一种基于物联网的三维可视化大数据监控和预警系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于物联网的三维可视化大数据监控和预警系统，该系统包括：系统底层架构单元和智能预警管控单元，所述底层架构模块包括：用户层模块、客户端层模块、服务层模块、数据层模块；所述客户端层模块基于三维场景模型构建，并为用户提供智能预警管控单元的前端视图、界面和三维场景电子地图的展现；所述服务层模块包括服务器、数据接收解析模块以及数据库；智能预警管控单元包括场景切换模块、工程概况模块、进度信息模块、预警推送模块、三维场景模块、数据采集模块。数据采集模块。数据采集模块。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的三维可视化大数据监控和预警系统


[0001]本专利技术属于大数据处理领域，具体涉及一种基于物联网的三维可视化大数据监控和预警系统。

技术介绍

[0002]随着国家经济和基础设施能力的不断提升，基建工程大规模发展，其中，地面基础设施建设、地下隧道采矿和挖掘等工程等等作为主要的基础设施的建设，更是呈现出明显的增长趋势。传统的施工过程仅仅依靠二维平面的超前地质预报、监测数据等信息，结合实际开挖过程中的地质描述，在现场及时作出决策，迅速改变施工方法或与业主、设计等单位研讨，调整支护结构，以适应地质条件的变化。
[0003]传统管理模式会导致如下问题：传统的地面基础设施建设、地下隧道采矿和挖掘等施工过程难以追根溯源、信息传递效率低下且易失真、工程中产生的海量的异构生产数据如地质数据等仍需人工进行统计、记录、分析、反馈、跟踪，并且无法通过直观的三维方式呈现，导致安全隐患增加、工作量与成本费用的大幅增加等问题。鉴于此，如何充分挖掘生产过程中的海量异构数据，实现有效的融合与联动，并能够通过三维可视化的方式进行展现是当前施工管理模式急需解决的诟病。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于物联网的三维可视化大数据监控和预警系统，该系统包括：系统底层架构单元和智能预警管控单元，所述底层架构模块包括：用户层模块、客户端层模块、服务层模块、数据层模块；所述客户端层模块基于三维场景模型构建，并为用户提供智能预警管控单元的前端视图、界面和三维场景电子地图的展现；
[0005]所述服务层模块包括服务器、数据接收解析模块以及数据库；
[0006]智能预警管控单元包括场景切换模块、工程概况模块、进度信息模块、预警推送模块、三维场景模块、数据采集模块；
[0007]所述数据采集模块用于实时采集所述现场采集设备的数据，将采集的数据实时在所述三维场景电子地图上显示预警和/或将预警发送给预警推送模块；
[0008]所述现场采集设备通过IOT通信接口设备、数据传输模块与数据采集模块连接；所述现场采集设备包括：通风监测模块、视频监控模块、人员和设备定位模块、
[0009]所述预警推送模块用于根据所述现场设备的数据生成并推送预警信息。
[0010]特别地，所述三维场景模型包括三维结构模型、三维地质模型、地理信息模型，以及倾斜摄影模型。
[0011]特别地，所述通风监测模块包括风速检测仪，设置于施工现场的作业面，实时获得现场的风速流量并预警；
[0012]所述视频监控模块包括摄像头、录像机,其设置于现场的重点施工区域或危险区域，用于采集实时监测画面；
[0013]所述人员和设备定位模块包括人员佩戴的定位标签和设备上安装的定位标签，用于实时检测人员和设备的定位及轨迹。
[0014]特别地，施工现场位于隧道内时，所述现场采集设备还包括：有毒有害气体监测模块、超员预警模块、安全步距模块、监控量测模块、超前地质预报模块。
[0015]特别地，所述有毒有害气体监测模块包括用于检测有毒有害气体浓度的传感器和数字显示报警箱；所述数字显示报警箱实时显示传感器数据，并安装有声光报警器；
[0016]所述超员预警模块包括：根据用户层模块设置的危险区域的电子围栏，根据所述危险区域的电子围栏区域，检测进入区域的人员数量和人员的具体位置；
[0017]所述安全步距模块用于施工工序之间安全距离监测，检测关联施工工序与机械设备的位置，并将施工工序与机械设备相关联；
[0018]监控量测模块全站仪、水准仪，用于对隧道内拱顶沉降、水平收敛进行监测和预警；
[0019]所述超前地质预报模块用于隧道实际施工过程中，对隧道内掌子面进行地质信息描述，探测掌子面前方不良地质信息。
[0020]特别地，所述数据采集模块实时采集所述现场采集设备的数据，并根据阈值区间生成两级预警。
[0021]特别地，其中所述场景切换模块用于根据工程的工点划分，在不同工点间之间切换，实现可视化监控和预警。
[0022]有益效果：
[0023](1)本专利技术以BIM+GIS技术，构建三维工程结构模型、工程地质模型、周边地理信息模型等，通过物联网技术集成定位装置、有害气体监测装置、通风监测装置、摄像头等设备生产数据，将隧道施工过程中安全管理动作信息进行存储、整合，通过数据库调用、处理数据。
[0024](2)本专利技术系统的功能充分基于项目一线实际需求，支持可视、动态、交互管理，做到线上线下结合与联动，增加预警系统的实用性、合理性，具体来说，考虑到现场各工点环境错综复杂及实际生产中一些不可控因素而设置了人员设备定位模块、掌子面超员预警模块、有毒有害气体监测模块、通风监测模块、视频监控模块等，并执行预警推送机制，指导施工。
[0025](3)本专利技术系统中设置红、黄两级预警阈值、机制，可对工程中出现的状况按照危急程度分级别展现，实现隧道安全预警智能管控。
[0026](4)本专利技术系统的原始数据来源，均出自现场施工工序中对应管理动作，统计分析现场安装的硬件设备，判断传输协议、数据类型、输出接口是否与底层平台相匹配，做到自动感知、采集、传输、分析，摒弃传统人工填报、手工记录，实现数据流动态管控。
[0027](5)本专利技术系统通过三维可视化地图的形式显示，且根据不同场景以可交互的方式进行切换呈现，高效全面对工程动态的管控。
附图说明
[0028]图1是本专利技术基于物联网的三维可视化大数据监控和预警系统的组成模块图；
[0029]图2是本专利技术基于物联网的三维可视化大数据监控和预警系统的功能模块图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述，本实施例中以对隧道内的工程为例，进行基于物联网的三维可视化大数据监控和预警系统的描述。
[0031]本专利技术提供了一种基于物联网的三维可视化大数据监控和预警系统，如图1所示，该系统包括：系统底层架构单元和智能预警管控单元，所述底层架构模块包括：用户层模块、客户端层模块、服务层模块、数据层模块；所述客户端层模块基于三维场景模型构建，并为用户提供智能预警管控单元的前端视图、界面和三维场景电子地图的展现；
[0032]用户层模块根据系统面向人群预先设定组织架构树匹配项目、人员关系，为集团、公司、项目部各业务管理人员用于安全、质量、进度、物料、技术等管理活动的分析和决策；客户端层主要为处理HTTP请求,将JSON参数转换为对象，并对请求进行身份验证，从而将其传输至客户端层各业务模块；服务层包括服务器、数据接收解析模块以及数据库。
[0033]其中客户端层模块用于通过前端语言和UI界面为用户展现系统内容，具体而言，UI界面架构的功能模块如图2所示，包括：
[0034]用户登录模块，主要用于用户登录，并根据预先设定的组织架构树匹配组织关系，自行选择项目登录。
[0035]首页模块包括工点选择、工程概况、进度信息、预警推送、三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的三维可视化大数据监控和预警系统，该系统包括：系统底层架构单元和智能预警管控单元，所述底层架构模块包括：用户层模块、客户端层模块、服务层模块、数据层模块；所述客户端层模块基于三维场景模型构建，并为用户提供智能预警管控单元的前端视图、界面和三维场景电子地图的展现；所述服务层模块包括服务器、数据接收解析模块以及数据库；智能预警管控单元包括场景切换模块、工程概况模块、进度信息模块、预警推送模块、三维场景模块、数据采集模块；所述数据采集模块用于实时采集所述现场采集设备的数据，将采集的数据实时在所述三维场景电子地图上显示预警和/或将预警发送给预警推送模块；所述现场采集设备通过IOT通信接口设备、数据传输模块与数据采集模块连接；所述现场采集设备包括：通风监测模块、视频监控模块、人员和设备定位模块、所述预警推送模块用于根据所述现场设备的数据生成并推送预警信息。2.如权利要求1所述的基于物联网的三维可视化大数据监控和预警系统，其特征在于，所述三维场景模型包括三维结构模型、三维地质模型、地理信息模型，以及倾斜摄影模型。3.如权利要求1
‑
2任意一项所述的基于物联网的三维可视化大数据监控和预警系统，其特征在于，所述通风监测模块包括风速检测仪，设置于施工现场的作业面，实时获得现场的风速流量并预警；所述视频监控模块包括摄像头、录像机，其设置于现场的重点施工区域或危险区域，用于采集实时监测画面；所述人员和设备定位模块包括人员佩戴的定位标签和设备上安...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔贤，张书国，贾锟，郝传志，王飞，刘彬，刘文琦，张宏博，徐锋，杨黎明，赵鹏鹏，
申请(专利权)人：中建铁投轨道交通建设有限公司中建工程产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：