專利名稱：橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息采集傳輸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用計算機軟件系統(tǒng)、設備硬件系統(tǒng)進行橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息的采集和傳輸，屬于橋梁施工信息化技術領域。
背景技術：
橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息采集傳輸方法是一個應用于施工期的橋梁危險源、安全因素監(jiān)測，數(shù)據(jù)的采集與傳輸，具有多元化、面向對象特點的信息采集傳輸方案。該方法以軟硬件為基礎，主要針對橋梁施工過程中出現(xiàn)的危險源因素，并對其進行有效地采集，傳輸至監(jiān)控中心；系統(tǒng)結合層次權重對橋梁整體進行安全評價；針對不同情形生成不同應急方案和救援策略，并在無線短信硬件平臺的支持下實現(xiàn)應急救援信息的快速發(fā)布，實現(xiàn)施工方、地方交管、醫(yī)療、環(huán)境等多部門的協(xié)調工作，提高救援效率和橋梁施工的質量，加強安全控制，降低事故損失。橋梁工程建設周期長、投資規(guī)模大，施工過程為露天和高空作業(yè)，是一項復雜的系統(tǒng)工作。橋梁建設從施工準備到工程竣工時時刻刻存在著危險。工程建設中的不安全因素及危險源眾多，涉及面廣，各因素交叉，層次復雜；對其監(jiān)管不力容易導致安全事故的發(fā)生， 帶來重大的經(jīng)濟損失和負面的社會影響。在橋梁建設施工過程中，對不安全因素和危險源進行有效地分析和監(jiān)測，認清關鍵要素，構建安全監(jiān)測指標體系，并在此基礎上，針對不同的安全監(jiān)測信息，設計出基于移動手持式終端的嵌入式信息的采集方法，利用無線GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)信息的傳輸；監(jiān)控服務器通過獲取后的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)的處理和分發(fā)，并智能生成應急救援信息，在GSM網(wǎng)絡的支持下將應急救援信息發(fā)布給各部門組織，在有利于提高對危險源監(jiān)管控制能力的基礎上，達到減少或降低施工期安全事故的目的。在傳統(tǒng)橋梁施工過程控制中，對安全監(jiān)測或者危險控制通常采用的常規(guī)手段有經(jīng)緯儀、水準儀、測距儀等測量儀器，用兩向前方交會、或三向前方交會以及雙邊距離交會、測角等方法測量固定點的觀測量，方法簡單，但工作量大，且無法聯(lián)成遠距離自動監(jiān)測網(wǎng)。第二種則以GPS為主的連續(xù)型監(jiān)測方法，采用全球定位系統(tǒng)提供精確、實時的測量數(shù)據(jù)，具有全天候、連續(xù)型監(jiān)測的優(yōu)勢，能提供橋梁動力學研究的數(shù)據(jù)，但由于其價格昂貴、受監(jiān)測位置限制，其安裝位置僅限定在橋塔等固定、好接收衛(wèi)星信息的位置，普適性不足；以智能監(jiān)測機器人為主的智能監(jiān)測方法，采用自動化程度高、數(shù)據(jù)采集精確的綜合性全站儀進行安全數(shù)據(jù)采集，但也有價格昂貴等限制條件。很顯然，傳統(tǒng)方法不能適應當前大規(guī)模集成化、 機械化的快速施工，因此，有必要尋求一種更為科學有效的安全監(jiān)測評價方法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速無縫傳輸，將應急救援的時效性奉為第一宗旨，提高橋梁施工質量，降低危險損失。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服目前橋梁施工過程中對危險源把握不全、層次不清，監(jiān)測顯示效果不明顯、反饋不及時、不能自動監(jiān)測等缺點，提出一種橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息采集與傳輸方法，該方法具有實時性和自動性程度高，精度滿足工程需求等特點。本發(fā)明分析了橋梁施工過程中存在的危險源和安全因素，進行了層次的分析和處理，利用層次分析法和模糊變權綜合原理對不同危險源采用聯(lián)系化的思路進行考量，從而構建橋梁施工安全評價體系。在理論技術支持的基礎上，利用硬件設計和軟件串口數(shù)據(jù)交互，開發(fā)了可以運行在移動手持PDA上的信息采集與無線傳輸系統(tǒng)，利用GPS提供定位信息，并在無線短信發(fā)布平臺的支持下，實現(xiàn)危險信息的采集、發(fā)送和發(fā)布，提高應急救援的時效性。本發(fā)明以橋梁安全監(jiān)測、應急救援信息的采集和傳輸為核心；安全監(jiān)測包括信息的采集、傳輸、系統(tǒng)評定及安全評價等方面；應急救援包括信息的產(chǎn)生、傳輸和發(fā)布等方面。 本發(fā)明方法的技術流程如圖1所示，橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息采集傳輸方法， 在危險因素分析指標體系和監(jiān)測信息的技術支持下，以空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、編程開發(fā)為手段，通過監(jiān)控中心和移動端的軟硬件平臺，實現(xiàn)信息采集、應急傳輸和信息發(fā)布。本發(fā)明的具體技術方案橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息采集傳輸方法，其特征在于，該方法綜合橋梁施工期過程中存在的不安全因素和危險源信息，針對所有安全事故進行統(tǒng)一層次劃分，進行風險評價，運用移動式手持PDA終端和GPS采集模塊提供必須的數(shù)據(jù)采集功能，利用無線GPRS實現(xiàn)安全信息的傳輸，并在Visual Studio 2008平臺和JavaAndroid ADT實現(xiàn)橋梁施工安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理、顯示，以及應急救援路徑搜索的算法，通過該平臺實現(xiàn)橋梁施工中存在問題的獲取和匯總，并利用無線短信發(fā)布平臺通過GSM 網(wǎng)絡將信息實時傳輸?shù)筋I導管理階層，實現(xiàn)過程控制。本發(fā)明的橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息采集傳輸方法，按照安全監(jiān)測信息采集、傳輸、發(fā)布分為三部分1)、安全監(jiān)測信息的采集方法，以移動手持式PDA終端和GPS信息接收模塊為硬件核心，用嵌入式軟件的交互支持，實現(xiàn)巡查人員對安全信息的描述錄入，系統(tǒng)根據(jù)安全因素的層次劃分，實現(xiàn)橋梁整體安全評價和危險評估；2)、安全監(jiān)測信息的傳輸方法，以移動手持式PDA終端和GPRS模擬為硬件核心，將采集到的安全信息，包括GPS位置、情況描述及照片；在嵌入式軟件的整合下，以二進制流的方式，通過無線GPRS網(wǎng)絡傳輸回施工監(jiān)測中心，監(jiān)測中心對信息進行分發(fā)，存儲為應急救援做出數(shù)據(jù)準備；3)、應急救援信息的生成傳輸方法，以信息處理軟件和短信無線發(fā)布軟硬件平臺為核心，所述的信息處理軟件和短信無線發(fā)布軟件根據(jù)應急救援的數(shù)據(jù)準備，結合道路路網(wǎng)情況產(chǎn)生應急救援預案，預案包括救援、疏散路線和救治，通過服務器連接短信發(fā)布硬件設備，將應急救援信息智能化地發(fā)布到各單位部門，實現(xiàn)各組織協(xié)調工作，開展事故救援和人員救治。根據(jù)所述的橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息采集傳輸方法，采用Visual Studio2008和Java可視化編程工具，將1)所述的安全監(jiān)測信息的采集方法，幻所述的安全監(jiān)測信息的傳輸方法，以及幻所述的應急救援信息的生成傳輸方法，涉及的采集傳輸流程和軟件系統(tǒng)進行編程表達，開發(fā)出能與硬件集成，且具有圖形交互界面的應用軟件包。橋梁施工期安全危險源因素評定是本發(fā)明的支撐技術之一?？紤]到橋梁施工過程中出現(xiàn)的危險源因素眾多，在現(xiàn)場勘察、資料收集的基礎上進行危險界定，經(jīng)領導專家多方討論實現(xiàn)危險源辨識，選取合適的評價方法(定性、定量評價)對危險源進行危險分析，得到危險因素評定權重指標，針對不同危險評價制定安全對策、應急預案，從而達到控制危險的目的。橋梁施工期安全信息收集與傳輸為本發(fā)明的核心手段。針對上述的危險因素和傳統(tǒng)監(jiān)測技術的缺陷，運用GPS和GPRS相集成的安全信息采集與傳輸思路，利用具有精度高、 實時性強的手持移動采集終端，在嵌入式技術支撐下，實現(xiàn)危險信息的位置確定、錄入、拍照等信息采集，并通過無線GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)與監(jiān)控中心的信息傳輸。橋梁施工期應急救援信息的發(fā)布是本發(fā)明安全控制的重要保障。通過手持移動采集終端傳輸?shù)男畔⒔?jīng)過監(jiān)控中心的處理后，產(chǎn)生相應的應急預案和救援措施，通過無線短信發(fā)布平臺，快速將相關信息無延時的發(fā)送給施工方、地方交管、醫(yī)療等救援組織，實現(xiàn)各組織協(xié)調合作，提高救援效率，達到降低或減少危險帶來的損失。本發(fā)明設計的橋梁安全監(jiān)測及應急救援信息采集傳輸方法應用到實際過程中，可以細分為事故發(fā)生于報警、危險確認、事故發(fā)布和隊伍組建、實施救援、危險恢復等五大具體步驟。本發(fā)明的實際應用步驟如圖2所示進行實現(xiàn)。在橋梁施工過程中，人工巡檢作為常規(guī)方式，通過本發(fā)明設計的手持移動采集終端，將危險信息通過無線GPRS發(fā)送到施工監(jiān)控中心；監(jiān)控中心以不同危險信息為依據(jù)，通過層次劃分產(chǎn)生不同應急源和救援策略，并將上述信息通過系統(tǒng)中搭載的無線短信發(fā)布平臺，分別進行請求支援、內部處理、報告主管； 請求支援中，利用GSM數(shù)據(jù)流快速有效地將安全事故的信息發(fā)布給地方交警、路政、消防、 環(huán)保、醫(yī)療等部門，通過各部門的協(xié)調合作，進行現(xiàn)場救援，最后恢復正常工作。應急救援信息傳輸?shù)牧鞒?，按照層次功能的劃分，可以分為功能層、硬件層、傳輸層、服務層、對象層等五大結構，見圖3。應急救援信息的傳輸方法在軟件應用程序(功能層)的基礎上通過USB或者串口與GSM硬件短信發(fā)射器(SMM)相連。硬件短信發(fā)射器(硬件層)內置SIM模塊、GSM模塊，獲得連接后，利用AT指令將需要發(fā)送的短信送入短信列表； 短信后臺服務從應急短信信息發(fā)送隊列中讀取短信，調用硬件指令開發(fā)包發(fā)送；信息通過 GSM網(wǎng)絡(傳輸層)被轉發(fā)至運營商短信中心(服務層)，隨后短信中心同樣以GSM為載體將應急信息發(fā)送至對象層。本發(fā)明涉及的軟件，利用C#語言和Java兩種方法編程實現(xiàn)；基于.NET Framework 平臺進行界面設計，實現(xiàn)功能菜單和危險源、安全評價、無線發(fā)布一一對應；利用面向對象(Object Oriented, 00)的開發(fā)技術，在系統(tǒng)框架結構的基礎上，通過Windows 的.NETFramework框架的模塊化軟件設計，完成具有圖形化用戶界面的人機交互軟件平臺，如圖4所示。


圖1為本發(fā)明的橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息傳輸方法流程2為本發(fā)明的信息傳輸與發(fā)布的應用步驟3為基于GSM的應急救援信息傳輸流程4為本發(fā)明基于Visual Studio 2008和.NET框架構建的軟件體系圖5為橋梁施工期危險影響因子的多級遞階結構體系圖6為安全監(jiān)測信息采集與傳輸方法流程示意圖
圖7為本發(fā)明優(yōu)化的最短路徑說明示意8為本發(fā)明優(yōu)化的最短路徑算法9為基于GSM無線短信發(fā)布硬件電路圖
具體實施例方式
層次分析劃分橋梁施工不同危險源等級分類(1)建立層次結構模型應用AHP分析決策問題時，為了將問題條理化、層次化，首先構造出一個有層次的結構模型。①最高層這一層次中只有一個元素，它是分析問題的預定目標或理想結果，因此也稱為目標層。②中間層這一層次中包含了為實現(xiàn)目標所涉及的中間環(huán)節(jié)，它可以由若干個層次組成，包括所需考慮的準則、子準則，因此也稱為準則層。③最底層這一層次包括了為實現(xiàn)目標可供選擇的各種措施、決策方案等，因此也稱為措施層或方案層。(2)構造出各層次中的所有判斷矩陣通過比較準則層中的各項構造判斷矩陣，矩陣A=值和重要性值w 的確定依據(jù)下表
權利要求
1.橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息采集傳輸方法，其特征在于，該方法綜合橋梁施工期過程中存在的不安全因素和危險源信息，針對所有安全事故進行統(tǒng)一層次劃分，進行風險評價，運用移動式手持PDA終端和GPS采集模塊提供必須的數(shù)據(jù)采集功能，利用無線 GPRS實現(xiàn)安全信息的傳輸，并在VisualMudio 2008平臺和Java Android ADT實現(xiàn)橋梁施工安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理、顯示，以及應急救援路徑搜索的算法，通過該平臺實現(xiàn)橋梁施工中存在問題的獲取和匯總，并利用無線短信發(fā)布平臺通過GSM網(wǎng)絡將信息實時傳輸?shù)筋I導管理階層，實現(xiàn)過程控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息采集傳輸方法，其特征在于按照安全監(jiān)測信息采集、傳輸、發(fā)布分為三部分1)、安全監(jiān)測信息的采集方法，以移動手持式PDA終端和GPS信息接收模塊為硬件核心，利用Java開發(fā)嵌入式軟件實現(xiàn)與硬件終端的交互，實現(xiàn)巡查人員對安全信息的描述錄入，系統(tǒng)根據(jù)安全因素的層次劃分，實現(xiàn)橋梁整體安全評價和危險評估；2)、安全監(jiān)測信息的傳輸方法，以移動手持式PDA終端和GPRS模塊為硬件核心，將采集到的安全信息，包括GPS位置、情況描述及照片；在嵌入式軟件的整合下，以二進制流的方式，通過無線GPRS網(wǎng)絡傳輸回施工監(jiān)測中心，監(jiān)測中心在Visual Studio 2008軟件基礎上對信息進行分發(fā)、存儲，為應急救援做出數(shù)據(jù)準備；3)、應急救援信息的生成傳輸方法，以信息處理軟件和短信無線發(fā)布軟硬件平臺為核心，所述的信息處理軟件和短信無線發(fā)布軟件根據(jù)應急救援的數(shù)據(jù)準備，結合道路路網(wǎng)情況產(chǎn)生應急救援預案，預案包括救援、疏散路線和救治，通過服務器連接短信發(fā)布硬件設備，將應急救援信息智能化地發(fā)布到各單位部門，實現(xiàn)各組織協(xié)調工作，開展事故救援和人員救治。
3.根據(jù)權利要求2所述的橋梁施工安全監(jiān)測與應急救援信息采集傳輸方法，其特征在于該方法的軟件系統(tǒng)包括運行于PDA上的嵌入式軟件和監(jiān)控服務器的處理軟件。
4.根據(jù)權利要求2所述的橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息采集傳輸方法，其特征在于采用Visual Studio 2008和Java可視化編程工具，將1)所述的安全監(jiān)測信息的采集方法，幻所述的安全監(jiān)測信息的傳輸方法，以及幻所述的應急救援信息的生成傳輸方法，涉及的采集傳輸流程和軟件系統(tǒng)進行編程表達，開發(fā)出能與硬件集成，且具有圖形交互界面的應用軟件包。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種橋梁施工期安全監(jiān)測與應急救援信息采集傳輸方法。該方法綜合橋梁施工期過程中存在的不安全因素和危險源信息，針對所有安全事故進行統(tǒng)一層次劃分，進行風險評價，運用移動式手持PDA終端和GPS采集模塊提供必須的數(shù)據(jù)收集和傳輸功能，并在Visual Studio 2008平臺和Java Android ADT實現(xiàn)橋梁施工安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理、顯示，以及應急救援路徑搜索的算法，利用該平臺獲取橋梁施工中存在問題，并利用無線短信發(fā)布平臺將信息實時傳輸?shù)筋I導管理階層，實現(xiàn)過程控制，提高救援速度，降低并減少安全事故帶來的損失。該方法具有實時性和自動性程度高，精度滿足工程需求等特點。
文檔編號H04W4/02GK102271307SQ20111013283
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權日2011年5月23日
發(fā)明者吳浩, 易江鴻, 林馳, 池秀文, 趙旭 申請人:武漢理工大學