CN101369012A - 基于gps和网站地图服务器的数据采集系统及采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于GPS和网站地图服务器的数据采集系统及方法，该系统包括：红盒子设备、网站地图服务器、终端设备，红盒子设备通过无线通信链路接入Internet与网站地图服务器相连，终端设备通过Internet与网站地图服务器相连；该方法通过由现场施工人员携带的红盒子从GPS卫星接收GPS信号，并确定施工者的位置信息，将采集探测数据或探测数据编码及时间、位置信息组合成组合数据，通过无线通信链路发送到网站地图服务器，网站地图服务器提供包含卫星图片、地理标注的电子地图服务、工作轨迹监控和回放、数据标注接口，用户通过终端设备连接Internet，可以实时动态监控作业轨迹，浏览电子地图上具有不同视觉特性的数据标注，方便直观地浏览、管理、查询数据。

Description

基于GPS和网站地图服务器的数据采集系统及采集方法

技术领域

本发明涉及为工程施工人员和管理者提供基于GPS和网站地图服务器的数据采集的系统。本发明涉及的工程包含但不限于地下管线探测、排水管道检测、供水管道测漏、燃气泄漏检测、桩基检测、地质勘探。

背景技术

大多数工程的施工特点是大范围多点移动作业，需要多个人工和设备同时进行施工。由于作业数据和地理坐标点具有对应关系，以传统的手工记录方式，极容易出现数据和地理坐标点错位。例如，管线探测得到的深度、电流数据和探测点位有对应关系，施工人员在多个点作业时，需要记录数据，传统的方式是以手工画图的方式，记录探测数据和周围道路，显著建筑物、地貌和标志，以此来确定探测数据和探测点位之间的对应关系；又一个例子，排水管道检测视频和被检测管道也有对应关系，当施工人员在大范围移动，完成多点作业和检测后，同样也是采用手工方式，通过画探测地点周边特征图和人工关联视频和管道的方式来记录探测视频和管道的关系。当作业范围大，需在大量作业点采集数据时，采用人工记录的方式难免出现差错，出现数据采集混乱的情况。而且，数据和作业地点地理位置之间的对应关系是通过手工绘制作业点周边特征进行确认的，这种确认方式不精确，也不够直观，容易发生混淆。

另外，由于施工范围大，需要在多个作业点之间流动，施工过程中管理者并不能跟踪全部的作业过程，因此施工者不能确保所有数据都是真实而且正确的。由于传统的手工记录数据方式，缺乏对数据有效性的验证，因此对错误和造假的数据，没有办法鉴别数据的真伪和正确性。由于缺乏作业过程监控手段和数据鉴别技术的支持，施工单位和管理者可能需要承担错误和造假数据带来的后果。

发明内容

本发明的目的为了克服上述现有技术存在的问题及缺点，提供了一种基于GPS和网站地图服务器的数据采集系统及方法，通过本发明方便直观地浏览、管理、查询数据。

一种基于GPS和网站地图服务器的数据采集系统，包括:红盒子设备、网站地图服务器、终端设备，其特征在于:红盒子设备通过无线通信链路接入Internet再与网站地图服务器相连，终端设备通过Internet与网站地图服务器相连。

本系统至少一个红盒子设备，这里所指的红盒子相对应于飞机的黑匣子，是一个记录施工数据和施工过程信息的设备，具体的来说，是一个集GPS接收机、无线通信模块以及数据采集模块的集合体，红盒子的组成部分包括:

(1)红盒子至少包含一个GPS接收单元，GPS接收单元内置于红盒子内，且GPS接收单元配置为接收来自不同GPS卫星的至少3个不同的GPS信号，并确定GPS信号中的经度坐标、纬度坐标和GPS时间作为探测点的时间、位置信息。该信息用于确定探测事件在地理坐标和时间四维空间中的唯一性；

(2)红盒子至少包含一个无线通信模块，无线通信模块具有接入internet网络的能力，提供用于发送数据的通信链路。当施工人员确认发送数据后，无线通信模块将包含时间和GPS坐标、以及探测数据或探测数据编码内容的组合组合数据以GPRS、WCDMA、CDMA、WINMAX、WIFI、TDSCDMA信号中的一种发送到网站地图服务器上，所述的探测数据为探测仪器采集的作业数据，探测数据编码为采用编码方式表示的探测数据，探测仪器在施工现场；

(3)红盒子至少包含一个数据采集模块，该数据采集模块内置在红盒子内，施工人员在施工过程中将采集到的探测数据或探测数据编码采集到数据采集模块中，数据采集模块将探测数据或探测数据编码和时间、GPS经度坐标、GPS纬度坐标组合成一组组合数据，通过通信链路发送到网站地图服务器上。该组数据用于确定探测数据在四维空间中的唯一性。

至少一台网站地图服务器，接入Internet网络，网站地图服务器接收到红盒子发送的组合数据，并对收到的组合数据进行分析，建立起探测数据和时间、空间的对应关系。网站地图服务器提供了如下接口:

(1)网站地图服务器提供电子地图接口，电子地图的配置为:提供多个分辨级别的卫星图，以及多个分辨级别的测绘地图，测绘地图上提供地名标注，便于施工人员和管理者辨认探测数据的地理方位，施工人员和管理者可通过输入设备调整地图的分辨级别，用于控制电子地图的可见范围。

(2)网站地图服务器提供施工人员工作轨迹实时监控接口。网站地图服务器可实时接收红盒子发送的GPS坐标信息，并以此定位施工人员所处地理位置，确认施工人员是否按照管理者的设定的任务进行作业。

(3)网站地图服务器提供探测数据的标注接口，根据组合数据中的经度坐标、纬度坐标，配合电子地图，将探测数据标注到电子地图上。并且网站地图服务器还给施工人员和管理者提供按时间、按数据类型查询的接口，当用户提交条件查询后，网站地图服务呈现满足条件的数据，并将满足条件的数据在电子地图上标注出来。电子地图上的数据标注，包含了时间、GPS坐标、探测数据内容，施工人员和管理者可以直观、快速了解某个探测数据的内容以及它对应的地理坐标点。电子地图上标注的数据中，不同的数据类型采用不同的地图图标，因此不同类型的数据在地图上有不同的视觉特性。视觉特性的图标为以地图图标的不同颜色、不同形状、不同图案以及不同大小代表了不同含义的探测数据和作业事件。

(4)网站地图服务器还提供工作轨迹回放的接口，可根据探测事件发生的时间先后顺序，在电子地图上以动画地形式展现特定时间内的作业轨迹。

本发明的系统还至少包括一台用于地图浏览的终端设备，接入internet网络。施工人员或者管理者通过浏览器访问网站地图服务器，获取网站地图服务器提供的电子地图、作业过程实时监控、数据标注以及轨迹回放接口。

根据本发明的另一方面，基于GPS和网站地图服务器的数据采集方法，按以下步骤进行:(1)由施工人员随身携带的红盒子设备的GPS接收单元接收来自不同GPS卫星的至少3个不同的GPS信号，并确定GPS信号中的经度坐标、纬度坐标和GPS时间作为作业点的时间、位置信息；位置信息就是GPS信号中的经度坐标、纬度坐标，红盒子的数据采集模块在施工过程中将采集到的探测数据或探测数据编码和时间、GPS经度坐标、纬度坐标组合成一组数据，通过无线通信模块发送到网站地图服务器上；(2)网站地图服务器接入Internet，实时接收红盒子发送的组合数据，分析并建立起探测数据或探测数据编码和时间、空间的对应关系，网站地图服务器提供多分辨级别电子地图和用于确定探测数据或探测数据编码、事件唯一性的服务接口；(3)用户通过终端设备接入到Internet，通过网站地图服务器提供的多分辨级别电子地图和用于确定探测数据、事件唯一性的服务接口访问网站地图服务器，控制电子地图显示范围，实时动态监控作业轨迹，浏览电子地图上具有不同视觉特性的数据标注。

该方法还包括:当施工现场不能把所有探测数据通过无线链路发送到网站地图服务器时，施工人员将施工过程中的作业时间、位置信息、探测数据编码组合起来，发送到网站地图服务器，并通过访问网站地图服务器，获取包含探测数据编码的组合数据，根据所述的探测数据编码还原探测数据和作业时间、作业位置的对应关系，建立探测数据和时间、GPS坐标的精确对应关系。

本发明由所述内置于红盒子的GPS接收单元接收来自于不同GPS卫星的至少3个不同GPS信号，并取GPS时间和GPS经纬度坐标确定作为探测作业的时间、位置信息，以此方法来标识该探测事件和探测数据在四维空间的唯一性；通过内置于红盒子的数据采集模块，施工人员在施工现场，红盒子的数据采集模块将探测数据或探测数据编码和GPS时间、GPS坐标组合起来，并以完整的一组组合数据通过无线通讯单元发送到网站地图服务器，在网站地图服务器上实时记录现场采集的数据和该数据对应的时间、GPS坐标，建立探测数据或探测数据编码和时间、GPS坐标的精确对应关系。

本发明还在网站地图服务器上提供:

(1)多种分辨级别的电子地图服务，包含卫星图片和带有地理名称标注的测绘地图服务，以及；

(2)根据红盒子发送的实时组合数据，以此定位施工人员所处地理位置，实时监控作业轨迹，以及；

(3)将现场发回的探测数据在电子地图上以不同图标标注，点击图标将展开图标内容，不同的数据类型具有不同的视觉特性，以及；

(4)以时间先后顺序在电子地图上展现特定时间内的作业轨迹。

通过本发明方便直观地浏览、管理、查询数据。

附图说明

图1为本发明的方框图。

图2本发明的第一种实施例红盒子设备的方框图。

图3本发明的第二种实施例的红盒子系统方框图。

图4本发明的实时监控和轨迹回放地图服务示意图。

图5本发明的数据标注地图服务示意图。

具体实施方式

下面将参考附图说明本发明的不同实施例。

参照图1，出示了本发明的基于GPS技术和网站地图服务器的监控和数据采集系统。本发明的监控和数据采集系统包括至红盒子11、通信链路12、网站地图服务器14、终端设备15，多个全球定位系统(GPS)卫星100，每个卫星都输出GPS信号10，红盒子接收到GPS信号后，结合探测数据或探测数据编码，将组合数据打成包通过无线通信链路12、Internet网络13发到网站地图服务器14，用户利用终端设备15，通过Internet网络13访问网站地图服务器，得到作业信息以及探测数据或探测数据编码。

参照图2，出示了本发明的第一种实施例中红盒子的组成。第一种实施例中红盒子包括了GPS接收单元16、数据采集模块18、以及无线通信模块19和无线链路20。GPS接收单元、数据采集模块以及无线通信模块都可以从市场购买得到，参照图1，多个GPS卫星100输出各自的GPS信号10，图2中的GPS接收单元16从获取的3个以上的GPS信号中提取当前GPS坐标，包含GPS经度坐标、GPS纬度坐标、以及GPS时间，同时，施工仪器通过USB口、串口、蓝牙中的一种，将探测数据或探测数据编码传送到数据采集模块18，数据采集模块18将GPS数据和探测数据或探测数据编码组合起来打成包，利用无线通信模块19通过无线通信链路20发送到网站地图服务器。本实施例中的无线通信链路20，可能是GPRS，也可以是CDMA，或者是WIFI，无线通信链路20的选择，需根据实施地理范围内无线通信信号的覆盖范围来确定。

参照图3，出示了本发明的第二种实施例中红盒子的组成。第二种实施例中红盒子包括了GPS接收单元16、数据采集模块18、以及无线通信模块19和无线链路20，多个GPS卫星100输出各自的GPS信号10，GPS接收单元16从获取的3个以上的GPS信号中提取当前GPS坐标，包含GPS经度坐标、GPS纬度坐标以及GPS时间，同时，用户通过手动录入现场探测数据或探测数据编码，用户确认之后，数据采集模块18将GPS数据和探测数据或探测数据编码组合起来打成包，利用无线通信模块19通过无线通信链路20发送到网站地图服务器。第二实施例中红盒子的探测数据或探测数据编码由人工录入，不通过硬件电路直接从作业设备上获取。

参照图4，出示了本发明的实时监控和轨迹回放地图服务示意图，本发明的所有实施例都具有实时监控和轨迹回放的地图服务功能。参照图1，用户利用网络终端设备15通过Internet网络13，访问网站地图服务器，在服务页面中输入帐号和密码后，可以获取实时监控和轨迹回放的服务。参照图4，施工人员200的状态在电子地图中以信息框201的形式显示出来，用户在电子地图上可直观察看。累积的实时状态信息都保存在网站地图服务器上，用户在服务页面中输入时间范围，可查询到在特定时间范围内某个施工人员的工作轨迹，在电子地图上，工作轨迹以动画的形式描述。

参照图5，出示了本发明的数据标注地图服务示意图，本发明的所有实施例都具有数据标注的地图服务功能。参照图1，用户利用网络终端设备15通过Internet网络13，访问网站地图服务器，在服务页面中输入帐号和密码后，可以获取数据标注的服务。参照图4中，数据203以各种不同的图标来表示，每个数据203都有一个隐藏的信息框201，当用户点击图标后，该数据所有详细的信息都在信息框列出来。不同图标表示不同数据类型的方式，具有较明显的视觉特性，可直观表达数据类型。

Claims (7)

1.一种基于GPS和网站地图服务器的数据采集系统，包括：红盒子设备、网站地图服务器、终端设备，其特征在于：红盒子设备通过无线通信链路接入Internet再与网站地图服务器相连，终端设备通过Internet与网站地图服务器相连。

2.根据权利要求1所述的基于GPS和网站地图服务器的数据采集系统，其特征在于：所述的红盒子设备，包含至少一个GPS接收单元、一个无线通信模块、一个数据采集模块，GPS接收单元接收来自不同GPS卫星的至少3个不同的GPS信号，并以此作为作业点的时间、位置信息；数据采集模块在施工过程中将采集到的探测数据或探测数据编码和时间、GPS经度坐标、纬度坐标组合成一组组合数据，通过无线通信模块发送到网站地图服务器上。

3.根据权利要求1所述的的基于GPS和网站地图服务器的数据采集系统，其特征在于：所述的网站地图服务器，接收并分析红盒子设备发送的组合数据，建立起探测数据或探测数据编码、时间、位置的对应关系。

4.根据权利要求1所述的基于GPS和网站地图服务器的数据采集系统，其特征在于：所述的网站地图服务器，累积记录红盒子发送的组合数据，以动画的方式描述红盒子作业轨迹和作业状态，动画显示以时间为顺序，图标最开始显示在时间的开始点位置，随着时间的推移，图标移动到时间对应的地点上。

5.根据权利要求1所述的基于GPS和网站地图服务器的数据采集系统，其特征在于：所述的网站地图服务器，记录并分析红盒子发送的组合数据，在电子地图上以不同视觉特性的图标，分类将数据标注在电子地图上。

6.基于GPS和网站地图服务器的数据采集方法，按以下步骤进行：(1)由施工人员随身携带的红盒子设备的GPS接收单元接收来自不同GPS卫星的至少3个不同的GPS信号，并确定GPS信号中的经度坐标、纬度坐标和GPS时间作为作业点的时间、位置信息；红盒子的数据采集模块在施工过程中将采集到的探测数据或探测数据编码和时间、GPS经度坐标、GPS纬度坐标、组合成一组组合数据，通过无线通信模块发送到网站地图服务器上；所述的探测数据为探测仪器采集的作业数据，探测数据编码为采用编码方式表示的探测数据；(2)网站地图服务器接入Internet，实时接收红盒子发送的组合数据，分析并建立起探测数据或探测数据编码和时间、空间的对应关系，网站地图服务器提供多分辨级别电子地图和用于确定探测数据或探测数据编码、事件唯一性的服务接口；(3)用户通过终端设备接入到Internet，通过网站地图服务器提供的多分辨级别电子地图和用于确定探测数据、事件唯一性的服务接口访问网站地图服务器，控制电子地图显示范围，实时动态监控作业轨迹，浏览电子地图上不同视觉特性的数据标注。

7.根据权利要求6所述的基于GPS和网站地图服务器的数据采集方法，其特征在于：当探测数据不能发送到服务器时，以探测数据编码发送到网站地图服务器，用户访问网站地图服务器，获取包含探测数据编码的组合数据，根据所述的探测数据编码还原探测数据和作业时间、作业位置的对应关系。

Images