CN109164748A - 一种基于ar智能眼镜为终端的隧道智能建造平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台，包括：服务器，其具有提供需要响应服务请求、计算服务并且保障服务的能力；所述服务器由处理器、主板、硬盘、内存、网络通讯、系统总线构成；全息扫描设备，其可自由在X轴及Y轴移动，可以连续定点式抓取数据，或是指定到达特定位置获取相关数据；智能眼镜，可以提供第一视角的讯息，具备近眼显示，增强现实技术可以进行标注；手机，其为可以同时支持iOS及Android两种系统的手机；本发明的有益效果是：重大问题可以请专家实时介入讨论，并作出有效之决论；透过机器学习可以使侦测更加精准及有效率；强化项目及进度跟踪与管理；施工过程作全面性的纪录，以供事后追踪及案例学习。

Description

一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台

技术领域

本发明涉及隧道智能建造平台技术领域，具体为一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台。

背景技术

在城市道路建设过程中，城市公路有时需要下穿湖泊，修建穿湖隧道，传统修建方法为：先筑围堰，之后修建止水墙，再将围堰内水抽排，挖掘成型沟槽，之后在沟槽内分段支立模板，现场分段浇筑混凝土，形成隧道结构，以此类推逐段衔接，完成整个隧道结构混凝土，最后回填，用土石覆盖隧道。

在对隧道建设过程的各项数据监察中，各种信息的整合难度大，对于施工难度大的段落需要进行现场判断，不利于施工进度的正常推进，数据侦测不准确，效率低，不利于快速诊断出施工问题所在。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台，包括：

服务器，其具有提供需要响应服务请求、计算服务并且保障服务的能力；所述服务器由处理器、主板、硬盘、内存、网络通讯、系统总线构成；

全息扫描设备，其可自由在X轴及Y轴移动，可以连续定点式抓取数据，或是指定到达特定位置获取相关数据；

智能眼镜，其为穿戴式移动设备，可以提供第一视角的讯息，具备近眼显示，增强现实技术可以进行标注；

手机，其为可以同时支持iOS及Android两种系统的手机；

移动客户端，其适用于各式场景，整合水泥浇灌密实度测试系统和IoT感测设备的数据；

参与方，其包括施工方、管理者、设计团队、监察、第三方，所述管理者包括系统管理、隧道切换、病害扫描、讯息查询、病害追踪和诊断会议的功能，所述系统管理包括用户管理、角色管理、权限管理和事件提醒及记录，所述病害扫描包括扫描查询、实时扫描和系统通知，所述讯息查询包括开挖轮廓、掌子面和支护结构，所述病害追踪包括有已处理病害、实时病害监测和未处理病害，所述诊断会议包括多方诊断会议、管理沟通会议。

优选的，所述服务器为局域网内或是云端两种不同服务器的任意一种。

优选的，所述服务器提供有文件服务，数据库服务，应用程序服务，WEB服务、录制服务和音视频沟通的功能。

优选的，抓取数据为影像及传感器讯息。

优选的，所述移动客户端包括有PC、笔记本计算机和平板计算机。

一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台的使用方法，具体包括以下步骤：

S1：主动式收集信息；

S2：将信息作整合并分门别类归档；

S3：可以用人力或是未来人工智能介入以侦测、定位病害之所在；

S4：针对病害可以单独跟踪并作出相对应措施；

S5：重大问题可以请专家实时介入讨论，并作出有效之决论；

S6：透过机器学习可以使侦测更加精准及有效率；

S7：强化项目及进度跟踪与管理；

S8：施工过程作全面性的纪录，以供事后追踪及案例学习。

优选的，主动式收集信息的具体步骤为：

S1：PLC走到定位；

S2：IO ON通知主板；

S3：主板拍照/存档；

S4：主板透过RS-485/ModbusRTU由PLC取得位置、传感器等相关讯息；

S5：将档案与收到信息结合成HTTP的Packet存档；

S6：将Packet送到后台；

S7：通知PLC往下一步走PLC将IO OFF；

S8：PLC响应，主板确定PLC有收到通知。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：主动式收集信息；将信息作整合并分门别类归档；可以用人力或是未来人工智能(AI)介入以侦测、定位施工病害之所在；针对施工病害可以单独跟踪并作出相对应措施；重大问题可以请专家实时介入讨论，并作出有效之决论；透过机器学习可以使侦测更加精准及有效率；强化项目及进度跟踪与管理；施工过程作全面性的纪录，以供事后追踪及案例学习。

附图说明

图1为本发明系统示意图；

图2为本发明全息扫描设备的X轴及Y轴在隧道位置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：

一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台，包括：

服务器，由于其需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性方面要求高。

服务器，具有提供需要响应服务请求、计算服务并且保障服务的能力；所述服务器由处理器、主板、硬盘、内存、网络通讯、系统总线构成；

全息扫描设备，其可自由在X轴及Y轴移动，可以连续定点式抓取数据，或是指定到达特定位置获取相关数据；

智能眼镜，其为穿戴式移动设备，可以提供第一视角的讯息，具备近眼显示，增强现实技术可以进行标注；

手机，其为可以同时支持iOS及Android两种系统的手机；

移动客户端，其适用于各式场景，整合水泥浇灌密实度测试系统和IoT感测设备的数据；

参与方，其包括施工方、管理者、设计团队、监察、第三方，所述管理者包括系统管理、隧道切换、病害扫描、讯息查询、病害追踪和诊断会议的功能；

系统管理：

用户管理(密码,防骇…)；

角色管理；

权限管理；

事件提醒及记录。

隧道切换：使用此菜单可以切换到不同地点及隧道，可以进行不同地点的信息收集、采集和相关查询。

信息采集：主要由智能扫描终端(即全息扫描系统)和智能眼镜终端两种设备；其中智能眼镜终端以提供第一视角的实时影像讯息为主；

信息查询：提供开挖轮廓、掌子面地质、支护结构等相关信息查询；可以依日期、位置等参数进行查询、标注等。

智能扫描终端则提供：

开挖轮廓扫描：隧道上方之相关轮廓之扫描及记录，以预先知道问题及隐患。

掌子面地质扫描：开挖坑道(采煤、采矿或隧道工程中)不断向前推进的工作面的地质扫描及记录。

支护结构扫描：支护是为保证隧道施工及周边环境的安全，对侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施；其结构稳固是极其重要，所以需作扫描及记录。

具体的，所述服务器为局域网内或是云端两种不同服务器的任意一种。

具体的，所述服务器提供有文件服务，数据库服务，应用程序服务，WEB服务、录制服务和音视频沟通的功能。

具体的，抓取数据为影像及传感器讯息。

具体的，所述移动客户端包括有PC、笔记本计算机和平板计算机，移动客户端适用于各式场景，整合其他感测设备，让监测更为全面化以发挥更大的众效。

一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台的使用方法，具体包括以下步骤：

S1：主动式收集信息；

S2：将信息作整合并分门别类归档；

S3：可以用人力或是未来人工智能介入以侦测、定位病害之所在；

S4：针对病害可以单独跟踪并作出相对应措施；

S5：重大问题可以请专家实时介入讨论，并作出有效之决论；

S6：透过机器学习可以使侦测更加精准及有效率；

S7：强化项目及进度跟踪与管理；

S8：施工过程作全面性的纪录，以供事后追踪及案例学习。

具体的，主动式收集信息的具体步骤为：

S1：PLC走到定位；

S2：IO ON通知主板；

S3：主板拍照/存档；

S4：主板透过RS-485/ModbusRTU由PLC取得位置、传感器等相关讯息；

S5：将档案与收到信息结合成HTTP的Packet存档；

S6：将Packet送到后台；

S7：通知PLC往下一步走PLC将IO OFF；

S8：PLC响应，主板确定PLC有收到通知。

智能眼镜，其为穿戴式移动设备，可以提供第一视角的讯息，让你见即我见和易于可视化数据采集；具备近眼显示，增强现实技术可以进行标注，将信息可视化以更易于理解；而且移动性高，可以便携于移动，得以随时随地可用；让第一线使用者得以解放双手，让工作执行效率更高。

全息扫描设备具有两种工作模式：

一，自动模式，其其运作顺序如下：

1.PLC走到定位；

2.IOON通知主板，如按Home键；

3.主板拍照/存档；

4.主板透过RS-485/ModbusRTU由PLC取得位置、传感器等相关讯息；

5.将档案与收到信息结合成HTTP的Packet，即存档；

6.将Packet送到后台；

7.通知PLC往下一步走；

8.PLC将IO OFF；

9.PLC响应，主板确定PLC有收到通知。

二，命令模式，其运作顺序如下：

1.后台告知主板需要设备到达某个位置；

2.主板通知PLC要到达哪个位置；

3.PLC将IO设为OFF；

4.PLC回复已收到；

5.主板回复后台将按需求到达定位；

6.PLC走到定位；

7.PLC将IOON通知主板，如按Home键；

8.主板拍照/存档；

9.主板透过RS-485/ModbusRTU由PLC取得位置、传感器等相关讯息；

10.将档案与收到信息结合成HTTP的Packet，即存档；

11.将Packet送到后台等候相关后续指令；

12.如超过时间后台没有进一步信息，进入自动模式。

该隧道智能建造平台基于H.264的编解码优化，实现了商用级H.264编解码技术，图像清晰流畅，相同视频质量的信噪比条件下可节约39％带宽，利用当今最优秀的编解码技术之一，使得本系统很好的解决了“视频质量”和“网络带宽占用”这个矛盾。

音频编解码技术

基于国际领先的语音引擎提供了最高水平的声学回音消除、自动增益控制、噪音抑制、静音检测、网络抖动处理等功能，成功解决了困扰网络会议系统的回音、噪音等老大难问题，可以在恶劣的网络条件下提供最小延迟、最佳语音质量的效果。

高效动态文档协作技术

基于硬件系统大多需采用专有设备，数据协作方式具有不可逾越的封闭性，企业很难通过它来实现信息和资源的共享；而大多数软件产品的数据协作为位图格式的，失去了文档原有的优良特性，大大限制了数据协同的灵活性。

该隧道智能建造平台抛弃传统的虚拟打印模式，采用了基于XML可扩展标记语言)技术的文档管理和协作系统，通过该技术，可以保持共享文档原有优良属性，例如：PPT文档可以保留原有的动态效果和嵌入的音视频特征等，这样使得问题研讨或者培训变得更自然，效果更好。该技术的应用使得系统在数据协同技术上得到了进步。

服务质量保证技术

该隧道智能建造平台系统采用了许多的QoS(QualityofService)技术：如动态冗余前向纠错、网络监测、智能修包、智能路由、应用层智能调控、流分类、流量监管、流量整形、接口限速、拥塞管理、拥塞避免等，它能实现当网络丢包率为25％～30％情况下，依然可保障语音连续，视频流畅。其主要特点如下：

提高语音及视频的流畅性，尤其是语音的流畅性。

唇音同步，保持语音及视频的相对同步。

网络自适应，在网络带宽波动时，能自动调整音视频的相关参数。

改善回音消除效果。

提升语音音质，支持高质量语音编码。

再通过以下3种技术手段来解决各种影响音视频效果因素的解决方案：

丢包有限重传机制：为了降低延时及充分利用带宽，目前音视频数据传输普遍采用UDP(UserDatagramProtocol)协议，但UDP传输产生的网络丢包将很大程序影响到音视频的流畅性。虽然目前通过FEC(ForwardErrorCorrection)的方式来解决音频丢包的问题，但增加了音频延时，同时加大了音频的数据流量。通过丢包有限重传机制，可以在设定的延时范围内，做最大限度的丢包重传，减小数据包的丢失。

播放控制机制：由于网络以及软件处理的延时，造成数据包在到达目的地时，会产生乱序以及数据的忽快忽慢，造成播放时的不均匀现象。通过播放控制机制，发送方给数据包加上时间戳，同一个用户音视频数据的时间戳应采用同一个参考时钟，接收时通过缓存区来缓存网络的数据包，并根据缓存区的数据量以及数据包的时间戳控制音视频播放的速度，并合理控制延时。

参数自适应调节机制：这个机制是作为第一个机制的补充，主要是在网络带宽波动或第一个机制失效时启用，同时也是用于替代目前的手动参数调节，降低用户操作的复杂度。这个机制的前提是需要对数据传输的状况进行实时反馈和统计，发送方根据统计的结果，调整音视频的编码参数，以适应网络变化，降低网络丢包及延时，在网络好的时候能自动提高音视频质量。分布式处理技术分布式处理技术是指将不同地点的、具有不同功能的或拥有不同数据的多台设备用通信网络连接起来，在控制系统的统一管理控制下，协调地完成信息处理任务的一种技术。

该隧道智能建造平台采用分布式处理技术设计，使得系统具有容灾备份、数据安全、性能稳定、易维护、快速响应、扩展灵活等特点。

内容分发网络技术即CDN(ContentDistributionNetwork)。其设计思想是以内容为中心，依靠大量广泛分布于各地的边缘节点，通过智能DNS、负载均衡、内容分发、缓存调度等功能模块，将占系统主体的大部分数据同步分发复制到分布于全网的各加速节点上，为用户提供就近性的边缘服务，实现对全网各地用户的大规模并发支持。

视频CDN应具备有效保证其基础视频服务，并拥有海量存储与分发能力，能够帮助视频网站提升服务质量，特别是对于视频流媒体信息、远程视频教学等消耗带宽资源多的网络应用服务，使用CDN技术把内容复制到网络的边缘节点，使内容请求点和交付点之间的距离缩至最小，可以消除视频内容客户巨大的基础投资及研发与运维投入，同时使视频内容分发的效果在异构网络中都能达到专业级的流畅度与表现力。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台，其特征在于，包括：

服务器，其具有提供需要响应服务请求、计算服务并且保障服务的能力；所述服务器由处理器、主板、硬盘、内存、网络通讯、系统总线构成；

全息扫描设备，其可自由在X轴及Y轴移动，可以连续定点式抓取数据，或是指定到达特定位置获取相关数据；

智能眼镜，其为穿戴式移动设备，可以提供第一视角的讯息，具备近眼显示，增强现实技术可以进行标注；

手机，其为可以同时支持iOS及Android两种系统的手机；

移动客户端，其适用于各式场景，整合水泥浇灌密实度测试系统和IoT感测设备的数据；

参与方，其包括施工方、管理者、设计团队、监察、第三方，所述管理者包括系统管理、隧道切换、病害扫描、讯息查询、病害追踪和诊断会议的功能，所述系统管理包括用户管理、角色管理、权限管理和事件提醒及记录，所述病害扫描包括扫描查询、实时扫描和系统通知，所述讯息查询包括开挖轮廓、掌子面和支护结构，所述病害追踪包括有已处理病害、实时病害监测和未处理病害，所述诊断会议包括多方诊断会议、管理沟通会议。

2.根据权利要求1所述的一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台，其特征在于：所述服务器为局域网内或是云端两种不同服务器的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台，其特征在于：所述服务器提供有文件服务，数据库服务，应用程序服务，WEB服务、录制服务和音视频沟通的功能。

4.根据权利要求1所述的一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台，其特征在于：抓取数据为影像及传感器讯息。

5.根据权利要求1所述的一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台，其特征在于：所述移动客户端包括有PC、笔记本计算机和平板计算机。

6.一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台的使用方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1：主动式收集信息；

S2：将信息作整合并分门别类归档；

S3：可以用人力或是未来人工智能介入以侦测、定位病害之所在；

S4：针对病害可以单独跟踪并作出相对应措施；

S5：重大问题可以请专家实时介入讨论，并作出有效之决论；

S6：透过机器学习可以使侦测更加精准及有效率；

S7：强化项目及进度跟踪与管理；

S8：施工过程作全面性的纪录，以供事后追踪及案例学习。

7.根据权利要求6所述的一种基于AR智能眼镜为终端的隧道智能建造平台的使用方法，其特征在于：主动式收集信息的具体步骤为：

S1：PLC走到定位；

S2：IO ON通知主板；

S3：主板拍照/存档；

S4：主板透过RS-485/ModbusRTU由PLC取得位置、传感器等相关讯息；

S5：将档案与收到信息结合成HTTP的Packet存档；

S6：将Packet送到后台；

S7：通知PLC往下一步走PLC将IO OFF；

S8：PLC响应，主板确定PLC有收到通知。