一种基桩质量在线监测方法及系统与流程

1.本发明涉及工程质量管控技术领域，具体的，涉及一种基桩质量在线监测方法及系统。


背景技术：

2.基础工程是输变电工程土建部分的重点，其质量的好坏直接关系到主体结构的正常使用与安全。基础工程属隐蔽工程，其监管和检查难度较大，一旦发生事故，加固处理难度较高。输变电工程建设有明显的行业特点，特别是输电线路工程，线路距离长、跨越区域广、沿途地形地貌和地质条件差异大、岩土体力学性质变化多样且复杂，施工现场分散且受地形、地质、运输条件等限制和影响，大型施工设备和机具难以进入施工现场，基础施工质量可控性差，施工和监管难度大，土建质量问题时有发生，甚至有偷工减料现象，如果不能及时查处并采取补救措施，将会对整个工程造成不可估量的损失。
3.输变电工程采取专业分包方式，现有质监体系已不能满足本质安全要求，施工单位“以包代管”、监理单位“形同虚设”、业主管理“层层衰减”、分包队伍“散兵作战”等问题突出，基础施工质量管控措施实施困难，基建安全形势面临严峻挑战。当前，电力土建质量检测业务市场化，从业单位水平参差不齐，虚假报告现象大量存在，第三方检测作为基础工程验收的重要环节，其功能也大打折扣。针对当前安全形势，有必要加强基础质量管控关键技术研究应用，以技术手段促进输变电工程土建质量提升，确保工程本质安全。
4.第三方质量检测作为现有质量管控体系的重要一环，其作用的发挥至关重要，如何保证其独立性和质量检测水平是关键；声波透射法是目前最先进、最可靠的基础质量无损检测方法。基础施工时预埋声测管，在声测管之间发射并接收声波，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，判定桩身缺陷的位置、范围和程度。声波透射法检测时不受桩径、桩长以及地质条件的影响，仪器设备携带相对方便，可在山区各种复杂地形条件下使用。然而，在信息采集、传输以及存储管理的各个环节，其信息被篡改、拦截以及泄露的风险依然存在，如果构建全方位的基础质量管控系统和管控方法是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基桩质量在线监测方法及系统，以声波透射法为核心，通过信息安全传输技术对检测设备采集的数据进行安全管控，可实时跟踪检测过程，实时上传检测数据并对检测数据进行加密，防止信息在数据采集、传输管控等环节被篡改、窃取或泄露，确保数据真实性和可溯源性。
6.为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种基桩质量在线监测方法，包括如下步骤：s1、基桩检测终端与主站管控平台建立通信连接并进行检测前的信息交互；s2、基桩检测终端获取目标基桩的地理位置信息、摄像装置采集的勘测现场的目
标图像信息以及基桩检测传感器实时采集的塔基不同部位的状态数据存储至第一存储单元中；图像分割单元将目标图像信息g任意尺寸分割成i份，记录分割编号，记：g＝[g1,g 2
,
···gi
]，将每一次采集的不同部位的状态数据、地理位置信息以及分割后的片段图像数据进行数据组合后打包成第一数据块；s3、加密模块采用第一加密算法对第一报文信息进行加密得到第一加密数据块p1，通过非对称加密技术对第一加密数据块p1进行加密得到第二加密数据块p2，将第二加密数据块p2通过通讯模块发送至主站管控平台；s4、主站管控平台依次获取第二加密数据块p2，对第二加密数据块p2进行二重解密，得到基桩不同部位的原始状态数据、地理位置信息和片段图像数据；通过图像拼接单元对片段图像数据进行拼接还原成目标图像信息；与原始目标图像信息进行比对判别，判定原始状态数据的可靠性。
[0007]
本方案中，基桩检测终端与主站管控平台建立连接后，通过将现场任意图像发送至主站管控平台进行备案建档，获取检测启动指令，每采集一个部位的数据，即通过加密模块进行加密后传输至主站管控平台，其中用于第一加密算法的随机数是通过主站管控平台的随机数生成器35产生，通过对打包数据进行加密和解密，得到包含不同部位的状态数据、地理位置信息以及分割后的片段图像数据的第一数据块，提取第一数据块中的片段图像数据进行拼接还原成目标图像信息；与原始目标图像信息进行比对判别，判定原始状态数据的可靠性；该方法通过对每一次采集的数据加密和解密，保证了数据的真实性，不断的通过加密和解密获取碎片化的原始数据，对碎片化的原始数据进行重组和验证，确保数据的无篡改性和可追溯性，即使单条信息被泄露和篡改，也可以被后期的图像比对环节检测出来，进一步保证采集数据的安全性和可靠性；其中，采用现场图像数据作为数据验证的手段，保证了验证手段的随机性和唯一性。
[0008]
s1，包括如下步骤：s11、基桩检测终端将摄像装置采集的勘测现场的目标图像信息发送至主站管控平台存储在第二存储单元进行备份建档，主站管控平台收到目标图像信息后，向对应的基桩检测终端发送开始检测指令，基桩检测终端收到检测指令后开始控制基桩检测传感器执行基桩检测操作；s12、主站管控平台通过随机数生成器生成i个任意二进制随机数l，记：l＝[l1,l2,
···
,li]；按位存储在第二存储单元中，基桩检测终端根据分割后的图像编号依次获取对应位上的随机数li。
[0009]
s2中，第一数据块的生成包括如下步骤：s21、基桩检测传感器每获取一个塔基不同部位的状态数据立即导入第一存储单元中进行锁存，第一存储单元按位存储有i组状态数据；记做d＝[d1,d2,
···
,di]；s22、第一存储单元按位存储有i组片段图像数据，记做记：g＝[g1,g 2
,
···gi
]；s23、gps传感器获取当前检测目标的地理位置信息d并存储第一存储单元中；s24、加密模块按位依次获取状态数据和对应位上的片段图像数据以及地理位置信息d进行组合得到第一数据s25、将每一次采集的不同部位的状态数据、地理位置信息以及分割后的片段图像数据进行数据组合后打包成第一数据块，其中，第一数据块包括有表征片段图像数据编号的标识符。
[0010]
s3中，加密模块采用第一加密算法对第一报文信息进行加密得到第一加密数据块包括如下步骤：s31、基桩检测终端与主站管控进行信息交互；加密模块根据第一数据块的标识符获取第二存储单元对应位上的二进制随机数li；s31、加密模块中的转码单元将第一数据块转码成二进制数据流h，将二进制数据流h分别与进制随机li数按位进行异或运算得到第一加密数据块p1；其中h＝[h1,h2,
···
，hi]；p1＝[(l1⊕
h1),(l2⊕
h3),
···
，(li⊕hi
)]。
[0011]
s4包括如下步骤：s41、主站管控平台中的解密模块通过非对称解密技术对第二加密数据块p2进行解密后，得到第一加密数据块p1；s42、解密模块按标识符对应的编号依次调取第二存储单元中对应存储位上的二进制随机数l进行异或运算，得到二进制数据流h＝[h1,h2,
···
，hi]；s43、解密模块中的译码单元将二进制数据流h还原成表征状态数据、地理位置信息以及片段图像数据的数据结构；s44、图像拼接单元提取数据结构中的片段图像数据，按分割编号对图像按顺序进行拼接得到完整的目标图像数据；通过图像比对单元将得到的目标图像数据与原始目标图像数据进行比对，根据图像的对比度判定第一数据块的数据是否可靠。
[0012]
一种基桩质量在线监测系统，包括有：基桩检测终端、gps定位传感器、摄像装置、基桩检测传感器、主站管控平台；基桩检测传感器用于伸入声测管获取基桩不同部位的状态数据，与基桩检测终端电连接；gps定位传感器用于获取当前待检测基桩的地理位置信息，与基桩检测终端电连接；摄像装置用于拍摄勘测现场的目标图像，与基桩检测终端电连接；基桩检测传感器用户对获取的状态数据进行处理、与主站管控平台建立通信；主站管控平台用于对勘测现场数据进行采集和管控；主站管控平台包括有随机数生成器，用于生成与检测点个数相同的二进制随机数l。
[0013]
作为优选，所述基桩检测终端包括有第一存储单元、图像分割单元、加密模块以及通讯模块；所述第一存储单元存储有gps定位传感器采集的地理坐标数据、基桩检测传感器采集的基桩不同部位的状态数据以及摄像装置获取的目标图像数据；图像分割单元获取第一存储单元中存储的目标图像数据，并对目标图像数据进行分割后按位存储至第一存储单元中，分割数量与基桩检测传感器采集点数量相同；加密模块用于对状态数据、地理位置信息以及片段图像数据构成的第一数据块进行一层加密得到第一加密数据块p1，第一加密数据块p1与地理坐标数据通过非对称加密手段进行二层加密得到第二加密数据块p2；加密模块设置有图像转码单元，图像转码单元将状态数据、地理位置信息以及片段图像数据构成的数据结构转码成二进制数据流；通讯模块实现基桩检测终端与主站管控平台进行数据交互。
[0014]
作为优选，主站管控平台包括有第二存储单元、图像拼接单元、解密模块以及图像
比对单元；第二存储单元存储有第二加密数据块p2和目标图像以及二进制随机数l；解密模块通过非对称解密手段对获取的第二加密数据块p2进行解密，得到第一加密数据块p1；解密模块中的译码单元将二进制数据流h还原成表征状态数据、地理位置信息以及片段图像数据的数据结构；图像拼接单元提取数据结构中的片段图像数据，按分割编号对图像按顺序进行拼接得到完整的目标图像数据；图像比对单元将得到的目标图像数据与原始目标图像数据进行比对，根据图像的对比度判定第一数据块的数据是否可靠。
[0015]
作为优选，图像比对单元采用直方图法或者结构相似性度量法对图像的相似度进行评判。
[0016]
其中直方图法的技术思想是：有两幅图像patch(当然也可是整幅图像)，分别计算两幅图像的直方图，并将直方图进行归一化，然后按照某种距离度量的标准进行相似度的测量。
[0017]
本发明的有益效果：本发明以声波透射法为核心，通过信息安全传输技术对检测设备采集的数据进行安全管控，可实时跟踪检测过程，通过对每一次采集的数据加密和解密，保证了数据的真实性，不断的通过加密和解密获取碎片化的原始数据，对碎片化的原始数据进行重组和验证，确保数据的无篡改性和可追溯性，即使单条信息被泄露和篡改，也可以被后期的图像比对环节检测出来，进一步保证采集数据的安全性和可靠性。
附图说明
[0018]
图1为本发明的一种基桩质量在线监测方法的流程图。
[0019]
图2为本发明的一种基桩质量在线监测系统的结构示意图。
[0020]
图中标记说明：11-gps定位传感器、12-摄像装置、13-基桩检测传感器、2-基桩检测终端、21-第一存储单元、22-图像分割单元、23-加密模块、24-通讯模块、3-主站管控平台、31-第二存储单元、32-图像拼接单元、33-解密模块、34-图像比对单元、35-随机数生成器。
具体实施方式
[0021]
为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，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，都属于本发明保护的范围。
[0022]
实施例：如图1所示，一种基桩质量在线监测方法的流程图，包括如下步骤：s1、基桩检测终端2与主站管控平台3建立通信连接并进行检测前的信息交互；包括如下子步骤：s11、基桩检测终端2将摄像装置12采集的勘测现场的目标图像信息发送至主站管控平台3存储在第二存储单元31进行备份建档，主站管控平台3收到目标图像信息后，向对
应的基桩检测终端2发送开始检测指令，基桩检测终端2收到检测指令后开始控制基桩检测传感器13执行基桩检测操作；s12、主站管控平台3通过随机数生成器35生成i个任意二进制随机数l，记：l＝[l1,l2,
···
,li]；按位存储在第二存储单元31中，基桩检测终端2根据分割后的图像编号依次获取对应位上的随机数li。
[0023]
s2、基桩检测终端2获取主站管控平台3的检测开启指令，开始对塔基不同部位的状态数据进行采集和处理；基桩检测终端2获取目标基桩的地理位置信息、摄像装置12采集的勘测现场的目标图像信息以及基桩检测传感器13实时采集的塔基不同部位的状态数据存储至第一存储单元21中；图像分割单元22将目标图像信息g任意尺寸分割成i份，记录分割编号，记：g＝[g1,g 2
,
···gi
]，将每一次采集的不同部位的状态数据、地理位置信息以及分割后的片段图像数据进行数据组合后打包成第一数据块。
[0024]
其中，第一数据块的生成包括如下子步骤：s21、基桩检测传感器13每获取一个塔基不同部位的状态数据立即导入第一存储单元21中进行锁存，第一存储单元21按位存储有i组状态数据；记做d＝[d1,d2,
···
,di]；s22、第一存储单元21按位存储有i组片段图像数据，记做记：g＝[g1,g 2
,
···gi
]；s23、gps传感器获取当前检测目标的地理位置信息d并存储第一存储单元21中；s24、加密模块23按位依次获取状态数据和对应位上的片段图像数据以及地理位置信息d进行组合得到第一数据；s25、将每一次采集的不同部位的状态数据、地理位置信息以及分割后的片段图像数据进行数据组合后打包成第一数据块，其中，第一数据块包括有表征片段图像数据编号的标识符。
[0025]
s3、基桩检测终端2对采集的数据进行二重加密后打包发送至主站管控平台3；加密模块23采用第一加密算法对第一报文信息进行加密得到第一加密数据块p1，通过非对称加密技术对第一加密数据块p1进行加密得到第二加密数据块p2，将第二加密数据块p2通过通讯模块24发送至主站管控平台3。
[0026]
加密模块23采用第一加密算法对第一报文信息进行加密得到第一加密数据块包括如下步骤：s31、基桩检测终端2与主站管控进行信息交互；加密模块23根据第一数据块的标识符获取第二存储单元31对应位上的二进制随机数li；s31、加密模块23中的转码单元将第一数据块转码成二进制数据流h，将二进制数据流h分别与进制随机li数按位进行异或运算得到第一加密数据块p1；其中h＝[h1,h2,
···
，hi]；p1＝[(l1⊕
h1),(l2⊕
h3),
···
，(li⊕hi
)]。
[0027]
s4、主站管控平台3对二重加密信息进行解密，得到碎片化的原始片段图像数据，通过图像拼接技术对原始片段图像数据进行拼接，与原始图像进行对比，判定原始状态数据的可靠性；依次获取第二加密数据块p2，对第二加密数据块p2进行二重解密，得到基桩不同部位的原始状态数据、地理位置信息和片段图像数据；通过图像拼接单元32对片段图像数
据进行拼接还原成目标图像信息；与原始目标图像信息进行比对判别，判定原始状态数据的可靠性。
[0028]
s4包括如下子步骤：s41、主站管控平台3中的解密模块33通过非对称解密技术对第二加密数据块p2进行解密后，得到第一加密数据块p1；s42、解密模块33按标识符对应的编号依次调取第二存储单元31中对应存储位上的二进制随机数l进行异或运算，得到二进制数据流h＝[h1,h2,
···
，hi]；s43、解密模块33中的译码单元将二进制数据流h还原成表征状态数据、地理位置信息以及片段图像数据的数据结构；s44、图像拼接单元32提取数据结构中的片段图像数据，按分割编号对图像按顺序进行拼接得到完整的目标图像数据；通过图像比对单元34将得到的目标图像数据与原始目标图像数据进行比对，根据图像的对比度判定第一数据块的数据是否可靠。
[0029]
本实施例拥有的技术效果是：基桩检测终端2与主站管控平台3建立连接后，通过将现场任意图像发送至主站管控平台3进行备案建档，获取检测启动指令，每采集一个部位的数据，即通过加密模块23进行加密后传输至主站管控平台3，其中用于第一加密算法的随机数是通过主站管控平台3的随机数生成器35产生，通过对打包数据进行加密和解密，得到包含不同部位的状态数据、地理位置信息以及分割后的片段图像数据的第一数据块，提取第一数据块中的片段图像数据进行拼接还原成目标图像信息；与原始目标图像信息进行比对判别，判定原始状态数据的可靠性；该方法通过对每一次采集的数据加密和解密，保证了数据的真实性，不断的通过加密和解密获取碎片化的原始数据，对碎片化的原始数据进行重组和验证，确保数据的无篡改性和可追溯性，即使单条信息被泄露和篡改，也可以被后期的图像比对环节检测出来，进一步保证采集数据的安全性和可靠性。
[0030]
如图2所示，一种基桩质量在线监测系统的结构示意图，由基桩检测终端2、gps定位传感器11、摄像装置12、基桩检测传感器13、主站管控平台3组成；基桩检测传感器13用于伸入声测管获取基桩不同部位的状态数据，与基桩检测终端2电连接；gps定位传感器11用于获取当前待检测基桩的地理位置信息，与基桩检测终端2电连接；摄像装置12用于拍摄勘测现场的目标图像，与基桩检测终端2电连接；基桩检测传感器13用户对获取的状态数据进行处理、与主站管控平台3建立通信；主站管控平台3用于对勘测现场数据进行采集和管控；主站管控平台3包括有随机数生成器35，用于生成与检测点个数相同的二进制随机数l。
[0031]
所述基桩检测终端2包括有第一存储单元21、图像分割单元22、加密模块23以及通讯模块24；所述第一存储单元21存储有gps定位传感器11采集的地理坐标数据、基桩检测传感器13采集的基桩不同部位的状态数据以及摄像装置12获取的目标图像数据；图像分割单元22获取第一存储单元21中存储的目标图像数据，并对目标图像数据进行分割后按位存储至第一存储单元21中，分割数量与基桩检测传感器13采集点数量相同；加密模块23用于对状态数据、地理位置信息以及片段图像数据构成的第一数据块
进行一层加密得到第一加密数据块p1，第一加密数据块p1与地理坐标数据通过非对称加密手段进行二层加密得到第二加密数据块p2；加密模块23设置有图像转码单元，图像转码单元将状态数据、地理位置信息以及片段图像数据构成的数据结构转码成二进制数据流；通讯模块24实现基桩检测终端2与主站管控平台3进行数据交互。
[0032]
主站管控平台3包括有第二存储单元31、图像拼接单元32、解密模块33以及图像比对单元34；第二存储单元31存储有第二加密数据块p2和目标图像以及二进制随机数l；解密模块33通过非对称解密手段对获取的第二加密数据块p2进行解密，得到第一加密数据块p1；解密模块33中的译码单元将二进制数据流h还原成表征状态数据、地理位置信息以及片段图像数据的数据结构；图像拼接单元32提取数据结构中的片段图像数据，按分割编号对图像按顺序进行拼接得到完整的目标图像数据；图像比对单元34将得到的目标图像数据与原始目标图像数据进行比对，根据图像的对比度判定第一数据块的数据是否可靠。
[0033]
图像比对单元34采用直方图法或者结构相似性度量法对图像的相似度进行评判；其中直方图法的技术思想是：有两幅图像patch(当然也可是整幅图像)，分别计算两幅图像的直方图，并将直方图进行归一化，然后按照某种距离度量的标准进行相似度的测量。
[0034]
以上所述之具体实施方式为本发明一种基桩质量在线监测方法及系统的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。