開拓創(chuàng)新測量云平臺在“智慧工程”建設中的應用

董曉龍

（中鐵一局集團城市軌道交通工程有限公司，江蘇無錫 214000）

隨著工程測量行業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)據采集方法越來越多樣化，人員、儀器管理困難，測量數(shù)據量急劇增加。如何在最短的時間內處理大量數(shù)據并高質量管理人員和儀器，是大多數(shù)測量從業(yè)人員始終面對的問題。通過使用測量云平臺，使測量人員可以輕松掌握測量技術，并實時獲取準確的工程測量結果，大幅度提高了數(shù)據處理效率。

1 測量云平臺關鍵需求分析

針對工程建設單位、施工、設計、勘察、測量、監(jiān)測、監(jiān)理、第三方系統(tǒng)單位進行需求調研，包含測量業(yè)務流程、組織架構、測量制度、設計規(guī)范、已建系統(tǒng)、IT環(huán)境以及需求等。

根據需求調研施工單位、監(jiān)測單位進行數(shù)據錄入、處理與輸出，第三方系統(tǒng)API接口數(shù)據輸出，測量云平臺采用適應的系統(tǒng)平臺和軟件開發(fā)架構，以中間件及WEB服務等技術實現(xiàn)系統(tǒng)功能。系統(tǒng)建成后，以測量云平臺為支撐，實現(xiàn)基礎人員管理、盾構機管理功能、導線平差、水準平差及數(shù)據處理等功能。以信息化的技術手段支撐施工過程，為測量工作流程化、規(guī)范化、信息化提供幫助。測量云平臺調研需求如圖1所示。

圖1 測量云平臺調研需求

2 測量云平臺的優(yōu)勢

測量云平臺的云服務具有高拓展性、可靠性、共享性。

（1）人員儀器管理，施工現(xiàn)場遍布全國各地，測量人員水平不齊，人員流動大，測量儀器最新使用狀態(tài)不能有效監(jiān)測，施工可能發(fā)生預想不到的問題。通過測量云平臺優(yōu)勢將所有人員儀器進行數(shù)據可視化管理。

（2）重復性工作多，測量人員每天處理大量測量數(shù)據，將所有的重復性工作交付測量云平臺完成，使測量方法和數(shù)據處理更科學、嚴密。

（3）測量云平臺采用云端儲存，為用戶提供可視化、更直觀的平臺以及永不丟失的數(shù)據保存，保證監(jiān)測數(shù)據的連續(xù)完整，為施工安全提供依據，主體移交透明且可追溯。

（4）實時測量數(shù)據傳送到云端進行快速計算，減少人工和相關邊際成本，解決施工測量人才緊缺的問題。

（5）結合測量上一次數(shù)據進行對比，分析差值，保障施工快速、準確進行。

3 測量云平臺總體架構

測量云平臺應用框架如圖2所示。

圖2 測量云平臺應用框架

測量云管理平臺按照四層架構劃分，主要分為傳感層、數(shù)據采集層、支撐層以及展示層。

傳感層主要包括施工現(xiàn)場測量儀器和物聯(lián)網設備接入系統(tǒng)，數(shù)據采集層包括人工數(shù)據采集與系統(tǒng)接入數(shù)據兩部分，業(yè)主單位、施工單位通過人工填報與移動APP進行數(shù)據上報。系統(tǒng)接入第三方系統(tǒng)數(shù)據和現(xiàn)場儀器數(shù)據采集。

支撐層主要分為Web端應用以及移動端應用兩部分，包括測量人員管理、測量儀器管理、盾構機管理、盾構機運行管理、監(jiān)控量測、預警管理、資料管理、數(shù)據處理、導線平差、水準平差以及系統(tǒng)管理等功能，提高工程項目管理的效率。

需要注意的是，下面的服務器指服務器組件的功能，不一定是物理服務器。在實際工作中，可以根據企業(yè)的規(guī)模和項目類型，將不同的服務器組件安裝在同一臺物理服務器上，也可以將不同的服務器組件各自部署在不同的物理服務器上。

4 測量云平臺主要功能

系統(tǒng)部署在云服務器中，所有接口采用API模塊化設計，便于二次開發(fā)，按照分層設計思路，能夠降低系統(tǒng)模塊的耦合度，使系統(tǒng)更強大、穩(wěn)定，該平臺可提供監(jiān)控量測、大屏首頁看板、知識庫、工具箱、OCR坐標識別、儀器管理、導向系統(tǒng)中線源文件管理等功能。

4.1 監(jiān)控量測

建立施工項目監(jiān)控量測健康診斷與評價預警系統(tǒng)。由項目部按照預置模板上傳測量數(shù)據，以項目CAD圖紙為監(jiān)控信息鏈接入口，可導航至監(jiān)控位置數(shù)據分析圖表可視化頁面、實時風險預警信息頁面、監(jiān)測關鍵參數(shù)變化趨勢頁面。遇到突發(fā)狀況或應力、應變等達到限值時，結合預警機制，發(fā)送數(shù)據分析預警信息，提醒維護人員對不穩(wěn)定結構或可能出現(xiàn)失穩(wěn)的結構，及時采取相應的治理措施，防止災害擴大，減少損失。

（1）預警管理功能。可設置監(jiān)控量測數(shù)據預警的閾值及預警規(guī)則，工程類型包括盾構工程、車站工程、暗挖工程，頁面顯示對應工程默認的閾值，修改對應控制值、報警值、報警速率、預警值，在報警規(guī)則區(qū)域，可設置不同等級報警的方式及接收的人。

（2）測點管理。通過該功能借助CAD圖紙可視化功能，在CAD圖紙上布置測點位置，可輔助管理人員精準定位預警、直觀清晰執(zhí)行業(yè)務管理。

（3）測量數(shù)據上報。可下載監(jiān)測量測數(shù)據上報模板，并按照模板上傳測量數(shù)據，在上報歷史列表中，未審核、審核未通過的數(shù)據，可以進行重新上傳或者刪除等操作。

4.2 大屏首頁看板

通過可視化圖表實時了解各項目進度。公司層可以第一時間了解測量工作信息，及時發(fā)現(xiàn)問題并調整策略；配合智能設備采集器，對全站儀、水準儀、盾構機設備情況等實現(xiàn)智慧運營管理，大幅度提高了分析人員的工作效率，精簡了重復的數(shù)據準備工作。

大屏看板系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 大屏看板系統(tǒng)

4.3 儀器管理

通過工作流的管理，實時查看測量儀器動態(tài)、儀器檢定時間預警、檢定記錄、調動記錄等，可快速導出儀器清單和調撥清單，解決儀器管理難的問題。

4.4 導向系統(tǒng)中線源文件管理

盾構導向系統(tǒng)具有重要的作用，但由于測量人員難以保證24 h都進行監(jiān)控，不能全程、及時監(jiān)測和提供機器數(shù)據。如果盾構施工偏離了隧道曲線，地面上的工作人員又對發(fā)生的情況不了解，施工就可能發(fā)生意外。

導向系統(tǒng)線路中線數(shù)據管理，可通過現(xiàn)場采集軟件定時采集盾構機中線數(shù)據，如超過指定數(shù)值可鎖定導向系統(tǒng)或者進行預警，判斷中線數(shù)據是否被篡改，彌補了在隧道施工時的弊端，防止中線被惡意篡改帶來工程損失。

4.5 知識庫

可以將施工中遇到的問題解決方案、相關做法、經驗教訓錄入知識庫系統(tǒng)，解決業(yè)務知識分散不方便查找、機密資料易泄密、人員離職和新員工培訓成本高等問題。同時也支持全文檢索的方式，經常使用的查詢還可以進行保存，保存的是查詢的條件而不是靜態(tài)的結果，保證了查詢實時更新。

4.6 工具箱

工具箱具有集成項目管理、項目數(shù)據錄入、導線數(shù)據自動平差、水準數(shù)據自動平差、圓心擬合、聯(lián)系測量（一井、兩井、高程）一鍵生成有效數(shù)據成果表、電子手簿電、DXF格式等功能。

所有數(shù)據支持多種途徑錄入，支持手機APP自動采集儀器數(shù)據、在線導入測量觀測數(shù)據、支持外業(yè)手薄數(shù)據錄入、支持各大鐵路設計院的CPⅢ數(shù)據錄入（*TPT、*SUC）、支持軟件平差文件直接錄入（清華山維）。

4.7 OCR坐標識別

將全站儀測量坐標通過手機APP進行拍照，突破上傳測量云服務器，結合人工智能技術進行OCR識別，提取全站儀坐標數(shù)據到云平臺，進行坐標較差校驗。

5 結語

通過使用測量云平臺有效彌補了人工測量的不足，使測量工程師能夠在第一時間獲得準確及時的施工測量數(shù)據，測量工程師了解需要做哪些工作、每個工作如何進行。測量計算難度較大的工作，測量工程師不必再去尋求、編輯和驗證計算公式，按照云平臺和手機APP要求輸入參數(shù)即可。普通測量技術人員也可以準確地完成難度較高的測量計算工作。