CN210721073U - 一种基于物联网的隧道云监测系统 - Google Patents

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车轮飞
肖明清
蔡崇庆
付维纲
林昶隆
胡清华
夏继豪
陈慧
陈玉远
刘俊
甘甜
刘健
王小飞
冯腾
吴敏军
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Abstract

本实用新型属于交通隧道工程技术领域,具体提供了一种基于物联网的隧道云监测系统,包括隧道监测模块、数据采集模块及云终端,隧道监测模块实时采集隧道内的综合信息,数据采集模块采集综合信息并进行处理得到数字化信息,并将所述数字化信息传递至服务器,云终端将所述数字化信息分类存储并显示。该方案易于安装和实施,实现了隧道信息数字化、网络化及云端化,使得数据交互更为快捷、吞吐量更大,用户使用方便及放心,还可以实现数据共享和隧道大数据积累、分析,可通过不断的扩大隧道物联网云端的数据即加入物联的隧道,升级大数据库,提取隧道常见问题,智能识别故障,推送运维消息。

Description

一种基于物联网的隧道云监测系统
技术领域
本实用新型属于交通隧道工程技术领域,具体涉及一种基于物联网的隧道云监测系统。
背景技术
隧道是交通运输中工况最复杂、要求最高的部分,如公路隧道、地铁隧道、铁路隧道等,隧道中设备多、监测量大、距离远、实时性要求高、运维难度大。隧道中如通风设备、管路、隔离门等均需要进行监测,并实时需要进行维护调整,保障隧道内的通行健康、安全。现阶段的监测,离散性大,没有有效的综合监测手段和安全保障方法,主要依靠运维人员在线监测或巡查,缺乏历史数据管理和数据分析,效率低下,对于故障处理判别难度大、速度慢,且同行业各隧道的专业运维人员经验无法共享。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中交通隧道安全监测效率低的问题。
为此,本实用新型提供了一种基于物联网的隧道云监测系统,包括隧道监测模块、数据采集模块及云终端;
所述隧道监测模块用于实时监测隧道内的综合信息;
所述数据采集模块用于采集所述综合信息并进行处理得到数字化信息,并将所述数字化信息传递至云终端;
所述云终端用于将所述数字化信息分类存储并显示。
优选地,所述隧道监测模块包括埋设于列车隧道内的传感器,所述传感器包括无损探伤传感器、温度传感器、湿度传感器、应力传感器及位移传感器,所述传感器与所述数据采集模块之间通过通讯电缆连接。
优选地,所述通讯电缆长度不超过1km。
优选地,所述数据采集模块包括滤波器及模数转换器,所述隧道监测模块、滤波器、模数转换器及云终端依次通信连接。
优选地,所述数据采集模块与所述云终端之间通过无线通讯柜通信连接。
优选地,所述无线通讯柜包括4G通信单元、5G通信单元或WIFI通信单元。
优选地,所述数据采集模块安装于隧道内,且所述数据采集模块包括用于显示所述数字化信息的显示器。
优选地,所述系统还包括智能终端,所述智能终端包括手机和/或电脑,所述智能终端与所述云终端通信连接。
优选地,所述智能终端安设有监测APP软件,所述监测APP软件包括实时监测、报警提示、趋势分析、历史查询、数据存储及权限管理的功能模块。
本实用新型的有益效果:本实用新型提供的这种基于物联网的隧道云监测系统,包括隧道监测模块、数据采集模块及云终端,隧道监测模块实时采集隧道内的综合信息,数据采集模块采集综合信息并进行处理得到数字化信息,并将所述数字化信息传递至服务器,云终端将所述数字化信息分类存储并显示。该方案易于安装和实施,实现了隧道信息数字化、网络化及云端化,使得数据交互更为快捷、吞吐量更大,用户使用方便及放心,还可以实现数据共享和隧道大数据积累、分析,可通过不断的扩大隧道物联网云端的数据即加入物联的隧道,升级大数据库,提取隧道常见问题,智能识别故障,推送运维消息。
以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
图1是本实用新型基于物联网的隧道云监测系统的结构示意图;
图2是本实用新型基于物联网的隧道云监测系统的隧道监测模块示意图;
图3是本实用新型基于物联网的隧道云监测系统的数据采集模块示意图;
图4是本实用新型基于物联网的隧道云监测系统的云终端示意图;
图5是本实用新型基于物联网的隧道云监测系统的手机监测APP软件功能示意图。
附图标记说明:隧道监测模块100,数据采集模块200,云终端300,传感器101,列车102,轨道隧道103,信号采集器201,通讯电缆202,无线通讯柜301,手机302,服务器303,电脑304。
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它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征;在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1至图4所示,本实用新型实施例提供了一种基于物联网的隧道云监测系统,包括隧道监测模块100、数据采集模块200及云终端300;
所述隧道监测模块100用于实时监测隧道内的综合信息;
所述数据采集模块200用于采集所述综合信息并进行处理得到数字化信息,并将所述数字化信息传递至云终端300;
所述云终端300用于将所述数字化信息分类存储并显示。
以双通道轨道隧道103为例,列车102位于轨道隧道103内,隧道监测模块100位于轨道隧道103内,便于实时检测轨道隧道103内的工况,如轨道隧道103内土体位移、通风程度、温度、湿度以及轨道的损伤及震动等等工况,具体通过实际工程需要进行相应的传感器埋设检测。各传感器将各自采集到的综合信息传递给数据采集模块200,数据采集模块200即数据采集(DAQ),是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析,处理。数据采集模块200是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的电子产品,也叫数据收集或信号采集。被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量,如温度、水位、风速、位移等,可以是模拟量,也可以是数字量。采集一般是采样方式,即隔一定时间(称采样周期)对同一点数据重复采集。采集的数据大多是瞬时值,也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据测量是数据采集的基础。数据量测方法有接触式和非接触式,检测元件多种多样。数据采集模块200将采集到的所有传感器的信号进行分别处理便打包成数字化信息传递至云终端300,云终端300包括服务器303终端,通过服务器303终端对数字化信息,服务器303终端可以实现隧道实时监测、趋势分析、历史查询等功能。
优选的方案,所述隧道监测模块100包括埋设于轨道隧道103内的传感器101,所述传感器101包括无损探伤传感器、温度传感器、湿度传感器、应力传感器及位移传感器,所述传感器101与所述数据采集模块200之间通过通讯电缆202连接。其中无损探伤传感器包括电涡流表面探伤及超声波表面探伤两种传感器,主要用于检测轨道隧道103裂痕以及轨道的裂缝,根据实际工程检测需要选择性安装上述传感器,并将安装好的传感器通过通讯电缆202与数据采集模块200连接。
优选的方案,所述通讯电缆202长度不超过1km。保证数据传输的稳定性和速度,当隧道太长时,可以每间隔一段距离设置一个数据采集模块200,然后将各个数据模块串联依次将信号传递至云终端300即可。
如图3所示,优选的方案,所述数据采集模块200包括滤波器及模数转换器,所述隧道监测模块100、滤波器、模数转换器及云终端300依次通信连接。由此可知,传感器采集到的原始信号包括由噪音,通过滤波器可以将无用的信号进行滤波,得到纯净的信号,然后将模拟信号转化成数据信号便于后续的信号分析与处理。现场的信号采集器201由多通道信号调理电路、多通道AD模拟转换电路、核心处理器CPU、就地显示模块、就地报警电路、总线通讯模块组成。信号调理电路是可组态的多类型切换电路,可根据现场传感器信号的类型、供电类型、积分类型组态成符合传感器类型的调理通道,经过相应的信号调理,将传感器信号转换为0~10V电压信号。信号调理电路调理完成的电压信号经过对应AD模数转换模块进行数字化,AD模数转换模块采用16位高精度、高速、同步采样,最高采样率达400KHz。核心处理器CPU通过芯片总线通讯接收AD转换模块的数字信号,数字信号进行暂存、处理、分析,实时数据经就地显示模块HMI界面显示,当检测信号超过设定值触发报警,核心处理器CPU通过启动就地报警电路进行分级报警,所有数据信号核心处理器CPU通过通讯模块对外发送,实现数据上传。就地显示模块HMI可对核心处理器CPU中程序参数、工作模式、显示模式进行设置,完成就地的人机交互。
优选的方案,所述数据采集模块200与所述云终端300之间通过无线通讯柜301通信连接。数据采集模块200通过轨道隧道103外面的无线通讯柜301将数据信号无线传递至云终端300。轨道隧道103内的信号被屏蔽,无法无线传输,因此需要先将数据采集模块200通过通讯电缆202传递无线通讯柜301,然后再通过无线通讯柜301将信号发射至云终端300。
如图4所示,优选的方案,所述无线通讯柜301包括4G通信单元、5G通信单元或WIFI通信单元。4G通信单元、5G通信单元或WIFI通信单元均为现有的技术手段,在此直接使用即可,使用时,只需要将信号输入端接入至数据采集模块200,信号输出端发射无线信号至云终端300即可。无线通讯柜301由现场通讯总线模块、核心处理器CPU、就地显示模块、就地5G天线模块组成。其中现场通讯总线模块可同时连接最大99个节点,每个节点对应一台就地信号采集器201,即每台信号采集器201有独立的总线地址,一台无线通讯柜301接入的信号采集器201地址均是独立的,信号采集器201通过通讯总线电缆连接到无线通讯柜301,通讯总线电缆最长不超过1Km。工作时,就地信号采集器201将采集到的数据由通讯电缆202传输到无线通讯柜301,无线通讯柜301集中数据信号;就地显示模块可根据用户设置进行数据查询、通讯状态的显示、故障的显示、及故障诊断信息显示。就地5G天线模块,通过无线网络连接到互联网,并通过访问隧道物联云平台服务器303进行数据发送,无线通讯柜301集中的所有数据信号经处理标记后,将通过就地5G天线模块传输到云平台服务器303中。
优选的方案,所述数据采集模块200安装于隧道内,且所述数据采集模块200包括用于显示所述数字化信息的显示器。工作人员可以在轨道隧道103内直接通过数据采集模块200上的显示器进行观察轨道隧道103内的工况信息。也可以通过远程云终端300进行查看。
如图5所示,优选的方案,所述系统还包括智能终端,所述智能终端包括手机302和/或电脑304,所述智能终端与所述云终端300通信连接。所述智能终端安设有监测APP软件,所述监测APP软件包括实时监测、报警提示、趋势分析、历史查询、数据存储及权限管理的功能模块。只能终端包括手机302,手机302监测APP软件是安装在用户手机302上的移动端监测软件,可安装在主流安卓或IOS手机302系统上,作为手机302的隧道互联界面或后台运行软件,可作为运维人员数据移动化的互联手段,也可作为高管人员互联关注隧道运维的智能助手。手机302监测APP软件主要包括实时监测、报警提示、趋势分析查询、历史查询、数据存储、权限管理等功能。工作时,手机302监测APP软件通过手机3024G/5G或WiFi连接到互联网,访问隧道物联云终端300服务器303,进行对应隧道的数据同步显示、趋势查询、报警提示、历史查询、关键数据存储管理等操作。手机302监测APP软件具备权限授权,通过不同用户进行分类管理和使用。
本实用新型还提供了一种基于物联网的隧道云监测方法,包括:
隧道监测模块100实时采集隧道内的综合信息;
数据采集模块200采集综合信息并进行处理得到数字化信息,并将所述数字化信息传递至云终端300图服务器303;
云终端300将所述数字化信息分类存储并显示。
由轨道隧道103内的传感器采集隧道土建结构健康监测系统及设备振动松动监测系统的信息,通过通讯电缆202传输到就地信号采集器201,由信号采集器201进行信号的调理、过滤、模数转换、分析、显示、通讯等处理;信号采集器201通过通讯电缆202连接至区域管理范围内的无线通讯柜301,区域管理范围内的多台信号采集器201可连接至一台无线通讯柜301,区域内的所有信号采集的采集信号由无线通讯柜301统一接收和集中;无线通讯柜301集中数据和压缩,通过自身5G通讯发射装置连接网络;无线通讯柜301连接互联网后,可通过寻访系统的服务器303地址访问系统云服务器303;无线通讯柜301将采集的标记数据上传至服务器303,服务器303对各个无线通讯柜301的数据进行分类、存储、处理;用户PC端监测软件安装在监测工作站上,通过连接互联网可访问系统服务器303,监测软件可对服务器303运行进行配置,手机302监测APP可与云服务器303互联实现实时数据的同步,也可以查询服务器303的历史数据,实现隧道实时监测、趋势分析、历史查询等功能;用户手机302监测APP可安装在运维人员或管理人员的手机302上,手机302连接到互联网,通过访问服务器303,可实现隧道实时数据的监测、历史数据的查询。
本实用新型的有益效果:本实用新型提供的这种基于物联网的隧道云监测系统,包括隧道监测模块100、数据采集模块200及云终端300,隧道监测模块100实时采集隧道内的综合信息,数据采集模块200采集综合信息并进行处理得到数字化信息,并将所述数字化信息传递至云终端300图服务器303,云终端300将所述数字化信息分类存储并显示。该方案易于安装和实施,实现了隧道信息数字化、网络化及云端化,使得数据交互更为快捷、吞吐量更大,用户使用方便及放心,还可以实现数据共享和隧道大数据积累、分析,可通过不断的扩大隧道物联网云端的数据即加入物联的隧道,升级大数据库,提取隧道常见问题,智能识别故障,推送运维消息。
以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明,并不构成对本实用新型的保护范围的限制,凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于物联网的隧道云监测系统,其特征在于:包括隧道监测模块、数据采集模块及云终端;
所述隧道监测模块用于实时监测隧道内的综合信息;
所述数据采集模块用于采集所述综合信息并进行处理得到数字化信息,并将所述数字化信息传递至云终端;
所述云终端用于将所述数字化信息分类存储并显示。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的隧道云监测系统,其特征在于:所述隧道监测模块包括埋设于列车隧道内的传感器,所述传感器包括无损探伤传感器、温度传感器、湿度传感器、应力传感器及位移传感器,所述传感器与所述数据采集模块之间通过通讯电缆连接。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的隧道云监测系统,其特征在于:所述通讯电缆长度不超过1km。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的隧道云监测系统,其特征在于:所述数据采集模块包括滤波器及模数转换器,所述隧道监测模块、滤波器、模数转换器及云终端依次通信连接。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的隧道云监测系统,其特征在于:所述数据采集模块与所述云终端之间通过无线通讯柜通信连接。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的隧道云监测系统,其特征在于:所述无线通讯柜包括4G通信单元、5G通信单元或WIFI通信单元。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的隧道云监测系统,其特征在于:所述数据采集模块安装于隧道内,且所述数据采集模块包括用于显示所述数字化信息的显示器。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的隧道云监测系统,其特征在于:所述系统还包括智能终端,所述智能终端包括手机和/或电脑,所述智能终端与所述云终端通信连接。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的隧道云监测系统,其特征在于:所述智能终端安设有监测APP软件,所述监测APP软件包括实时监测、报警提示、趋势分析、历史查询、数据存储及权限管理的功能模块。
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