开拓创新测量云平台在“智慧工程”建设中的应用

董晓龙

（中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司，江苏无锡 214000）

随着工程测量行业的不断发展，数据采集方法越来越多样化，人员、仪器管理困难，测量数据量急剧增加。如何在最短的时间内处理大量数据并高质量管理人员和仪器，是大多数测量从业人员始终面对的问题。通过使用测量云平台，使测量人员可以轻松掌握测量技术，并实时获取准确的工程测量结果，大幅度提高了数据处理效率。

1 测量云平台关键需求分析

针对工程建设单位、施工、设计、勘察、测量、监测、监理、第三方系统单位进行需求调研，包含测量业务流程、组织架构、测量制度、设计规范、已建系统、IT环境以及需求等。

根据需求调研施工单位、监测单位进行数据录入、处理与输出，第三方系统API接口数据输出，测量云平台采用适应的系统平台和软件开发架构，以中间件及WEB服务等技术实现系统功能。系统建成后，以测量云平台为支撑，实现基础人员管理、盾构机管理功能、导线平差、水准平差及数据处理等功能。以信息化的技术手段支撑施工过程，为测量工作流程化、规范化、信息化提供帮助。测量云平台调研需求如图1所示。

图1 测量云平台调研需求

2 测量云平台的优势

测量云平台的云服务具有高拓展性、可靠性、共享性。

（1）人员仪器管理，施工现场遍布全国各地，测量人员水平不齐，人员流动大，测量仪器最新使用状态不能有效监测，施工可能发生预想不到的问题。通过测量云平台优势将所有人员仪器进行数据可视化管理。

（2）重复性工作多，测量人员每天处理大量测量数据，将所有的重复性工作交付测量云平台完成，使测量方法和数据处理更科学、严密。

（3）测量云平台采用云端储存，为用户提供可视化、更直观的平台以及永不丢失的数据保存，保证监测数据的连续完整，为施工安全提供依据，主体移交透明且可追溯。

（4）实时测量数据传送到云端进行快速计算，减少人工和相关边际成本，解决施工测量人才紧缺的问题。

（5）结合测量上一次数据进行对比，分析差值，保障施工快速、准确进行。

3 测量云平台总体架构

测量云平台应用框架如图2所示。

图2 测量云平台应用框架

测量云管理平台按照四层架构划分，主要分为传感层、数据采集层、支撑层以及展示层。

传感层主要包括施工现场测量仪器和物联网设备接入系统，数据采集层包括人工数据采集与系统接入数据两部分，业主单位、施工单位通过人工填报与移动APP进行数据上报。系统接入第三方系统数据和现场仪器数据采集。

支撑层主要分为Web端应用以及移动端应用两部分，包括测量人员管理、测量仪器管理、盾构机管理、盾构机运行管理、监控量测、预警管理、资料管理、数据处理、导线平差、水准平差以及系统管理等功能，提高工程项目管理的效率。

需要注意的是，下面的服务器指服务器组件的功能，不一定是物理服务器。在实际工作中，可以根据企业的规模和项目类型，将不同的服务器组件安装在同一台物理服务器上，也可以将不同的服务器组件各自部署在不同的物理服务器上。

4 测量云平台主要功能

系统部署在云服务器中，所有接口采用API模块化设计，便于二次开发，按照分层设计思路，能够降低系统模块的耦合度，使系统更强大、稳定，该平台可提供监控量测、大屏首页看板、知识库、工具箱、OCR坐标识别、仪器管理、导向系统中线源文件管理等功能。

4.1 监控量测

建立施工项目监控量测健康诊断与评价预警系统。由项目部按照预置模板上传测量数据，以项目CAD图纸为监控信息链接入口，可导航至监控位置数据分析图表可视化页面、实时风险预警信息页面、监测关键参数变化趋势页面。遇到突发状况或应力、应变等达到限值时，结合预警机制，发送数据分析预警信息，提醒维护人员对不稳定结构或可能出现失稳的结构，及时采取相应的治理措施，防止灾害扩大，减少损失。

（1）预警管理功能。可设置监控量测数据预警的阈值及预警规则，工程类型包括盾构工程、车站工程、暗挖工程，页面显示对应工程默认的阈值，修改对应控制值、报警值、报警速率、预警值，在报警规则区域，可设置不同等级报警的方式及接收的人。

（2）测点管理。通过该功能借助CAD图纸可视化功能，在CAD图纸上布置测点位置，可辅助管理人员精准定位预警、直观清晰执行业务管理。

（3）测量数据上报。可下载监测量测数据上报模板，并按照模板上传测量数据，在上报历史列表中，未审核、审核未通过的数据，可以进行重新上传或者删除等操作。

4.2 大屏首页看板

通过可视化图表实时了解各项目进度。公司层可以第一时间了解测量工作信息，及时发现问题并调整策略；配合智能设备采集器，对全站仪、水准仪、盾构机设备情况等实现智慧运营管理，大幅度提高了分析人员的工作效率，精简了重复的数据准备工作。

大屏看板系统如图3所示。

图3 大屏看板系统

4.3 仪器管理

通过工作流的管理，实时查看测量仪器动态、仪器检定时间预警、检定记录、调动记录等，可快速导出仪器清单和调拨清单，解决仪器管理难的问题。

4.4 导向系统中线源文件管理

盾构导向系统具有重要的作用，但由于测量人员难以保证24 h都进行监控，不能全程、及时监测和提供机器数据。如果盾构施工偏离了隧道曲线，地面上的工作人员又对发生的情况不了解，施工就可能发生意外。

导向系统线路中线数据管理，可通过现场采集软件定时采集盾构机中线数据，如超过指定数值可锁定导向系统或者进行预警，判断中线数据是否被篡改，弥补了在隧道施工时的弊端，防止中线被恶意篡改带来工程损失。

4.5 知识库

可以将施工中遇到的问题解决方案、相关做法、经验教训录入知识库系统，解决业务知识分散不方便查找、机密资料易泄密、人员离职和新员工培训成本高等问题。同时也支持全文检索的方式，经常使用的查询还可以进行保存，保存的是查询的条件而不是静态的结果，保证了查询实时更新。

4.6 工具箱

工具箱具有集成项目管理、项目数据录入、导线数据自动平差、水准数据自动平差、圆心拟合、联系测量（一井、两井、高程）一键生成有效数据成果表、电子手簿电、DXF格式等功能。

所有数据支持多种途径录入，支持手机APP自动采集仪器数据、在线导入测量观测数据、支持外业手薄数据录入、支持各大铁路设计院的CPⅢ数据录入（*TPT、*SUC）、支持软件平差文件直接录入（清华山维）。

4.7 OCR坐标识别

将全站仪测量坐标通过手机APP进行拍照，突破上传测量云服务器，结合人工智能技术进行OCR识别，提取全站仪坐标数据到云平台，进行坐标较差校验。

5 结语

通过使用测量云平台有效弥补了人工测量的不足，使测量工程师能够在第一时间获得准确及时的施工测量数据，测量工程师了解需要做哪些工作、每个工作如何进行。测量计算难度较大的工作，测量工程师不必再去寻求、编辑和验证计算公式，按照云平台和手机APP要求输入参数即可。普通测量技术人员也可以准确地完成难度较高的测量计算工作。