一种地下工程施工期无线传输测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种地下工程施工期无线传输测量系统，包括手持数据采集装置、数据桩、电线、数据中心；手持数据采集装置可以放置在数据桩上，实现微距离无线充电、蓝牙数据传输、智能匹配功能；数据桩固定在地下工程的洞室或隧洞的交汇点，通过电线连接地面上的数据中心，实现数据传输和获取电能的作用。本实用新型专利技术用于地下工程施工期监测数据采集传输，能提高数据采集传输的效率和稳定性，实现采集传输过程的便捷和智能化。

【技术实现步骤摘要】
一种地下工程施工期无线传输测量系统
本技术涉及地下工程施工期无线传输测量系统，尤其是能便于充电，快速采集传输施工期监测数据的无线传输测量系统。
技术介绍
传统的地下工程施工期监测数据采集过程，测量人员需要携带各种数据传输线、记录本，对监测仪器需要人工识别，对监测数据需要人工记录、整理和上报。这种现场采集和后期数据整理的工作方式效率低、耗时长。受地下工程施工期现场环境制约，采集、整理得到的数据稳定性较差、出错率高，设备受地下环境限制、潮湿封闭，采集设备无法便捷充电和进行数据汇总。同时，工程管理人员无法及时了解监测数据变化情况，难以及时发现工程异常。随着电子计算机、无线通讯、传感器及自动化控制技术的不断发展，工程监测领域得到了长足的发展。工程施工期监测数据采集系统借助现有新技术，将电力线通信技术、无线充电技术应用于地下工程施工期监测数据的采集，实现地下工程施工期监测数据便携、非接触式、快速智能采集、上报的目的。
技术实现思路
技术目的：为了克服现有技术的不足，本技术提供一种地下工程施工期无线传输测量系统，能高效的用于地下工程施工期监测数据采集、整理和智能上报的无线传输测量系统，提高地下工程监测数据采集分析的效率和智能化。技术方案：为解决上述技术问题，本技术提供一种地下工程施工期无线传输测量系统，包括手持数据采集装置、数据桩、电线、数据中心；手持数据采集装置可以放置在数据桩上的充电区域，实现微距离无线充电和蓝牙数据传输；数据桩固定在地下工程洞室或隧洞的交汇点，通过电线连接地下工程外部地面的数据中心，实现数据传输和获取电能的作用。作为优选，所述的手持数据采集装置包括接线柱、采集模块、电源模块、电能接收模块、蓝牙模块；接线柱、电源模块、电能接收模块、蓝牙模块与采集模块连接，受采集模块控制；采集数据时，操作人员将临时埋设的监测设备接线连接接线柱，通过采集模块控制，采集数据，并进行临时存储；当采集工作完成时，将若干手持数据采集装置集中，放置在数据桩上，通过蓝牙将数据传输给数据桩，通过电能接收模块获取电能，给电源模块充电。作为优选，所述的数据桩包括电能发射模块、蓝牙模块、电力猫模块、外部保护壳；电力猫模块通过电力线通信技术(PLC)将数据桩收集的监测数据通过电线传输到地面上的数据中心；电能发射模块接受电线的电能，通过微距离无线充电技术实现给手持数据采集装置充电的功能。作为优选，所述的数据中心站包含数据汇集分析平台、电力猫模块；所述的电力猫模块获取电线传输的数据，并发送到数据汇集分析平台，用于地下工程监测数据的分析监控管理工作。作为优选，所述的无线传输测量系统可兼容220V和380V电压；数据采集装置和数据桩的外部保护壳接缝填充水密封胶，电路板涂有防水漆，具有防水、耐热、耐冲击破坏作用；数据桩有USB充电接口，可以给施工人员手机等设备充电；数据桩的充电区域下部有led灯，可以显示充电进程，并起到照明作用；数据桩含有语音电话，可以通过电线传输音频信息，实现与数据中心的通讯，同时有紧急按钮，地下工作人员在紧急情况下可点击向数据中心发送警报，进行呼救。一种地下工程施工期无线传输测量系统的传输测量方法，包括以下流程：流程1，系统布置：数据中心布置于地下工程地面通道出口的外部地面，地面平坦且相对周边区域较高，以便于布置设备和排除积水；电线采用防水电线，架设在洞壁上，距离洞室地面高度大于1.5m；数据桩布置于地下工程洞室进口或多条洞室的交汇处，充电桩外部保护壳为不锈钢金属材质，有接地；充电桩上部充电区域为亚克力透明面板，防水耐磨损；流程2，数据采集：测量人员携带手持数据采集装置，在地下工程各部位，将临时监测设备的接线连接在手持数据采集装置的接线柱上，进行数据采集；当完成所有部位的采集工作后，将手持数据采集装置放置在数据桩的充电区域内；流程3，设备充电：数据桩通过蓝牙模块与手持数据采集装置配对连接，获得手持数据采集装置的剩余电量，当剩余电量小于总电量的25%时，启动电能发射模块，给手持数据采集装置进行充电，每个对应的充电区域有5点led灯泡，1点亮、2点亮、3点亮、4点亮、5点亮对应电能为[0%,20%]、（20%,40%]、（40%,60%]、（60%,80%]、（80%,100%]五个区间；充电时led灯在亮和灭之间闪烁，充满时5点全亮，无设备充电时为五点全灭；流程4，数据蓝牙传输和数据电线传输：在充电的同时，手持数据采集装置与数据桩进行蓝牙通讯，实现数据传输；流程5，关系设定、自动配对、关系共享：流程5.1手持数据采集装置首次对某支监测设备进行采集时，工作人员可以设定此支仪器的测点名称、位置、后期整编处理参数等信息，实现关系设定；流程5.2每次手持数据采集装置通过蓝牙将数据传输完毕后，手持数据采集装置会留下最后两次的采集数据，当下一次再次连接某支仪器时，手持数据采集装置通过对比历史两次数据和最新一次数据，实现最新数据的智能归类，归类方法如下：n支仪器的前两次测值分别为：a1、b1；a2、b2；a3、b3；…….；an、bn，可表示为ax，bx，x=1,……,n。当测量到某支仪器测值为cx时，计算匹配程度，依据极大似然规律，认为最新数据会沿着历史数据的变化方向，最有可能落在bx+(bx-ax)处，以ax，bx和bx+(bx-ax)/为三个点，建立正态分布概率密度分布，分为正向和负向两情况，得到cx和n支仪器历史数据的匹配程度；当操作人员通过手持数据采集装置获得数据后，在手持数据采集装置上，显示屏按照匹配程度，从大到小从第二行开始显示各支仪器名称，第一行显示为新建仪器；操作人员通过手持数据采集装置的上下按键选择某一行，建立监测数据和仪器名称、参数等信息的自动配对；流程5.3，当多台手持数据采集装置将数据传输给数据桩后，数据桩将关系设定或自动配对信息汇总，当某台手持数据采集装置缺少某几支仪器的关系信息时，数据桩将这些信息传输回手持数据采集装置中，当某台手持数据采集装置首次采集遇到一支新的仪器，同时此支新的仪器被其他手持数据采集装置采集过数据，通过关系共享，避免了重新设定，提高了效率；流程五，分析中心分析：数据桩和分析中心通过内置的电力猫模块和电线进行数据传输，数据整编处理、语音通讯，发送警报。有益效果：针对传统监测采集设备需要用插座充电或换电池提供电能，复杂、缺少便捷性、充电不安全、数据信息管理不智能的问题，本技术通过无线充电方法，使得的充电过程避免了电源接口外露，在潮湿环境下造成的危险性；充电只需要将设备放置在充电桩上，在地下工程的黑暗或阴暗环境下也便于操作；针对传统地下工程由于位于封闭空间，数据传输需要单独设置线路的问题，采用电力猫模块实现了电力和信号的共同传输，提高了传输效率，降低了成本；通过智能化的关系设定和共享，实现了新数据的智能归类；将多种技术结合，用于地下工程施工期监测数据采集，能提高数据采集传输的效率、智能性及采集系统的稳定性。附图说明图1为一种地下工程施工期无线传输测量系统布置示意图。图2为数据桩和手持数据采集装置的充电时放置位置示意图。图3为传输测量过程示意图。图4为监测数据的概率密度分布示意图（正向）。图5为监测数据的概率密度分布示意图（负向）。具体实施方式下面结合附图对本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下工程施工期无线传输测量系统，包括手持数据采集装置、数据桩、电线、数据中心；手持数据采集装置放置在数据桩上的充电区域，实现微距离无线充电和蓝牙数据传输；数据桩固定在地下工程洞室或隧洞的交汇点，通过电线连接地下工程外部地面的数据中心，实现数据传输和获取电能的作用；所述的数据桩包括电能发射模块、蓝牙模块、电力猫模块、外部保护壳；电力猫模块通过电力线通信技术(PLC)将数据桩收集的监测数据通过电线传输到地面上的数据中心；电能发射模块接受电线的电能，通过微距离无线充电技术实现给手持数据采集装置充电的功能。

【技术特征摘要】
1.一种地下工程施工期无线传输测量系统，包括手持数据采集装置、数据桩、电线、数据中心；手持数据采集装置放置在数据桩上的充电区域，实现微距离无线充电和蓝牙数据传输；数据桩固定在地下工程洞室或隧洞的交汇点，通过电线连接地下工程外部地面的数据中心，实现数据传输和获取电能的作用；所述的数据桩包括电能发射模块、蓝牙模块、电力猫模块、外部保护壳；电力猫模块通过电力线通信技术(PLC)将数据桩收集的监测数据通过电线传输到地面上的数据中心；电能发射模块接受电线的电能，通过微距离无线充电技术实现给手持数据采集装置充电的功能。2.根据权利要求1所述的一种地下工程施工期无线传输测量系统，其特征在于，所述的手持数据采集装置包括接线柱、采集模块、电源模块、电能接收模块、蓝牙模块；接线柱、电源模块、电能接收模块、蓝牙模块与采集模块连接，受采集模块控制；采集数据时，操作人员将临时埋设的监测设备接线连接接线柱，通过采集模块控制，采集数据，并进行临时存储；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，何勇军，范光亚，徐海峰，李卓，王海军，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：新型
国别省市：江苏,32