CN106570649A - 基于云计算的智能巡检及路线规划的实现方法及巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云计算的智能巡检及路线规划的实现方法及巡检系统，该方法可以实现巡检移动终端的巡检轨迹上报；对巡检移动终端上报的轨迹数据进行预处理，将漂移数据点予以滤除；根据大量的轨迹数据生成路网数据；对需要巡检的各类设施、关键巡查点等数据进行标注；根据路网数据和巡检设施标注点生成并自动更新路径规划线路；在巡检终端上提供电子地图与规划线路融合导航；本发明在执行巡检任务时可方便地查看附近路网和规划路线，大大方便了巡检人员的工作；本发明还能按历史巡检轨迹生成路网和巡检的规划路径，解决了巡检地区在常见地图上空旷没有参照路线的问题。

Description

基于云计算的智能巡检及路线规划的实现方法及巡检系统

技术领域

本发明涉及一种智能巡检与路线规划的实现方法，尤其是涉及一种基于云计算的智能巡检及路线规划的实现方法及巡检系统。

背景技术

线路巡检工作，是电力等能源行业的日常核心维护工作，目前在电力行业巡检工作中，结合智能手机终端人员定位等功能，已能查看巡检人员的位置，可以起到对巡检人员的基本监督作用，通过终端定位功能，结合管理系统，可查看巡线人员的位置信息。

但在实际应用中，以目前的常见的地理信息平台技术，仍有许多不足以满足实际巡检工作需求，主要体现在以下几个方面：

1）通过一般的人员定位管理平台虽然可以查看巡检人员的位置信息，但是无法辨别出巡检人员的巡检路线是否符合巡检计划，需要通过查看巡检人员的巡检轨迹加以验证，不能进行自动比对；

2）目前电力巡检路线很多情况为山路，如新上岗的巡检人员在任务路段变化路线不熟悉的情况下，人为寻找路线比较困难，也有一定的危险，因此需要保存历次巡检人员走过的轨迹线路，运用计算机技术整合路线作为下次巡检的参考路线；

3）目前常用的第三方地图不能完全体现行业专用的巡检路线，在山区空白区域多，无法在山区导航，因此需要在电子地图基础上融合巡检路径数据，实现融合的导航功能，提高工作效率；

4）目前通过管理系统派发任务给巡检人员，巡检人员接收到任务后，需要手动查看地图，查找路线，因此需要更智能的方式，将任务与巡检路线有机结合，巡检人员接受任务后，终端软件自动地匹配最优路线给巡检人员指引。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种基于云计算的智能巡检及路线规划的实现方法，该方法可以实现巡检轨迹采集优化，实现公网地图导航与巡线地图的集成融合，实现历史轨迹与规划线路的匹配优选，实现巡线任务的巡线路径规划、智能优选与导航。

本发明的第二个目的在于提供一种基于云计算的智能巡检及路线规划的巡检系统。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种基于云计算的智能巡检及路线规划的实现方法，特征是：实现步骤如下:

A、轨迹上报：

巡检移动终端具备GPS/北斗定位功能,巡检移动终端将GPS/北斗定位后得到的位置信息数据，周期性地通过通讯模块上传到巡检云平台，由巡检云平台数据存储模块存储到数据库，形成轨迹数据；

B、轨迹数据预处理：

巡检云平台路网数据生成模块对巡检移动终端上报的轨迹数据进行预处理，根据相邻点的相对位移和时间间隔，计算平均速度，将平均速度大于阀值的位置点数据视为漂移数据点，予以删除；

C、路网数据生成：

巡检云平台路网数据生成模块根据历史轨迹数据生成并更新路网数据；巡检云平台将预处理后的轨迹数据与已有路网数据比对，根据该路段上报的次数、可信度判断本次轨迹的误差，相同路段合并，形成完整的单路段不重复的路网数据；根据已有路网中本路段的上报次数、上报日期、过期情况、申诉情况、漂移偏离情况，计算出新的可信度权值并记录，同时更新上报次数；

D、行业设施标注：

管理人员将本单位需要巡检的各类设施和关键巡查点数据在巡检管理台行业设施标注模块中进行标注，并设置路径巡检参数：能否作为目的地点标志、能否作为经过点标志、该点的巡检周期、该点的重要性级别、该点的巡检时的注意事项与备注；

E、路径规划数据生成：

巡检云平台路网数据生成模块以步骤C生成的路网数据、步骤D生成的行业设施标注点中的起始点、目的点和途径点数据为基础，生成未审核状态的路径规划数据；路网数据变化时，巡检云平台定期自动重新计算，更新路径规划数据库；

F、路径规划数据修订审核：

系统管理员通过巡检管理台路径规划修订审核模块比对未审核的路径规划数据、已审核的路径规划数据，人工进行修订审核：包括删除经过点、变更路线、删除某路径，修改结果上传巡检云平台并保存到数据库；巡检云平台根据保存的结果自动更新路径数据，更新后将数据设置为已修订或已审核状态；

G、电子地图与规划线路融合导航：

系统根据路网数据和路径规划数据实现电子地图与规划线路的融合导航。由巡检人员选择行业设施标点POI（兴趣点）作为巡检开始点、巡检目的点、巡检经过点开始导航，由巡检人员选择导航模式，巡检云平台导航路线计算模块以当前位置为起始点，巡检开始点为目的点，计算第一段导航路线；巡检云平台导航路线计算模块以巡检开始点为起始点，巡检目的点为目的地计算第二段导航路线；巡检云平台连接两段路线生成全部导航路线，巡检移动终端展示导航路线，巡检人员移动后巡检移动终端导航展示模块连续提示导航；

H、路径故障申报：

巡检人员发现巡检移动终端上展示的路径与现场有不一致的情形时，或现场发现有路径施工、障碍物情况时，通过巡检移动终端主控模块填写路径故障数据，上报到巡检云平台；管理人员在巡检管理台上查看故障信息后，通过路径规划数据修订功能对现有路径路网数据进行修改，将修改后的数据保存到数据库中；巡检云平台定期自动重新计算修改后的数据，及时更新路径规划数据库，保障导航数据的时效性。

本发明的第二个目的是这样实现的：

一种基于云计算的智能巡检及路线规划的巡检系统，特征是：由巡检移动终端、巡检管理台、巡检云平台、电子地图接口四部分组成，其中：

A、巡检移动终端由巡检人员使用，巡检移动终端由GPS/北斗定位模块、导航展示模块、主控模块和通讯模块组成；

B、巡检管理台由管理人员使用，巡检管理台由路径规划修订审核模块、行业设施标注模块、通讯模块组成；

C、巡检云平台提供数据云计算服务，巡检云平台由数据存储模块、路网数据生成模块、导航路线计算模块和供图服务模块组成；

D、电子地图接口提供电子地图调用服务，通过巡检云平台的供图服务向巡检移动终端和巡检管理台提供电子地图。

本发明可以实现巡检移动终端的巡检轨迹上报；对巡检移动终端上报的轨迹数据进行预处理，将漂移数据点予以滤除；根据大量的轨迹数据生成路网数据；对需要巡检的各类设施、关键巡查点等数据进行标注；根据路网数据和巡检设施标注点生成并自动更新路径规划线路；在巡检终端上提供电子地图与规划线路融合导航；以及对现场发现的路径施工、障碍物情况进行申报。

本发明具有如下特点：

1、本发明将巡查巡检的轨迹数据与巡检路线规划有机结合，能自动按轨迹生成巡检区域的路网数据和设施巡检路线，解决了巡检地区在常见地图上空旷没有参照路线的问题；

2、本发明根据轨迹数据的采集上报次数、漂移情况估算路网各路线线段的可信程度，并根据上报轨迹不断更新维护巡检区域的路网数据和巡检规划路线；

3、本发明可标注行业设施巡检地图POI（兴趣点）标点，并可按标记的巡检POI（兴趣点）为目的地点和经过地点导航；

4、本发明实现电子地图数据、路网数据、规划路线的融合，可实现电子地图与规划路线的融合导航。

本发明的有益效果在于：

1、使用直观，操作快捷：由于本发明支持手机地图，在执行巡检任务时可方便地查看附近路网、规划路线，大大方便了巡检人员的工作，操作简单快捷；

2、本发明能按轨迹生成巡检区域的路网和设施巡检路线，解决了巡检地区在常见地图上空旷没有参照路线的问题；

3、本发明实现电子地图、规划路线数据的有机融合，让巡检人员无须切换电子地图，可以叠加展示，融合进行导航。

附图说明

图1为本发明的系统组成图；

图2为本发明的工作原理图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

本发明使用Java和C++技术实现，巡检云平台采用Web服务，巡检管理台使用B/S模式开发，巡检移动终端采用安卓智能手机平台开发；各技术路线成熟，适应性强，且易于灵活扩展。下面对本发明具体实施详细说明：

一种基于云计算的智能巡检及路线规划的实现方法，详细实现步骤如下：

1、轨迹上报：

巡检移动终端具备GPS/北斗定位功能,巡检移动终端将GPS/北斗定位后得到的位置信息数据，周期性地通过通讯模块上传到巡检云平台，由巡检云平台数据存储模块存储到数据库，形成轨迹数据；

具体实现步骤如下：

1）巡检移动终端登录后，从巡检云平台查询参数配置，包括定位模式、定位周期、上报周期等；

2）巡检人员点击开始巡检，巡检移动终端进入工作模式（设置工作模式与非工作模式是因为频繁的定位上报耗电量较大，仅在需要采集轨迹时才进入工作模式，增加续航时间）；

3）巡检移动终端按定位周期定时周期性地调用GPS定位/北斗定位，获得经纬度、当前速度、误差范围数据暂存；

4）巡检移动终端按上报周期定时周期性地将定位数据上报巡检云平台；

5）巡检云平台将定位数据存储到数据库，形成轨迹数据；

6）轨迹上报完成；

2、轨迹数据预处理：

巡检云平台路网数据生成模块对巡检移动终端上报的轨迹数据进行预处理，根据相邻点的相对位移和时间间隔，计算平均速度，将平均速度大于阀值的位置点数据视为漂移数据点，予以删除；

具体实现步骤如下：

1）巡检云平台根据上报的轨迹数据的定位周期和上报周期，判断定位时间，若定位时间不完全连续，按连续段情况生成多条轨迹数据；

2）针对每一条连续定位的轨迹数据，判断每个间隔段内的距离和间隔时间，计算每个间隔段的平均速度，若速度超出阀值，认为是漂移点，滤除该点；

3）将预处理后的轨迹分条存储；

4）轨迹预处理完成；

3、路网数据生成：

巡检云平台路网数据生成模块根据历史轨迹数据生成并更新路网数据；巡检云平台将预处理后的轨迹数据与已有路网数据比对，根据该路段上报的次数、可信度判断本次轨迹的误差，相同路段合并，形成完整的单路段不重复的路网数据；根据已有路网中本路段的上报次数、上报日期、过期情况、申诉情况、漂移偏离情况，计算出新的可信度权值并记录，同时更新上报次数；

具体实现步骤如下：

1）巡检云平台针对每条轨迹的MBR（最小外延长方形区域），查询区域内的所有路网路段；当本区域无原有路网时，本次轨迹直接生成新的路网路段；

2）以本条轨迹最大误差为基准值，排除完全不与本条轨迹相交，且距离都大于该误差范围的路网路段；

3）针对剩余的每条路网路段数据与本条轨迹判断能否拟合合并，方法如下：按顺序计算每个轨迹点与本路网路段的距离，以第一个点的偏离方向为正，如距离垂线与第一个点偏离方向相反则为负，如某连续轨迹段的累积偏离之和（正负相加）收敛趋近于0，且其中的最大偏离小于阀值，则此段轨迹和此段路段可拟合；

4）根据可拟合的路段和轨迹段的端点将原来路网路段拆分成若干段，每一段的连续点要么需要全部拟合，要么完全不需要拟合；

5）拆分后将需要拟合的路段与轨迹段拟合，方法如下：查询原路网路段的轨迹上报在有效期内的数量权值为N，本次新上报轨迹点的权值为1，调整路段的各位置为原位置与新轨迹位置的加权平均后的经纬度位置，设新路网路段的轨技数权值为N+1；

6）判断修订位置和拟合完成的新生成的路网路段能否合并，方法如下：如附近的路段能与相邻路段形成直线线段，且误差在阀值内，予以合并成一个路段，权值为两个路段的权值的最小值；

7）按经纬度计算路网每个路段的长度并更新到数据库；

8）路网数据生成完成；

4、行业设施标注：

管理人员将本单位需要巡检的各类设施和关键巡查点数据在巡检管理台行业设施标注模块中进行标注，并设置路径巡检参数：能否作为目的地点标志、能否作为经过点标志、该点的巡检周期、该点的重要性级别、该点的巡检时的注意事项与备注；

具体实现步骤如下：

1）管理人员登录巡检管理台；

2）管理人员查询本巡检区域内的电子地图；

3）管理人员查询本巡检区域的路网数据，并叠加到巡检管理台电子地图展示；

4）管理人员根据设施经纬度，或路网情况的相对位置，标注本单位需要巡检的各类设施、关键巡查点；

5）管理人员设置标点的巡检参数，能否作为目的地点标志、能否作为经过点标志、该点的巡检周期、该点的重要性级别、该点的巡检时的注意事项与备注;参数内容作为业务提示用途；

6）巡检起始点、目的地点、途径点必须成组标注，互相对应；

7）巡检管理台保存行业设施与POI（兴趣点）数据；

8）行业设施标注完成；

5、路径规划数据生成：

巡检云平台路网数据生成模块以步骤C生成的路网数据、步骤D生成的行业设施标注点中的起始点、目的点和途径点数据为基础，生成未审核状态的路径规划数据；路网数据变化时，巡检云平台定期自动重新计算，更新路径规划数据库；

具体实现步骤如下：

1）巡检云平台根据管理人员标注的起始点、目的点的不同组编号循环按下条计算路径规划线路；

2）针对设置的起始点、目的点、途径点数据为基础按A-Star算法生成的巡检路线；

3）标记路线编号为起始点ID、组号；

4）所有起始点和组号计算完毕后路径规划数据生成完成；

6、路径规划数据修订审核：

系统管理员通过巡检管理台路径规划修订审核模块比对未审核的路径规划数据、已审核的路径规划数据，人工进行修订审核：包括删除经过点、变更路线、删除某路径，修改结果上传巡检云平台并保存到数据库；巡检云平台根据保存的结果自动更新路径数据，更新后将数据设置为已修订或已审核状态；

具体实现步骤如下：

1）管理人员登录巡检管理台；

2）管理人员查询本巡检区域内的电子地图；

3）管理人员查询本巡检区域的路网数据，并叠加到电子地图展示；

4）管理人员查询本巡检区域内的行业设施标注；

5）巡检管理台按未审核、已修订、已审核为条件列表排序所有区域内已生成的路径规划线路；

6）管理人员查询选中的路径规划线路展示；

7）巡检管理台叠加显示附近所有有效的轨迹线路叠加显示，辅助管理人员判断路线的有效性；

8）管理人员在巡检管理台上可删除本路径规划线路，重新调用巡检云平台的路径规划数据生成服务生成本条本路径规划线路；

9）管理人员在巡检管理台上可删除本路径规划线路的部分途经点，重新调用云端路径规划数据生成服务生成本条本路径规划线路；巡检管理台将本条路径规划线路设置成已修订状态；

10）管理人员在巡检管理台上可修改本路径规划线路的某途经点为不可途经点，重新调用巡检云平台的路径规划数据生成服务生成本条本路径规划线路；巡检管理台将本条路径规划线路设置成已修订状态；

11）审核人员确信本条路径规划线路已合理,点击确认保存，巡检管理台将本条路径规划线路设置成已审核状态；

7、电子地图与规划线路融合导航：

系统根据路网数据和路径规划数据实现电子地图与规划线路的融合导航；由巡检人员选择行业设施标点POI（兴趣点）作为巡检开始点、巡检目的点、巡检经过点开始导航，由巡检人员选择导航模式，巡检云平台导航路线计算模块以当前位置为起始点，巡检开始点为目的点，计算第一段导航路线；巡检云平台导航路线计算模块以巡检开始点为起始点，巡检目的点为目的地计算第二段导航路线；巡检云平台连接两段路线生成全部导航路线，巡检移动终端展示导航路线，巡检人员移动后巡检移动终端导航展示模块连续提示导航；

具体实现步骤如下：

1）巡检人员登录巡检移动终端；

2）巡检移动终端定位位置，根据当前位置查询显示附近电子地图；

3）巡检移动终端查询附近巡检区域路网，在电子地图上叠加覆盖显示；

4）巡检移动终端查询显示附近的行业设施标点和POI（兴趣点）标注；

5）巡检人员点击开始巡检，巡检移动终端进入工作模式，周期上报位置；

6）巡检人员选择行业设施标点POI（兴趣点）作为巡检开始点、巡检目的点、巡检经过点开始导航；

7）巡检人员选择导航模式，默认为路径规划导航模式（巡检人员可手工切换成路网导航模式）开始智能导航；

8）巡检云平台按路网以A-Star算法计算路线；巡检云平台以当前位置为起始点，巡检开始点为目的点，计算第一段导航路线；巡检云平台以巡检开始点为起始点，巡检目的点为目的地计算第二段导航路线；巡检云平台连接两段路线生成全部导航路线；巡检移动终端展示导航路线；

9）巡检移动终端查询导航路线，分段显示；第一段线路蓝色显示；第二段路线红色显示；如果第二段线路中的线段累积次数大于阀值则深红色显示，否则浅红色显示；红色显示结果中未审核的路段黄色区别显示；

10）巡检移动终端展示导航路线；巡检人员移动后巡检移动终端连续提示导航；

11）如巡检人员偏离路线，在路网导航模式下重新申请计算导航路线；在路径规划导航模式提示需会到原路径上继续巡检；

12）巡检过程中选择一个行业巡检设施，点击巡检情况反馈，进入现场拍照；

13）将拍照照片上报巡检云平台，供管理人员查询巡检情况反馈情况；

14）到达目的地点，导航完成；

8、路径故障申报：

巡检人员发现巡检移动终端上展示的路径与现场有不一致的情形时，或现场发现有路径施工、障碍物情况时，通过巡检移动终端主控模块填写路径故障数据，上报到巡检云平台；管理人员在巡检管理台上查看故障信息后，通过路径规划数据修订功能对现有路径路网数据进行修改，将修改后的数据保存到数据库中；巡检云平台定期自动重新计算修改后的数据，及时更新路径规划数据库，保障导航数据的时效性；

具体实现步骤如下：

1）巡检人员登录巡检移动终端；

2）点击开始巡检，巡检移动终端进入工作模式，周期性上报位置；

3）选择导航模式，默认为路径规划导航模式；

4）以巡检起始点、目的点查询路径规划线路，路径规划线路红色显示；未审核的路径规划线路黄色区别显示；

5）如发现系统推荐的路径规划线路、路网数据与现场实际不一致，或现场发现路径施工、障碍等不能通行的情况，选择路径故障申报；

6）系统进入现场拍照；

7）将拍照照片上报巡检云平台，供管理人员在巡检管理台上查看，查询路径故障情况；

8）路径故障申报完成。

一种基于云计算的智能巡检及路线规划的巡检系统，由巡检移动终端、巡检管理台、巡检云平台、电子地图接口四部分组成，其中：

A、巡检移动终端由巡检人员使用，巡检移动终端由GPS/北斗定位模块、导航展示模块、主控模块和通讯模块组成；

B、巡检管理台由管理人员使用，巡检管理台由路径规划修订审核模块、行业设施标注模块、通讯模块组成；

C、巡检云平台提供数据云计算服务，巡检云平台由数据存储模块、路网数据生成模块、导航路线计算模块和供图服务模块组成；

D、电子地图接口提供电子地图调用服务，通过巡检云平台的供图服务向巡检移动终端和巡检管理台提供电子地图。

Claims (2)

1.一种基于云计算的智能巡检及路线规划的实现方法，其特征在于：实现步骤如下:

A、轨迹上报：

巡检移动终端具备GPS/北斗定位功能,巡检移动终端将GPS/北斗定位后得到的位置信息数据，周期性地通过通讯模块上传到巡检云平台，由巡检云平台数据存储模块存储到数据库，形成轨迹数据；

B、轨迹数据预处理：

巡检云平台路网数据生成模块对巡检移动终端上报的轨迹数据进行预处理，根据相邻点的相对位移和时间间隔，计算平均速度，将平均速度大于阀值的位置点数据视为漂移数据点，予以删除；

C、路网数据生成：

巡检云平台路网数据生成模块根据历史轨迹数据生成并更新路网数据；巡检云平台将预处理后的轨迹数据与已有路网数据比对，根据该路段上报的次数、可信度判断本次轨迹的误差，相同路段合并，形成完整的单路段不重复的路网数据；根据已有路网中本路段的上报次数、上报日期、过期情况、申诉情况、漂移偏离情况，计算出新的可信度权值并记录，同时更新上报次数；

D、行业设施标注：

管理人员将本单位需要巡检的各类设施和关键巡查点数据在巡检管理台行业设施标注模块中进行标注，并设置路径巡检参数：能否作为目的地点标志、能否作为经过点标志、该点的巡检周期、该点的重要性级别、该点的巡检时的注意事项与备注；

E、路径规划数据生成：

巡检云平台路网数据生成模块以步骤C生成的路网数据、步骤D生成的行业设施标注点中的起始点、目的点和途径点数据为基础，生成未审核状态的路径规划数据；路网数据变化时，巡检云平台定期自动重新计算，更新路径规划数据库；

F、路径规划数据修订审核：

系统管理员通过巡检管理台路径规划修订审核模块比对未审核的路径规划数据、已审核的路径规划数据，人工进行修订审核：包括删除经过点、变更路线、删除某路径，修改结果上传巡检云平台并保存到数据库；巡检云平台根据保存的结果自动更新路径数据，更新后将数据设置为已修订或已审核状态；

G、电子地图与规划线路融合导航：

系统根据路网数据和路径规划数据实现电子地图与规划线路的融合导航；由巡检人员选择行业设施标点POI（兴趣点）作为巡检开始点、巡检目的点、巡检经过点开始导航，由巡检人员选择导航模式，巡检云平台导航路线计算模块以当前位置为起始点，巡检开始点为目的点，计算第一段导航路线；巡检云平台导航路线计算模块以巡检开始点为起始点，巡检目的点为目的地计算第二段导航路线；巡检云平台连接两段路线生成全部导航路线，巡检移动终端展示导航路线，巡检人员移动后巡检移动终端导航展示模块连续提示导航；

H、路径故障申报：

巡检人员发现巡检移动终端上展示的路径与现场有不一致的情形时，或现场发现有路径施工、障碍物情况时，通过巡检移动终端主控模块填写路径故障数据，上报到巡检云平台；管理人员在巡检管理台上查看故障信息后，通过路径规划数据修订功能对现有路径路网数据进行修改，将修改后的数据保存到数据库中；巡检云平台定期自动重新计算修改后的数据，及时更新路径规划数据库，保障导航数据的时效性。

2.一种基于云计算的智能巡检及路线规划的巡检系统，其特征在于：由巡检移动终端、巡检管理台、巡检云平台、电子地图接口四部分组成，其中：

A、巡检移动终端由巡检人员使用，巡检移动终端由GPS/北斗定位模块、导航展示模块、主控模块和通讯模块组成；

B、巡检管理台由管理人员使用，巡检管理台由路径规划修订审核模块、行业设施标注模块、通讯模块组成；

C、巡检云平台提供数据云计算服务，巡检云平台由数据存储模块、路网数据生成模块、导航路线计算模块和供图服务模块组成；

D、电子地图接口提供电子地图调用服务，通过巡检云平台的供图服务向巡检移动终端和巡检管理台提供电子地图。