一种高精度地铁联络通道三维温度监测系统的制作方法

1.本发明属于建筑施工环境检测领域，具体涉及一种高精度地铁联络通道三维温度监测方法及系统。


背景技术：

2.随着国内基础建设大力发展，轨道交通的建设速率在国家经济发展中起到了一定的影响，冻结式温度检测技术是常用的温度检测手段，但很多检测技术都依赖人工，数据处理分析也过于依赖人工经验，导致效率低下，影响工期，因此提高建设效率，缩短建设工期，是轨道交通建设中首要解决的问题，为了施工安全，及时定位系统中各组件的故障，减少故障时间，提高建设效率成为目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种高精度地铁联络通道三维温度监测系统，可直观观测项目进程，及时定位系统故障点，给出项目预计完工周期，提高施工效率。本发明是通过以下技术方案实现的：
4.提供一种高精度地铁联络通道三维温度监测系统，其特征在于：至少包括；预装三维温度智能检测系统终端软件的服务器以及显示装置；
5.所述终端软件可实时显示多路通道的温度数据，可实时切换查看任意一个通道测温点的曲线，并支持测温点数据下载及上传，并通过可视化仿真软件实时展现被检测场景内温度测点布设位置、测温孔布线情况，同时展现出该三维温度场的冷冻效果，并依据冷冻效果，通过数据分析进行数据拟合，给出预估冷冻工期。
6.所述终端软件可实时显示各通道测温点以及环境的湿度数据，对施工现场的冷冻工期进行预测，同步在界面显示预测结果。
7.其中，冷冻工期预测中，通过冻结孔个数n、测温点平均温度w、平均湿度s、岩土颗粒度d、待冻结空间面积a作为输入影响因子，收集以往工程样本数据，并统计不同条件下的满足开挖条件所用冻结时间t,一般的开挖条件为无砂、水涌出现象，联络通道洞门中心施工探孔盐水温度控制在-25至-28℃之间，冻结厚度至少为2m。在冻结孔直径一定有标准的取值，采样孔径均为127mm,每个冷冻孔均标准冷冻量。通过对收集样本进行数据的拟合，本技术具体采用最小二乘法进行，得到冻结工期预测函数t。
8.从最小二乘法原理可知，要满足均方误差最小条件，使均方误差δ＝∑(t
预测-t
实际
)2最小。
9.求解得到预测函数t为：
10.其中ξ为修正系数，取值为-0.8。温度和湿度参数w和s由上述各测点传感器测得值求平均值，空间空间面积a、岩石颗粒度d均可测量取样得到。
最小。
26.求解得到预测函数t为：
27.其中ξ为修正系数，取值为-0.8。温度和湿度参数w和s由上述各测点传感器测得值求平均值，空间空间面积a、岩石颗粒度d均可测量取样得到。
28.所述温湿度采集主机可实时采集并通过内部数模转换模块处理温度传感器及湿度传感器采集的温度及湿度；
29.所述云端服务器可实现数据存取及预置的操作指令的下发。
30.进一步地，所述系统启动包括如下步骤，首先对系统组件上电启动，启动三维温度智能检测终端后，输入用户名及密码；
31.用户根据权限不同，分配不同操作权限，所述权限包括读取数据，下载数据，启动施工检测；
32.进一步地，若获得启动施工检测权限后，应首先进行启动自检功能，若检测到温度湿度采集主机启动异常，则断开其他组件电源，并直接导出故障数据，建立故障模型，分析故障原因；
33.进一步地，若检测到温度传感器及湿度传感器采集故障，则断开温度传感器及湿度传感器供电，并导出故障数据定位故障点；
34.最后，若自检成功，则开始进行项目施工检测。
35.与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用三维温度场智能检测终端及检测系统，对冷冻现场达90个点进行实时分析、建表、建模可利用三维温度场的可视效果，通过温度及湿度数据进行分析处理，该三维模型及数据分析结果可直观的用于评估冷冻的周期预测，更好匹配施工进度要求，提高施工精确度进而提高施工效率。
附图说明
36.图1高精度地铁联络通道中智能检测终端菜单界面示意图。
37.图2高精度地铁联络通道中智能检测终端测点布设界面示意图。
38.图3高精度地铁联络通道中智能检测终端人机交互功能界面示意图。
39.图4高精度地铁联络通道中人机交互终端界面三维模型及曲线示意图。
40.图5高精度地铁联络通道中智能检测终端系统配置界面示意图。
41.图6高精度地铁联络通道中三维温度智能检测系统示意图。
具体实施方式
42.下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
43.本发明提供一种高精度地铁联络通道三维温度监测系统，该终端至少包含预装三维温度智能检测系统终端软件的服务器以及显示装置，智能软件可以实现以下功能：测点布设、人机交互、专家诊断、系统配置。如图1所示，启动该系统首先进入用户登录界面，具体的，用户登录时，系统已预先分配不同用户的权限等级，如管理员，数据处理员等，现场工作人员，管理员具有系统最高权限，可读取所有数据，并可以后台修改该系统功能，进行系统
更新等操作，数据处理员尽可下载系统检测数据；现场工作人员权限除修改、更新系统功能外所有权限。
44.参考图2，测点布设包括右线布设和左线布设两部分，分别展现出联络通道测温孔布线情况以及测温点的布设位置，并且根据现场工况不同，左线及右线中测温点的布设可对称布设或非对称布设，为了采集温度的充分性及可靠性，每线测温点布设数量不少于96，其中可设置冗余的传感器，用于克服传感器故障，方便设备维修，减少维修时间。在设置温度传感器同时，可依据现场环境设置相同数量或不同数量的湿度传感器，所述终端软件可实时显示多路通道的温度、湿度数据，可实时切换查看任意一个通道测试点的曲线。
45.如图3所示，终端软件人机交互界面示出，数据采集通道可设置为a、b、c、d四个通道，而温度湿度的采集需要相应的智能温度采集设备，优选的硬件设计，该设备包含温度采集模块，通过嵌入式设计，采用dsp主控芯片和ad转换器对采集到的温度和湿度模拟信号转换为数字信号。温度采集模块相应的设置通道a、通道b、通道c、通道d四部分，a、b、c、d各通道都能同时支持24路以上的采集通道，该模块与温度、湿度传感器连接，通过主机对数字传感器信号进行采集、分析、存储、处理，并将温度、湿度数据通过网络传送给检测终端，并由终端软件再一次进行分析处理，并通过可视化仿真软件实时展现被检测场景内温度测点布设位置、测温孔布线情况，同时展现出该三维温度场的冷冻效果，并依据冷冻效果，通过数据分析进行数据拟合，给出预估冷冻工期。
46.所述终端软件可实时显示各通道测温点以及环境的湿度数据，对施工现场的冷冻工期进行预测，同步在界面显示预测结果。
47.其中，冷冻工期预测中，通过冻结孔个数n、测温点平均温度w、平均湿度s、岩土颗粒度d、待冻结空间面积a作为输入影响因子，收集以往工程样本数据，并统计不同条件下的满足开挖条件所用冻结时间t,一般的开挖条件为无砂、水涌出现象，联络通道洞门中心施工探孔盐水温度控制在-25至-28℃之间，冻结厚度至少为2m。在冻结孔直径一定有标准的取值，采样孔径均为127mm,每个冷冻孔均标准冷冻量。通过对收集样本进行数据的拟合，本技术具体采用最小二乘法进行，得到冻结工期预测函数t。
48.从最小二乘法原理可知，要满足均方误差最小条件，使均方误差δ＝∑(t
预测-t
实际
)2最小。
49.求解得到预测函数t为：
50.其中ξ为修正系数，取值为-0.8。温度和湿度参数w和s由上述各测点传感器测得值求平均值，空间空间面积a、岩石颗粒度d均可测量取样得到。
51.由此得到预估冷冻工期可根据实际情况进行参数调整，更好的配合项目施工进度的调控，为高效的完成项目任务提供更直观可靠的依据；由图4所示，检测终端界面可直观展现出由数据处理软件处理检测数据后形成的三维模型和曲线，并能直接得到工期，方便项目人员观察。所述数据处理软件为专业数学处理软件，如matlab，可视化仿真软件采用simulink。
52.进一步地，通过采集到的数据预测冻结工期，所述数据包括温度数据及湿度数据，其中环境湿度数据可以提供各测温点的环境湿度，用以进一步优化测温点环境数据，当湿
度较大时则同时表示土层冻结环境更优，湿度较低，若低于一定阈值，可提示当前测温点冻结状况易冻结不良，由此预估冻结工期更加精确，为提高施工效率提供更好的保障。
53.进一步地，人机交互中的数据查看模式支持选择用途及通道，数据下载功能在用途功能限定下可下载不同功能数据，所述数据的格式为excel、html、blob、text、jpg中的一种或多种，并依据与所述用途预先匹配的存储路径保存至检测终端，并实时上传至云端服务器，所述用途为盐水温度、土层温度、环境温度、土层湿度、环境湿度。
54.所述终端软件还包括专家诊断功能，所述专家诊断功能至少包含温度诊断、湿度诊断，温度诊断实现不同功能区温度异常判断，湿度诊断可依据用途实现不同功能区湿度异常，当各测温点及其所处的环境的温度及湿度超过预设理想温度及湿度阈值，则专家诊断系统则生成诊断日志并依据与所述用途预先匹配的存储路径保存至检测终端，并在用户使用界面提示异常。
55.如图5所示，该终端软件还包括系统配置，包括项目名称、区段名称、线间距值、埋深数据及土层数据、修改选项。
56.另外该终端软件具有系统自检功能，当用户点击系统自检，系统进入自检模式，待自检完成后自动保存自检数据，数据保存至预置路径，并同时上传至云端服务器。自检功能能够在系统上电后第一时间检测组成系统的各个环节是否出现硬件故障，当出现故障时，会及时提醒施工人员采取补救措施，如采用冗余组件进行施工或者及时进行断电排故，该功能可避免因硬件故障导致施工停滞，提高施工效率，保障施工安全。
57.本发明还提供一种三维温度智能检测系统，如图6所示，该系统至少包括三维温度智能检测终端1、温湿度采集主机2、温度传感器3、湿度传感器4、云端服务器5，所述三维温度智能检测终端1预装三维温度智能检测系统终端软件，所述终端软件可实时显示多路通道的温度数据，可实时切换查看任意一个通道测温点的曲线，并支持测温点数据下载及上传，并通过可视化仿真软件实时展现被检测场景内温度测点布设位置、测温孔布线情况，同时展现出该三维温度场的冷冻效果，并依据冷冻效果，通过数据分析及数据拟合预估冷冻工期；温湿度采集主机2可实时采集并通过内部数模转换模块处理温度传感器3及湿度传感器4采集的温度及湿度；所述云端服务器5可实现数据存及预置的操作指令的下发。
58.进一步地，所述系统启动包括如下步骤：首先对系统组件上电启动，启动三维温度智能检测终端后，输入用户名及密码；用户根据权限不同，分配不同操作权限，该权限包括读取数据，下载数据，启动施工检测；
59.若获得启动施工检测权限后，首先进行启动自检功能，若检测到温度湿度采集主机2启动异常，则断开其他组件电源，并分析故障原因；
60.若检测到温度传感器3及湿度传感器4采集故障，则断开温度传感器3及湿度传感器4供电，并导出故障数据定位故障点；
61.若自检成功，则开始进行项目施工实时检测。
62.综上所述本发明有效克服了现有技术中的种种缺点，具有广泛的商业利用价值。
63.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，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发明的限制。
65.最后应说明的是，上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。