信服务软件，可以主动将系统的提示和报警信息发送到指定的手机号码上。上述数据处理分析软件包括：设置超限值、提取采集数据、报警判断、生成图表。上述GSM短信服务软件包括：接受短信信息轮询(循环查询)、短信发送。上述WEB服务器发布软件包括：用户登录、数据查询、变形分析和报表输出。WEB服务器发布软件与互联网网络连接结构为浏览器/服务器构架B/S(Browse/Server)结构。上述系统控制软件包括：①用户管理、②参数设置、③数据修改、④数据录入、⑤变形分析、⑥报表输出。系统控制软件与互联网网络连接结构为客户端/服务器构架C/S结构(Client/Server)。

Claims (2)

1.全站仪隧道变形远程监测系统，包括：数据采集部分，采集数据导入部分； 

其特征是 

1)所述数据采集部分选用高精度自动照准的全站仪； 

2)在全站仪通讯接囗处设有与通讯接囗连接的如下发射器件：①全站仪移动数据调制解调器(2A)；或②个人数字助理、掌上电脑或智能手机(2B)； 

3)设变形监测服务器(6)：它用以太网端口(6.2)插入互联网或局域网(3)网线接口(3.2)； 

4)设服务器移动数据调制解调器(5)；与变形监测服务器的USB输入端囗(6.1)连接； 

5)设GSM短信发送设备(7)：采用无线调制解调器，其内设置1个无线模块，插入同时4张卡发送短信的1张SIM卡，供电电源220V；GSM短信发送设备通过端囗(7.3)与变形监测服务器的USB输出端囗(6.3)连接； 

6)设与互联网或局域网有线网络连接的管理员电脑(4)； 

7)设大屏幕显示设备(8)：大屏幕显示设备的SIM插槽(8.1)内插有GSM短信发送设备的SIM卡(7.1)；外接220V交流电源； 

8)设与GSM短信发送设备无线网络连接的报警智能手机(9)； 

9)设与互联网或局域网有线网络连接的用户PC机(10)；设与互联网或局域网无线网络连接的用户手机(11)； 

10)所述采集数据导入部分设有下述A、B和C系统： 

A系统：由全站仪移动数据调制解调器(2A)与服务器移动数据调制解调器(5)间的移动互联网无线通讯系统的连接形成的全自动导入系统，且用固定模板文件*.txt或*.xls作为输入数据文件；全站仪采集的变形基础数据(1D)由全自动导入系统直接导入变形监测服务器内； 

B系统：用人工操作的个人数字助理、掌上电脑或智能手机2B，由无线通讯系统登录互联网和互联网有线通讯系统将全站仪采集的变形基础数据导入变形监测服务器内，由此形成半自动导入系统； 

C系统：人工取出全站仪内的带有采集数据的U盘，再由人工操作人工数据录入窗口输入，人工录入窗口(2C)分别设在变形监测服务器、管理员电脑和用户PC机上，管理员电脑和用户PC机通过有线网络登录互联网将数据导入变形监测服务器，由此形成人工导入系统。 

2.按权利要求1所述全站仪隧道变形远程监测系统，其特征是：在管理员电脑上安装配套使用的软件加密狗(4D)。