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> 基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)
2019
編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：江蘇數(shù)鏈建筑科學(xué)研究院有限公司, 中國礦業(yè)大學(xué)
權(quán)利要求
1.基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于,所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集裝置、LoRa基站和BIM模型系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集裝置將采集到的數(shù)據(jù)通過LoRa基站傳輸至BIM模型系統(tǒng)，BIM模型系統(tǒng)與WEB端相連接，通過WEB端的網(wǎng)頁可視化端口，展示礦山建設(shè)與生產(chǎn)的輕量化三維模型；
所述數(shù)據(jù)采集裝置包括傳感器部分、MCU、無線傳輸模塊和外圍電路，所述傳感器部分采集監(jiān)測對象的信息，通過總線傳輸給MCU，所述MCU處理傳感器的數(shù)據(jù)，并控制無線傳輸模塊，將數(shù)據(jù)傳輸給WEB端；
所述數(shù)據(jù)采集裝置包括數(shù)據(jù)服務(wù)器，所述LoRa基站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)服務(wù)器中，WEB端通過訪問服務(wù)器定期更新傳感器信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述BIM模型系統(tǒng)包括三維可視化BIM模型模塊、傳感器數(shù)據(jù)讀取模塊、傳感器數(shù)據(jù)展示模塊和數(shù)據(jù)預(yù)警模塊，所述傳感器數(shù)據(jù)讀取模塊讀取到數(shù)據(jù)采集裝置傳輸來的數(shù)據(jù)后通過傳感器數(shù)據(jù)展示模塊傳輸至三維可視化BIM模型模塊，構(gòu)建礦山建設(shè)與生產(chǎn)的三維模型，再通過數(shù)據(jù)預(yù)警模塊監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)礦山變形等數(shù)據(jù)的自動化監(jiān)測和預(yù)警。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)預(yù)警模塊還包括監(jiān)控模塊，通過錄入數(shù)據(jù)信息到監(jiān)控模塊，監(jiān)控模塊在數(shù)據(jù)展示模塊中檢索，檢索到相符合的信息則將錄入數(shù)據(jù)信息與數(shù)據(jù)庫中信息進行捆綁，檢索不到相符合的信息則將錄入數(shù)據(jù)信息進行標記。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述WEB端包括預(yù)警端口，所述標記信息上傳到預(yù)警端口，通過彈窗進行提示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述LoRa基站支持LoRa無線通信協(xié)議、4G網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和TCP/IP協(xié)議，將LoRa數(shù)據(jù)采集的信息通過4G網(wǎng)絡(luò)或Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述無線傳輸模塊采用LoRa無線通信協(xié)議，核心發(fā)送頻率為450-500MHz。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：所述傳感器部分包括環(huán)境指標監(jiān)測傳感器、下井人員定位傳感器、設(shè)施設(shè)備監(jiān)測傳感器、環(huán)境指標監(jiān)測傳感器、井下物料數(shù)量傳感器以及井下機器智能視覺監(jiān)控傳感器，所述傳感器均通過LoRa信號實時上傳數(shù)據(jù)到BIM模型系統(tǒng)。
說明書
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電子信息技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)
目前，煤礦礦井已經(jīng)裝備了多達數(shù)十套現(xiàn)代化監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)的全過程監(jiān)控。但是，隨著監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)量的不斷增加，各種系統(tǒng)自成體系、相互獨立，沒有形成統(tǒng)一的信息集成、處理、共享和展示平臺的問題越來越突出；信息復(fù)雜繁多，需要分別處理相結(jié)合才能得到有效信息，管理起來較困難。另一方面，傳統(tǒng)的CAD施工圖紙復(fù)雜且繁多，可視化程度較低，項目預(yù)期施工不確定性因素較大，施工中產(chǎn)生的各種危害結(jié)果，無法做到預(yù)防。
BIM(建筑信息模型)它可以幫助實現(xiàn)建筑信息的集成，從建筑的設(shè)計、施工、運行直至建筑全壽命周期的終結(jié)，各種信息始終整合于一個三維模型信息數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計團隊、施工單位、設(shè)施運營部門和業(yè)主等各方人員可以基于BIM進行協(xié)同工作，有效提高工作效率、節(jié)省資源、降低成本、以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集裝置、LoRa基站和BIM模型系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集裝置將采集到的數(shù)據(jù)通過LoRa基站傳輸至BIM模型系統(tǒng)，BIM模型系統(tǒng)與WEB端相連接，通過WEB端的網(wǎng)頁可視化端口，展示礦山建設(shè)與生產(chǎn)的輕量化三維模型；
所述數(shù)據(jù)采集裝置包括傳感器部分、MCU、無線傳輸模塊和外圍電路，所述傳感器部分采集監(jiān)測對象的信息，通過總線傳輸給MCU，所述MCU處理傳感器的數(shù)據(jù)，并控制無線傳輸模塊，將數(shù)據(jù)傳輸給WEB端；
所述數(shù)據(jù)采集裝置包括數(shù)據(jù)服務(wù)器，所述LoRa基站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)服務(wù)器中，WEB端通過訪問服務(wù)器定期更新傳感器信息。
進一步地，所述BIM模型系統(tǒng)包括三維可視化BIM模型模塊、傳感器數(shù)據(jù)讀取模塊、傳感器數(shù)據(jù)展示模塊和數(shù)據(jù)預(yù)警模塊，所述傳感器數(shù)據(jù)讀取模塊讀取到數(shù)據(jù)采集裝置傳輸來的數(shù)據(jù)后通過傳感器數(shù)據(jù)展示模塊傳輸至三維可視化BIM模型模塊，構(gòu)建礦山建設(shè)與生產(chǎn)的三維模型，再通過數(shù)據(jù)預(yù)警模塊監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)礦山變形等數(shù)據(jù)的自動化監(jiān)測和預(yù)警。
進一步地，所述數(shù)據(jù)預(yù)警模塊還包括監(jiān)控模塊，通過錄入數(shù)據(jù)信息到監(jiān)控模塊，監(jiān)控模塊在數(shù)據(jù)展示模塊中檢索，檢索到相符合的信息則將錄入數(shù)據(jù)信息與數(shù)據(jù)庫中信息進行捆綁，檢索不到相符合的信息則將錄入數(shù)據(jù)信息進行標記。
進一步地，所述WEB端包括預(yù)警端口，所述標記信息上傳到預(yù)警端口，通過彈窗進行提示。
進一步地，所述LoRa基站支持LoRa無線通信協(xié)議、4G網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和TCP/IP協(xié)議，將LoRa數(shù)據(jù)采集的信息通過4G網(wǎng)絡(luò)或Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器。
進一步地，所述無線傳輸模塊采用LoRa無線通信協(xié)議，核心發(fā)送頻率為450-500MHz。
進一步地，所述傳感器部分包括環(huán)境指標監(jiān)測傳感器、下井人員定位傳感器、設(shè)施設(shè)備監(jiān)測傳感器、環(huán)境指標監(jiān)測傳感器、井下物料數(shù)量傳感器以及井下機器智能視覺監(jiān)控傳感器，所述傳感器均通過LoRa信號實時上傳數(shù)據(jù)到BIM模型系統(tǒng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1、在系統(tǒng)的使用過程中，確立了礦山建設(shè)工程的BIM建模方法與部件庫標準；
2、提出并發(fā)展了基于網(wǎng)頁端的BIM模型輕量化平臺技術(shù)，較之前的BIM模型整體體量縮小，能夠適用于多種終端設(shè)備；
3、建立了物聯(lián)網(wǎng)傳感器監(jiān)測信息在BIM輕量化平臺網(wǎng)頁端的數(shù)據(jù)聯(lián)動和預(yù)警方法，可實時更新并展示包括下井人員定位、設(shè)施設(shè)備監(jiān)測、環(huán)境指標監(jiān)測、井下物料數(shù)量以及井下機器智能視覺監(jiān)控等各類傳感數(shù)據(jù)，實現(xiàn)礦山建設(shè)與礦山生產(chǎn)的實時可視化狀態(tài)監(jiān)測與自動預(yù)警。
附圖說明
圖1為本發(fā)明基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明傳感器部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明信號流向示意圖，其中，虛線框內(nèi)為數(shù)據(jù)采集裝置的信號流向。
其中：1-數(shù)據(jù)采集裝置，2-LoRa基站，3-BIM模型系統(tǒng)，4-WEB端，11-傳感器部分，12-MCU，13-無線傳輸模塊，14-外圍電路，15-數(shù)據(jù)服務(wù)器，31-三維可視化BIM模型模塊，32-傳感器數(shù)據(jù)讀取模塊，33-傳感器數(shù)據(jù)展示模塊，34-數(shù)據(jù)預(yù)警模塊，341-監(jiān)控模塊，41-預(yù)警端口，111-環(huán)境指標監(jiān)測傳感器，112-下井人員定位傳感器，113-設(shè)施設(shè)備監(jiān)測傳感器，114-環(huán)境指標監(jiān)測傳感器，115-井下物料數(shù)量傳感器，116-井下機器智能視覺監(jiān)控傳感器。
具體實施方式
為了加深對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對本發(fā)明的保護范圍構(gòu)成限定。
如圖1所示，基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的礦山工程可視化聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警系統(tǒng)，所述方法包括：數(shù)據(jù)采集裝置1、LoRa基站2和BIM模型系統(tǒng)3，所述數(shù)據(jù)采集裝置1將采集到的數(shù)據(jù)通過LoRa基站2傳輸至BIM模型系統(tǒng)3，BIM模型系統(tǒng)3與WEB端4相連接，通過WEB端4的網(wǎng)頁可視化端口，展示礦山建設(shè)與生產(chǎn)的輕量化三維模型；
在上述實施例中，所述數(shù)據(jù)采集裝置1包括傳感器部分11、MCU12、無線傳輸模塊13和外圍電路14，所述傳感器部分11采集監(jiān)測對象的信息，通過總線傳輸給MCU12，所述MCU12處理傳感器的數(shù)據(jù)，并控制無線傳輸模塊13，將數(shù)據(jù)傳輸給WEB端4；
在上述實施例中，所述數(shù)據(jù)采集裝置還包括數(shù)據(jù)服務(wù)器15，所述LoRa基站2傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)服務(wù)器15中，WEB端4通過訪問服務(wù)器定期更新傳感器信息。
在上述實施例中，所述BIM模型系統(tǒng)3包括三維可視化BIM模型模塊31、傳感器數(shù)據(jù)讀取模塊32、傳感器數(shù)據(jù)展示模塊33和數(shù)據(jù)預(yù)警模塊34，所述傳感器數(shù)據(jù)讀取模塊32讀取到數(shù)據(jù)采集裝置1傳輸來的數(shù)據(jù)后通過傳感器數(shù)據(jù)展示模塊33傳輸至三維可視化BIM模型模塊31，構(gòu)建三維模型，再通過數(shù)據(jù)預(yù)警模塊34監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)礦山變形等數(shù)據(jù)的自動化監(jiān)測和預(yù)警。
在上述實施例中，所述數(shù)據(jù)預(yù)警模塊34還包括監(jiān)控模塊341，通過錄入數(shù)據(jù)信息到監(jiān)控模塊341，監(jiān)控模塊341在數(shù)據(jù)展示模塊33中檢索，檢索到相符合的信息則將錄入數(shù)據(jù)信息與數(shù)據(jù)庫中信息進行捆綁，檢索不到相符合的信息則將錄入數(shù)據(jù)信息進行標記；所述WEB端4包括預(yù)警端口41，所述標記信息上傳到預(yù)警端口41，通過彈窗進行提示。
在上述實施例中，所述LoRa基站2支持LoRa無線通信協(xié)議、4G網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和TCP/IP協(xié)議，將LoRa數(shù)據(jù)采集的信息通過4G網(wǎng)絡(luò)或Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器，所述無線傳輸模塊13采用LoRa無線通信協(xié)議，核心發(fā)送頻率為470MHz；所述傳感器部分11包括環(huán)境指標監(jiān)測傳感器111、下井人員定位傳感器112、設(shè)施設(shè)備監(jiān)測傳感器113、環(huán)境指標監(jiān)測傳感器114、井下物料數(shù)量傳感器115以及井下機器智能視覺監(jiān)控傳感器116，所述傳感器均通過LoRa信號實時上傳數(shù)據(jù)到BIM模型系統(tǒng)3。
在上述實施例中，環(huán)境指標監(jiān)測傳感器111能夠監(jiān)測礦區(qū)空氣濕度、溫度以及粉塵含量等的變化，并且實時上傳和保存數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)服務(wù)器15中。
在上述實施例中，BIM與物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動數(shù)據(jù)預(yù)警技術(shù)，已在深基坑、市政管網(wǎng)、住宅、酒店等有BIM應(yīng)用和智能監(jiān)測需求的項目上得到初步應(yīng)用。在深基坑的應(yīng)用中，深基坑結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)實時顯示功能的實現(xiàn)是通過讀取深基坑工程數(shù)據(jù)采集裝置1的數(shù)據(jù)，同時將它們通過傳感器數(shù)據(jù)展示模塊33以數(shù)據(jù)曲線的形式展示于繪圖區(qū)域，管理人員通過查看WEB端4可以直觀掌握深基坑監(jiān)測狀態(tài)；對監(jiān)測值超出預(yù)警值的狀況通過預(yù)警端口41以彈窗警告、預(yù)警點自動定位的形式提醒管理者，實現(xiàn)自動化預(yù)警功能，以使其根據(jù)預(yù)警狀態(tài)及時采取解決措施。在深基坑結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測中，通過監(jiān)測信息與BIM模型的映射關(guān)系，實現(xiàn)監(jiān)測信息實時顯示、自動預(yù)警等功能，大大提高深基坑施工現(xiàn)場安全管理水平，減少事故的發(fā)生。
本發(fā)明的實施例公布的是較佳的實施例，但并不局限于此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，極易根據(jù)上述實施例，領(lǐng)會本發(fā)明的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
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