CN106403946A - 一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统 - Google Patents

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梅德芳
于治国
刘成武
丛世栋
张海增
赵旦
张海龙
关向东
于悦
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Beijing Hua Yuan Heat Distribution Pipe Network Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统，是热网运检人员三维定位智能管理系统，有助于管理人员的指挥调度、管理等工作。

Description

一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统
技术领域
本发明涉及一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统。
背景技术
实现三维定位的方法很多种，常见的有基于光学原理的方法，通过双或单个摄像头获取三维定位信息；有基于磁性原理的方法，通过被测物发出的磁场由磁性感应器感应磁场的强度和磁场的偏角来确定被测物的位置；有基于声学原理的方法，使用高频声音通过三角形法测量被测物的三维位置；还有就是微惯导法，利用陀螺仪技术确定物体的三维定位。其各有各自适合的应用范围和优势，但也存在一些不足，如光学原理的三维定位方法可定位范围小、对光线和光路敏感、图像处理算法不是很有效等；磁性原理的三维定位方法易于被周围磁性物干扰测试定位；声学原理的三维定位方法可能会被周围物反射波影响测量，且只能有一个声源；微惯导三维定位法误差会随时间逐步增加，需要进行误差修正。可见，虽然三维定位的方法很多，但却只能各自应用于适合的范围。对于某些特殊的场合环境并不适用，如热网热源的运检工作人员定位，由于环境存在多声源、系统复杂、光线差、磁场干扰等情况，同时又要求定位误差小等。
本发明提出了一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统，采用了PDMS三维建模技术与微惯导定位技术的无缝融合，实现运检人员三维定位和轨迹模拟、可视化直观指挥调度、建筑三维展示及高危险区提醒功能。
目前，利用微惯导三维定位的相关技术及应用很多，主要相关成果有：(1)一种基于三维多点无线与微惯导的室内定位系统、方法(专利号：201210385728.1)，该发明针对室内较多的定位技术为单独的无线射频三角定位技术或单独的惯性导航传感器均存在误差较大而提出了一种定位精度高的基于三维多点无线与微惯导的室内定位系统、方法及室内控制系统。该系统包括定标装置和感测装置，定标装置包括至少三个第一无线收发单元，用于每隔预设时间发射一次信号；感测装置包括惯性传感单元，用于感测目标的运动，及第二无线收发单元用于接收到每个第一无线收发单元所发射信号时，产生一响应信号。根据微惯性传感单元感测目标物的第一坐标空间和响应信号计算的第二空间坐标的融合处理来确定最终室内空间坐标定位。(2)一种现场人员三维定位导航系统(专利号：201310645196.8)，该发明是基于惯性导航系统技术对实施执行任务的消防队员进行准确追踪定位，便于指挥中心了解任务现场，有效的作出相应的部署方案，弥补了GPS定位的缺陷。其三维展示平台是谷歌地图形成的三维模型，嵌入惯性导航系统技术，实现了对现场人员的三维定位导航，是一种消防员火警现场定位系统。该系统主要由人员位置定位识别标签、位置数据传输模块和三维展示平台组成。(3)微惯性测量装置(专利号：201210240106.X)，该发明提出了一种微惯性测量装置，可用于测量微小飞行器高动态、大过载运动状态下的运动参数，计算出微小飞行器的运动姿态和运动轨迹。该测量装置主要由壳体、顶盖、主电路板、微惯性测量组合组成。其中壳体和顶盖限定出腔室，主电路 板和微惯导测量组合设置其内，且相互连接。微惯导测量组合包括三轴微机械陀螺仪、三轴微机械加速度计和三轴磁强计、第一和第二双轴微机械加速度计。
以上微惯导三维定位的相关技术及应用，虽各有其优势和方案可行性，但却只能各自应用于适合的范围。对于某些特殊的场合环境并不适用，如热网热源的运检工作人员定位，由于环境存在多声源、系统复杂、光线差、磁场干扰等情况，同时又要求定位误差小等。
目前，公司热源庞大系统的运营管理工作仍是运行管理人员的难题，尤其是对运检人员的管理工作。由于运检人员较多，管理方面存在一定难度，很容易产生管理漏洞。同时，热源厂(天然气热源厂)本身也是易燃易爆、且高温地带，很容易发生危险，造成不可挽回的损失和后果。针对此问题，本发明提出了一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统，采用了PDMS三维建模技术与微惯导定位技术的无缝融合，实现运检人员三维定位和轨迹模拟、可视化直观指挥调度、建筑三维展示及高危险区提醒功能，有效的解决了运检人员及其他人员的管理工作，减少管理者的负担，减少管理和安全意外发生，保障工人的安全，避免因意外给供热公司带来的经济损失，提高工厂的名誉，为公司带来更大的效益。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统，该系统包括定位终端(1)，手持终端(2)，智能报警系统(3)，接收终端(4)和监管终端(5)，所述定位终端(1)， 手持终端(2)可由运检人员佩戴；
所述定位终端(1)内置有内置惯性导航模块，该惯性导航模块可实时监测当前运检人员的移动位移距离、方向角所在高度以及倾角等各种姿态参数，通过无线数传模块输出位置相关坐标参数，再使其与PDMS三维建筑模型的坐标x，y，z重合，通过运检人员时刻位置的信息，实现对目标的精准定位；
经过定位后将把目标定位信息由接收终端(4)传输至监管终端(5)，并在在三维展示平台上实现人员行走轨迹实时动态模拟，每个的人员行走的轨迹采用一种颜色表现，便于实时监控人员的位置；
所述PDMS三维建筑模型内设置危险区范围，该范围与智能报警系统(3)对接，可实现当有工作人员进入危险范围时智能报警系统发射出报警信号给接收终端，再转至运检人员的手持终端(2)语音提醒。
2、如权力要求1所述的一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统，其特征在于所述手持终端(2)内置有内置ARM芯片三防智能机
3、如权力要求1所述的一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统，其特征在于所述监管终端(5)具有三维展示平台，所述监管终端(5)可以发射命令信息通过接收终端传输至手持终端的运行人员。
有益效果：
本专利是针对目前热网热源庞大系统运行管理工作难、工作场合 易燃易爆且高温，容易发生危险而造成严重损失和后果，而提出了一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统，采用了PDMS三维建模技术与微惯导定位技术的无缝融合，实现运检人员三维定位和轨迹模拟、可视化直观指挥调度、建筑三维展示及高危险区提醒功能。通过三维展示平台，管理人员可时刻对热网运检人员工作进行了解、指挥调度，并且当运检人员接近危险物或危险区时，平台系统会自动发出信号给工作人员，提醒工作人员而减少事故发生。其系统组成为:
定位终端、手持终端、接收终端、监管终端、报警提醒系统及PDMS三维模型。其中，定位终端内置惯性导航模块，以鞋垫的形式进行佩戴，负责定位数据的初次采集与处理；手持终端为内置ARM芯片与Android系统的三防智能手机，支持400-480Mhz数据传输，支持蓝牙数据透传，支持WiFi通信。具有各种数据(定位数据是其一种)的接收、处理、转发功能；接收终端主要设备为“无线数传接受模块”，该模块和数据终端中的“无线数传发送模块”是相对应的，主要用于接收和发送模块传送过来的各种重要数据，并进行存储和分析；监管终端即为三维展示平台，负责全面的信息展现，把收集到的各种数据信号进行处理，以图片、动画、声音等多种方式呈现运检人员各种具体参数，管理人员可时刻对热网运检人员工作进行了解、指挥调度；报警提醒系统是在精确定位的基础上，根据三维建模中危险物或危险区在监管终端设置系统自动发射报警信号的功能，即工作人员或其他人进入该区域，则自动提醒报警；PDMS三维模型是按全比例进行建模的，通过与定位终端即惯性导航系统的无缝融合，即人员位置的确定 取决于所经过的坐标轨迹，避免了位置误差随时间增加的问题，使得三维定位精确高。这些系统组合即可实现对热网热源运检人员三维定位和轨迹模拟、可视化直观指挥调度、建筑三维展示及高危险区提醒功能。
附图说明
图1为本专利的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
如图所示首先，运检人员通过所佩戴的定位终端内置的惯性导航模块实时监测当前运检人员(识别标签)移动位移距离、方向角所在高度以及倾角各种姿态参数，通过无线数传模块输出位置相关坐标参数，再使其与PDMS三维建筑模型的坐标x，y，z重合，通过运检人员时刻位置的信息，实现对目标的精准定位。然后，把目标定位信息由接收终端传输至监管终端，在三维展示平台上实现人员行走轨迹实时动态模拟，每个的人员行走的轨迹采用一种颜色表现，便于实时监控人员的位置。同时，在对目标精准定位的基础上，在PDMS三维建筑模型内设置厂区内外的危险区范围，把相关信息与智能报警系统对接，实现当有工作人员进入危险范围时智能报警系统发射出报警信号给接收终端，再转至运检人员的手持终端语音提醒。最后，管理人员通过监管终端了解各运检人员相关信息、位置的情况下，可以实现可视化直观指挥调度，分配临时巡检路线或临时其他工作。
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范 围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统，该系统包括定位终端(1)，手持终端(2)，智能报警系统(3)，接收终端(4)和监管终端(5)；
所述定位终端(1)，手持终端(2)可由运检人员佩戴；
所述定位终端(1)内置有内置惯性导航模块，该惯性导航模块可实时监测当前运检人员的移动位移距离、方向角所在高度以及倾角等各种姿态参数，通过无线数传模块输出位置相关坐标参数，再使其与PDMS三维建筑模型的坐标x，y，z重合，通过运检人员时刻位置的信息，实现对目标的精准定位；
经过定位后将把目标定位信息由接收终端(4)传输至监管终端(5)，并在在三维展示平台上实现人员行走轨迹实时动态模拟，每个的人员行走的轨迹采用一种颜色表现，便于实时监控人员的位置；
所述PDMS三维建筑模型内设置危险区范围，该范围与智能报警系统(3)对接，可实现当有工作人员进入危险范围时智能报警系统发射出报警信号给接收终端，再通过接收终端(4)转至运检人员的手持终端(2)语音提醒。
2.如权力要求1所述的一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统，其特征在于所述手持终端(2)内置有内置ARM芯片三防智能机。
3.如权力要求1所述的一种用于热网运检人员的智能微惯导三维定位系统，其特征在于所述监管终端(5)具有三维展示平台，所述 监管终端(5)可以发射命令信息通过接收终端传输至手持终端的运行人员。
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