面向多源异构信息融合的隧道群组装备数据提取技术研究

为保证隧道施工多源异构设备数据的有效采集，针对施工群组装备运行数据特征，开展散布、异构设备数据的并行采集方案及技术研究； 在先行构建出数据采集系统框架、采集实施流程的基础上，针对设备多维、连续数据生成的特点，开展基于流数据管理（stream-based date management， DSM）的技术方法探究； 通过构建多并发数据采集（forward-oriented optimal concurrency control， FOCC）系统，实现多源异构数据的集采、并采。通过重点对前向乐观并发数据采集管理、采集设备自动组网技术方案进行研发实践，研发多协议集成、多接口并发采集、自组网、自主发送的“数据采集终端”，成功实现了龙门吊、泥水分离系统等隧道施工装备运行数据的实时提取。研究证明，提出的多数据并采技术方案可有效解决多源异构数据采集问题。     

盾构施工沉降多源数据实时交互平台开发

针对现有的平台无法实现盾构施工过程中多源信息的实时交互，造成施工关键信息沟通不畅而引发沉降过大的难题，以施工过程中盾构PLC掘进参数、隧道周边建（构）筑物情况、掘进土层信息和监测数据等多源信息为对象，开展多源数据的自动获取与时空融合方法的研究，开发基于移动互联的盾构掘进多源信息实时交互平台，使项目参与人员实时了解盾构施工情况并针对特定问题开展互动讨论，以解决盾构施工过程中信息沟通不畅的难题。通过在济南地铁R3线穿越老旧居民楼群的应用，实现了穿越施工地上地下数据联动，解决了盾构施工沉降控制过程中的协同管理难题，实现了既有老旧居民楼沉降控制在-5 mm以内的微沉降控制目标。     

基于SDO的异构服务数据模型研究

面向服务架构SOA是当前解决异构系统整合和应用系统集成问题的理想方案。通过使用SOA中的服务数据对象及数据访问服务技术,对异构服务数据模型进行设计,该模型屏蔽了异构数据库间的数据访问细节,从而隔离了数据源与应用层,实现业务逻辑与数据源的松耦合。     

新一代公路（道路）隧道机电设备综合管控系统设计

为解决当前隧道机电设备种类繁多，软件系统独立，应急处置时需人工操作多系统实现设备联动控制，以及设备缺乏预防性养护的问题，依托物联网、云计算等先进技术，建设隧道机电设备综合管控系统。系统主要功能如下： 1）将隧道外场机电设备分为PLC控制设备和非PLC控制设备，针对不同类型的设备采取不同的数据采集手段，实现对隧道机电设备状态的监测与故障报警; 2）根据相关规范要求，结合交通事件发生位置与区域影响，制定机电设备联动控制应急预案，实现隧道交通综合管控与交通诱导; 3）采集机电设备历史养护数据，依托云平台提供的大数据技术，对海量历史检测数据进行数据清洗与分析，重点关注检测数据存在异常变动的机电设备，实现机电设备“预防性养护”与差异化清洁维护。通过建立该系统，实现隧道运维阶段的智能化和信息化, 提高运营经济效益，提升隧道安全运营管理水平。     

隧道盾构施工远程监控及反馈分析系统的研究

对隧道施工的全过程实施监控是保证盾构正常运行和施工安全的重要手段.该文研究了盾构隧道施工远程监控系统的构建.该系统由自动量测系统和监控信息管理系统构成,具有施工现场实时监控、监测数据远程采集、监控数据访问与查询、数据反馈与地层变形预测等功能.自动量测系统通过实时数据采集平台、数据传输网络和地面监控中心,构建隧道施工量测数据自动采集平台;监控信息管理系统包括系统设置、监控信息管理、预测及反馈分析、信息输出及系统工具等功能模块,实现监控信息的维护、查询及多种形式的信息输出.     

区块链技术的城市智能交通大数据平台及仿真案例分析

传统的城市智能交通数据网络架构层级分布,各组织机构独立管理和上传数据,导致数据共享难以实现。首先,针对这一问题,提出采用区块链技术构建城市智能交通大数据平台的方法。该方法以区块数据为核心,去除了各组织机构的中心化数据管理,彻底改变了数据采集、数据处理分析、数据存储模式及方法,充分实现了城市智能交通这一多源系统的平台化大数据共享、去中心化和分布式计算。其次,区块链技术的城市智能交通大数据平台要解决及面临的主要问题即不同数据源数据的统一,数据的统一监管及运营,以及与其他先进技术的技术兼容。为解决这些问题,从技术的角度探讨了大数据平台的区块链关键技术。最后,以雾霾情况下路网交通流数据缺失问题为仿真案例场景,提出了区块链技术的具体应用方法。以北京地区部分路网为例进行仿真,结果表明,在传统的智能交通数据网络架构下,受设备安装布局和分属管理机构的限制,取得数据的路网覆盖率受客观环境的影响较大,可能导致数据缺失;数据采集系统均要独立运行,不能在网络底层共享数据。采用区块链技术的城市智能交通大数据平台架构打破了各组织机构的局限,实现了城市智能交通的数据共享,并进一步解决了传统网络架构下的数据缺失问题。     

基于Struts模式的web数据集成模型研究

在介绍异构数据集成和Struts基本架构的基础上，利用Java Web的MVC2模式Struts设计了一种基于Web的异构数据集成模型，并采用基于JDBC的异构数据源访问方法。实现了通用数据库访问的通用接口，建立了一个可用性较强的Web异构数据集成系统原型(WIIS)。     

隧道掘进机工程大数据管理平台关键技术及应用研究

为解决目前大多数信息化管理平台兼容性及扩展性不强、功能单一，满足不了当前工程管理需求的问题，从高质量的大数据管理平台架构、兼容性强的数据采集、扩展性强的分布式存储3个方面进行平台建设关键技术研究。采用分布式HBase列存储数据库和高性能Spark内存计算引擎，创建行业Hadoop集群生态架构，设计一种多协议、多通道且兼容性强的数据采集系统，为隧道掘进机大数据平台的采集、存储、搭建等提供技术支撑。建立集智能监测、综合分析、协同管理、大数据应用功能于一体的隧道掘进机工程大数据管理平台，从管理和技术层面为类似的大数据平台设计开发提供参考，提升隧道掘进机施工效率，提高智能化管理水平。     

多源视觉集料动态图像控制系统设计与实现

采用多源视觉技术,从沥青混合料原材料选取级配设计要求进行集料动态图像采集研究,解决了当前沥青混合料生产中集料级配检测过程滞后、工序复杂、不能实时的监控问题。针对生产现场多料仓集料图像并行实时检测要求,设计了大功率LED光源结合以太网面阵相机多源视觉动态图像采集控制系统。设计了电动分料抽样采集装置、基于PLC的多轴无线运动控制系统、自适应千兆以太网交换机配合光纤收发器的动态图像数据传输系统,解决了多通道数据采集和实时快捷数据存储的可靠性问题,实现了集料动态图像的多相机实时并行采集与处理。试验证明本系统能满足集料级配实时检测精度、可靠性和控制要求。     

路面加速加载数据采集系统的设计

以自行研制的路面加速加载试验设备为研究对象,对该样机的数据采集系统进行了分析和研究。将CAN总线技术应用于该样机,构成分布式数据采集系统．对各参数多节点采集。试验过程中采用了国产便携式称重仪和该数据采集系统分别对轮胎对地压力进行实时采集,结果表明：基于CAN总线技术的路面加速加载设备数据采集系统操作简单,测量精度高。     

TMIGS隧道施工多元信息预警与安全管理系统

<正>TMIGS多元信息自动采集包括频率、电压、数字信号、声音图像、三维激光扫描、人员设备定位和各种串口数据的采集;动态风险管理和分析预警包括四色风险预警、专家系统和安全保障系统;网络动态虚拟隧道施工包括勘察设计资料施工实时进度、监测实时动态和人机实时定位等内容。三部分有机结合、联动响应构成隧道施工多元信息预警与安全管理     

隧道火灾试验数据采集系统研究

以秦岭终南山特长公路隧道为依托,进行2条隧道带3条横通道和2条竖井的火灾模型试验,由于测点数量多,要求数据采集速度快,准确性高,传统的人工采集方法难以胜任。综合分析了CAN数据采集系统特点,根据测试参量选择测试仪器,并介绍了数据采集系统的安装调试及数据处理。最终确定试验采用有效支持分布式实时控制的串行通信网络-CAN现场总线系统,进行现场实时数据采集和数据分析整理。     

CAN总线在摊铺机自动找平系统中的应用

将CAN总线技术应用于找平系统中,构成分布式数据采集系统,对路基变化多点采集,每个采集点为独立的CAN节点,各个节点实时将数据传给主控节点,多点采集可以滤除干扰信号,数字信号传输抗干扰能力强,给出了系统结构框图,介绍了单个CAN节点的硬件及软件以及部分程序代码.     

港珠澳大桥无人船水下综合检测系统研究

港珠澳大桥桥长22.36 km,水下服役环境复杂，为提高对大桥水下结构设施服役状态的检测能力，设计无人船水下综合检测系统。研发智能化无人船平台、水下机器人系统、水下地形地层检测设备、船/岸异构无线通信系统、多源数据融合及三维可视化系统等关键模块。应用无人船水下综合检测系统在大桥处开展水下检测工程实践，获取水下结构关键部位表观状况、桥墩承台外形特征和周边冲刷情况、人工岛斜坡堤结构及周边冲刷情况、隧道顶部回淤状态等信息。检测结果表明：该系统安全、可靠、高效，实质性提高了跨海集群设施水下维养检测水平，解决了目前跨海集群设施水下检测手段单一，检测数据独立，可追溯性、交互性差等问题。     

公路区域治超系统研究及应用

随着公路数字化、信息化程度的快速发展,车辆治超也从传统的治超站逐渐转变到非现场执法,但对于源头治超、高速公路出入口治超并没有统一运用起来。为此,采用多源数据融合技术开发公路区域治超系统,通过多源数据采集控制及匹配,对采集到的多源数据进行交互验证,建立车辆多源数据修正体系,解决多源采集时的数据污染,提升采集数据准确度,并综合运用决策模型,对货运车辆的违法运输行为进行综合判定,基于MVC(模型-视图-控制器)模式框架搭建公路区域治超系统管理平台。系统能够实时获取各检测点车辆数据,对超限车辆违法信息进行及时推送,有效遏制超限车辆对路面的损伤。     

基于多源数据融合的道路资产数字化研究与应用

本研究结合甘肃省公路管理局互"联网+道路养护平台"建设,向外部提供各类数据接口采集多源数据,通过统一的数据标准进行数据转换形成数据源层,作为道路资产数字化架构的基础。按照业务需求及业务链条进行数据交换,以数据库为支撑进行道路资产各类信息及属性的可视化展示,用于基础数据管理及养护数据的管理,为后续养护平台科学决策的实现奠定了基础。     

隧道安全风险管理系统在高铁隧道工程中的应用研究

依托某高铁隧道施工概况,基于安全风险开发隧道监控信息化系统。该系统基于现场检测组网的理论基础,包括检测数据的采集传输、管理分析及远程接收子系统等部分,运用该系统对隧道围岩变形、锚杆应力、围岩与钢架之间喷锚混凝土应力开展全天候的实时监测,形成监测量程应变、应力及压力时程曲线。该系统对隧道进行超前地质预报检测和环境净空扫描检测,及时掌控隧道地质情况和环境安全,为隧道施工方案调整和变更提供更有效的依据,增加了现场管控的时效性。     

异构公路监控设备统一接入平台研究与实现

阐述了当前各地大量异构公路车辆监控设备联网应用中的问题并进行技术分析,提出集成应用Web服务、中间件、ActiveX控件等技术,建立异构公路监控设备统一接入平台的技术思路并加以实现,实践证明该平台能有效解决异构设备交通监测信息的采集、传输、并发处理、安全控制、运行监测等方面的难题。     

基于BIM的山岭隧道施工信息化管理系统研发与应用

隧道施工现场采集的结构、地质、施工信息碎片化严重，缺乏统一组织手段，分析利用难度大，隧道动态设计与信息化施工水平有待提高。为支撑隧道工程施工信息化，对施工数据进行标准化定义，开发数据标准化工具，以支撑施工期异构数据统一组织应用。针对BIM技术在设计与施工中难以落地、工程数据难以集成的问题，研究多尺度BIM模型建立方法，并以里程为索引，集成地质、进度、设计方案等信息，实现施工数据统一管理与可视化。基于动态更新的施工现场数据与轻量化BIM模型，建立以集成信息模型为核心，桌面端、网页端与移动端应用综合服务的施工信息化管理系统，提供全面施工决策信息，动态评估施工风险，保障工程效率与安全。经云南老营特长公路隧道工程实践验证，本系统基本满足信息化管理需求，对隧道工程信息化管理及BIM技术的工程应用具有借鉴意义。     

滚刀状态实时诊断技术在超大直径泥水盾构中的应用——以汕头苏埃通道为例

超大直径隧道施工多采用泥水盾构,掘进过程中面临开挖直径大、地质条件复杂、刀具异常损坏严重等问题。为在掘进过程中实时掌握刀具状态,提高人工抽检的准确率,设计一种适用于超大直径泥水盾构的滚刀状态诊断系统,实现滚刀转速、磨损量、温度的实时监测与状态诊断,以及基于滚刀监测数据的掌子面地质分析技术。以汕头苏埃通道为例,详细介绍刀具监测系统的硬件设计与监测原理,并对实际工程中采集到的典型异常数据进行分析,完成滚刀异常状态识别。同时,基于获取的滚刀实时转速数据和刀盘角度数据,探索性地研究掌子面地质实时感知技术,并在苏埃通道西线进行应用,在基岩凸起段取得了良好的效果,为判断基岩侵入掌子面范围、优化掘进参数以及更准确地判断刀具状态提供直接依据。