CN107084737B - 基于ar实景和语音导航的排水管网巡查系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于AR实景和语音导航的排水管网巡查系统及方法，旨在提供一种便于用户操作的排水管网智能巡查系统及方法，解决了管网巡查费时的问题，其技术方案要点是通过AR实景导航技术提供路径和图像，通过语音识别技术达到语音控制，腾出一只手来可以处理其他事物，对巡查结果进行登记和上传修改，达到了提高排水管网巡查效率。

Description

基于AR实景和语音导航的排水管网巡查系统及方法

技术领域

本发明涉及管网巡查技术领域，特别涉及基于AR实景和语音导航的排水管网巡查系统及方法。

背景技术

AR实景在服务行业的应用层出不穷，而在生产管理过程中的应用价值不断被挖掘。用于指导巡查路线导航，可以为使用者带来更多的信息，便于现场对精准位置的判断。现实生活中对于此应用有百度导航、高德地图等都具有AR实景的功能，并且对用户开放。

语音识别在移动终端已经具备广泛应用。巡查者携带手机不便操作现场的物件，通过语音交互，则更加便捷。

专利申请号为201510509062.X，专利名称为运行在智能手持数据采集终端上的GPS辅助定位方法及系统，通过人工校正可将GPS系统精度提高到1米，描述称通过智能手持数据采集终端获得GPS系统坐标；将获得的GPS系统坐标转换为百度地图坐标；在地图上定位坐标点，并将当前GPS系统坐标标在百度地图上；通过人机交互方式对步骤三中地图上定位的坐标进行修正，并将修正值在智能手持数据采集终端的屏幕上显示。该发明指出通过人机交互点击地图上的实际位置，从而获取此实际位置的偏移像素，以此偏移量计算出实际位置的百度地图坐标，从而获得矫正后的GPS系统坐标。实际过程中，巡查过程往往需要尽量减少智能手持数据采集终端的频繁操作，以便将手腾出来进行管线巡查点的巡查保养活动，比如掀开窨井盖，爬至检查井内视察管内拥堵情况等。一条管线往往长至上千米，管线巡查点上千个，为此人工校正的工作量会非常大，从而使得该方案可能无法得以实际推行。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是于提供基于AR实景和语音导航的排水管网巡查系统及方法，旨在解决现有管网巡查效率低的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种排水管网巡查方法，包括以下步骤：

步骤1：通过移动终端加载由测绘局提供的管线点经纬度GCJ-02坐标数据，并将该数据转换为地图坐标，移动终端上显示地图、管线点路线、以及管线点坐标；

步骤2；利用移动终端和GPS卫星定位系统获取该移动终端当前的GPS坐标；

步骤3：利用移动终端获取校正命令，移动终端在接收到校正命令后进入一次性校正模式，利用移动终端在实际管线点路线上的移动，获取GPS反馈坐标与管线点经纬度GCJ-02坐标数据一系列的偏差值，对偏差值进行存储，通过数据补偿进行偏差纠正以形成一系列的坐标修正数据，坐标修正数据以图形标记的方式显示于移动终端上；

步骤4：利用移动终端获取巡查命令，移动终端在接收到巡查命令后进入巡查模式，根据巡查路线展示当前巡查路线的AR实景、巡查点标识、巡查点保养记录。

因为直接由GPS返回的坐标存在误差，为了克服GPS卫星定位误差问题，采用上述方案，先通过GPS卫星定位系统获得GPS系统坐标，并将GPS系统坐标标识在移动终端屏幕中的地图上，移动终端中的地图是预先下载完成存在TF卡中的。GPS系统坐标点是GPS返回给移动终端的坐标经过转换表示在地图上的位置，可以看出与实际位置有差异。此时，事先通过管线点经纬度GCJ-02坐标数据和GPS系统坐标点进行对比，形成偏差值，将偏差值列出一个数据表单，进行存储记录，并且通过此偏差值对原始的GPS系统坐标点进行修正，从而形成坐标修正数据，校正后的坐标（坐标修正数据）会保存下来并且最终传送到后台服务器上。最终，工作人员将移动终端按照管线点路线走一遍，一次性完成对GPS系统的校正，在之后的巡查过程中，移动终端的定位将非常准确，保持和路线的一致性，也不需要在此过程中进行校对，从而便于后续的巡查工作，提高巡查效率，另外，由于移动终端为巡查提供画面，辅助工作人员完成巡查任务。

作为本发明的具体方案可以优选为：进入一次性校正模式后，移动终端根据外部操作命令获取需要校正的管线点路线，移动终端还以固定频率自动提交当前GPS反馈坐标给后台服务器。

为了提高GPS定位精度，以固定频率自动进行坐标反馈，从而可以对显示数据进行更新。

作为本发明的具体方案可以优选为：在巡查模式中，根据移动终端上的外部输入，对移动终端上的巡查点标识进行修改。

为了对巡查点进行登记，利用地图和巡查点标识进行显示和记录，从而提高呈现效果，便于工作人员获知巡查点的情况。

作为本发明的具体方案可以优选为：在巡查模式中，当移动终端当前GPS的坐标修正数据和管线点中任一巡查点坐标位置重合时，移动终端调取显示该位置的立体结构画面数据。

在工作人员行进到对应的巡查点的时候，在地图上也会定位到巡查点的标记位置，此时由于GPS定位点和巡查点的地图坐标点重合，从而调取显示此位置的立体结构画面的数据，此数据都是事先存储在后台服务器中供条件触发后调取。

作为本发明的具体方案可以优选为：对巡查点信息的进行修改包括维护保养历史记录数据、已检路线标识、已检点隐患标识；移动终端获取在巡查点提交的巡查结果或隐患记录数据并上传至后台服务器。

通过移动终端还可以对巡查点的信息进行修改更新，便于后期的登记和查看。

作为本发明的具体方案可以优选为：移动终端利用语音模块识别语音信息生成语音命令，移动终端根据语音命令进行语音提示以及语音控制。

采用语音模块可以进行语音控制，减少手的操作，提高使用便捷程度。

作为本发明的具体方案可以优选为：外部输入采用语音命令进行输入。

一种排水管网智能巡查系统，包括：

后台服务器，存储有由测绘局提供的管线点经纬度GCJ-02坐标数据；

无线通信模块，连接后台服务器以获取管线点经纬度GCJ-02坐标数据；

GPS定位装置，连接数据处理模块和数据存储模块，获取当前的GPS坐标；

数据存储模块，连接无线通信模块用以加载存储管线点经纬度GCJ-02坐标数据；

命令输入装置，连接数据处理模块，用以获取校正命令、巡查命令；

数据处理模块，连接数据存储模块，用以将管线点经纬度GCJ-02坐标数据转换为地图坐标，在接收到校正命令后利用GPS定位装置实际的管线点路线上的移动，获取GPS反馈坐标与管线点经纬度GCJ-02坐标数据一系列的偏差值，对偏差值进行存储，通过数据补偿进行偏差纠正以形成一系列的坐标修正数据，

在接收到巡查命令后根据巡查路线展示当前巡查路线的AR实景、巡查点标识、巡查点保养记录；

显示模块，连接数据处理模块，用以显示地图、管线点路线、以及管线点坐标。

作为本发明的具体方案可以优选为：命令输入装置包括按键输入设备、语音输入设备。

综上所述，本发明具有以下有益效果：可实现巡查人员管控及管网的有效巡查，同时提供管网地图供实时查询管网的具体管网信息，为巡查员本人及施工方提供更准确、更可靠的管线信息，为判断管线信息提供了依据。

附图说明

图1为本实施例的方法步骤图；

图2为本实施例的系统结构框图；

图3为本实施例的巡查模式流程图。

图中1、移动终端；2、后台服务器；3、无线通信模块；4、GPS定位装置；5、数据存储模块；6、数据处理模块；7、显示模块；8、命令输入装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

市政排水管网往往依路而建，将排水管网顺着城市道路的方向，埋建在道路边缘或人行道的地面以下3米左右，从而形成错综交叉的城市管网，这些管网在地图上显示为管线点，要检修的巡检点包括排水管线的雨篦、检查井、窨井、三通井、四通井、拐点等构筑物。

基于AR实景和语音导航的排水管网巡查系统及方法，如图1和图2所示， 在后台服务器2上存储有由测绘局提供的管线点经纬度GCJ-02坐标数据，工作人员配备一台移动终端1，移动终端1通过无线通信模块3与后台服务器2通信连接，加载由测绘局提供的管线点经纬度GCJ-02坐标数据，并通过数据处理模块6将该数据转换为地图坐标，再将地图数据存储在数据储存模块中，如此移动终端1上的显示模块7会显示地图、管线点路线、以及管线点坐标。之后利用移动终端1上的GPS定位装置4与GPS卫星定位系统通信连接，获取该移动终端1当前的GPS坐标。GPS系统坐标点是GPS返回给移动终端1的坐标经过转换表示在地图上的位置，可以看出与实际位置有差异，此时，由数据处理模块6将管线点经纬度GCJ-02坐标数据和GPS系统坐标点进行对比。

移动终端1上设有命令输入装置8，命令输入装置8包括按键输入设备、语音输入设备，工作人员既可以用按键操作，在双手不便时也可以用语音操作移动终端1。命令输入装置8连接数据处理模块6，在接收到按键输入设备、语音输入设备的输入命令后，发送校正命令和巡查命令给数据处理模块6。

数据处理模块6在接收到校正命令后进入一次性校正模式，再根据工作人员的外部输入命令，获取需要校正的管线点路线。进入一次性校正模式后，数据处理模块6选取地图上两段交叉的管线段，长度各约50米，后台服务器2为这条线路建立数据表单，记录地图的坐标参数矩阵。沿此线路，工作人员携带移动终端1进行行走，实际GPS定位结果与地图已绘制的坐标比对，进行偏差纠正。根据移动终端1在实际管线点路线上的移动，获取GPS反馈坐标与管线点经纬度GCJ-02坐标数据一系列的偏差值，将偏差值列出一个数据表单，其数据表单如下表所示：

点数据表

字段名称	字段标识	字段类型
			主键	point_id	Int64
名称	title	string
			标签	tags	string
地址	address	string
			经度	longitude	double
纬度	latitude	double

线数据表

字段名称	字段标识	字段类型
			主键	line_id	Int64
名称	title	string
			起点编号	Point1	Int64
终点编号	Point2	Int64
			经度	longitude	double
纬度	latitude	double

之后将偏差值存储到数据储存模块进行记录，并且通过此偏差值对原始的GPS系统坐标点进行修正。GIS数据库（管线点经纬度GCJ-02坐标数据）是某区域内关于一定地理要素特征的数据集合，主要涉及对图形和属性数据的管理和组织。具体修正算法为：1.从GIS数据库中定出巡检时所在位置的两条交叉路线；2.通过两条交叉路线中的巡检点的经纬度坐标计算路线上相邻巡检点的距离；3.巡检人处于两条路线的交叉处，移动终端1朝向要巡检路线的方向进行位置标定；4.点击标定按钮，获取当前位置的GPS坐标，重力传感器，方向传感器数据；5.对比移动终端1获取的GPS坐标与GIS数据库的当前位置坐标进行计算，得到偏移量；6.在行走的过程中实时获取重力传感器，方向传感器数据和速度传感器的数据，计算当前GPS坐标；7.到达下一个巡检点时，再次获取GPS坐标，并使用上一步实时获取的GPS计算坐标进行修正，得到精确GPS坐标；8.通过精确GPS坐标，定位当前的巡检点。

通过上述步骤形成坐标修正数据，校正后的坐标（坐标修正数据）会保存下来并且最终传送到后台服务器2上。同时坐标修正数据会以图形标记的方式显示于移动终端1的显示模块7上，方便工作人员查看。移动终端1还以固定频率通过无线通信模块3自动提交当前GPS反馈坐标给后台服务器2，从而可以对显示数据进行更新。

如图3所示，校正完成后数据处理模块6获取巡查命令，移动终端1在接收到巡查命令进入巡查模式，实际巡查时，工作人员通过移动终端1选取路线，移动终端1通过GPS定位装置4获取GPS信息，自动判断前进速度，途中给使用者展示AR实景导航，方便巡查者做出位置判断，而且在AR实景图中工作人员可以查询每个巡查点的维护保养历史记录。在实景画面，为每个巡查点做出标识，以不同颜色区分巡查是否完成。在巡查模式中，根据移动终端1上的外部输入，这里的外部输入可以采用语音命令进行输入，从而对移动终端1上的巡查点标识进行修改。为了对巡查点进行登记，利用地图和巡查点标识进行显示和记录，从而提高呈现效果，便于工作人员获知巡查点的情况。在工作人员行进到对应的巡查点的时候，移动终端1会进行语音提示，在地图上也会定位到巡查点的标记位置，若移动终端1当前GPS的坐标修正数据和管线点中任一巡查点坐标位置重合，移动终端1调取显示该位置的立体结构画面数据，并显示在显示模块7上，此数据都是事先存储在后台服务器2中供条件触发后调取。

工作人员对巡查点进行检修后，要对巡查点信息的进行修改，包括维护保养历史记录数据、已检路线标识、已检点隐患标识。移动终端1获取在巡查点提交的巡查结果或隐患记录数据通过无线通信模块3上传至后台服务器2，便于后期的登记和查看。

综上所述，基于AR实景和语音导航的排水管网巡查系统及方法，其中排水管网智能巡查方法总结归纳为：

步骤1：通过移动终端1加载由测绘局提供的管线点经纬度GCJ-02坐标数据，并将该数据转换为地图坐标，移动终端1上显示地图、管线点路线、以及管线点坐标；

步骤2；利用移动终端1和GPS卫星定位系统获取该移动终端1当前的GPS坐标；

步骤3：利用移动终端1获取校正命令，移动终端1在接收到校正命令后进入一次性校正模式，利用移动终端1在实际管线点路线上的移动，获取GPS反馈坐标与管线点经纬度GCJ-02坐标数据一系列的偏差值，对偏差值进行存储，通过数据补偿进行偏差纠正以形成一系列的坐标修正数据，坐标修正数据以图形标记的方式显示于移动终端1上；

步骤4：利用移动终端1获取巡查命令，移动终端1在接收到巡查命令后进入巡查模式，根据巡查路线展示当前巡查路线的AR实景、巡查点标识、巡查点保养记录。

最终，工作人员持有移动终端1按照管线点路线检修一遍，一次性完成对GPS系统的校正，在以后的巡查过程中，移动终端1的定位将非常准确，保持和路线的一致性，也不需要在此过程中进行校对，从而便于后续的巡查工作，提高巡查效率，另外，由于移动终端1为巡查提供画面，辅助工作人员有效完成巡查任务。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种排水管网巡查方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：通过移动终端(1)加载由测绘局提供的管线点经纬度GCJ-02坐标数据，并将该数据转换为地图坐标，移动终端(1)上显示地图、管线点路线、以及管线点坐标；

步骤2；利用移动终端(1)和GPS卫星定位系统获取该移动终端(1)当前的GPS坐标；

步骤3：利用移动终端(1)获取校正命令，移动终端(1)在接收到校正命令后进入一次性校正模式，利用移动终端(1)在实际管线点路线上的移动，获取GPS反馈坐标与管线点经纬度GCJ-02坐标数据一系列的偏差值，对偏差值进行存储，通过数据补偿进行偏差纠正以形成一系列的坐标修正数据，坐标修正数据以图形标记的方式显示于移动终端(1)上；

具体修正算法为：S1.从GIS数据库中定出巡检时所在位置的两条交叉路线；S2.通过两条交叉路线中的巡检点的经纬度坐标计算路线上相邻巡检点的距离；S3.巡检人处于两条路线的交叉处，移动终端（1）朝向要巡检路线的方向进行位置标定；S4.点击标定按钮，获取当前位置的GPS坐标，重力传感器，方向传感器数据；S5.对比移动终端（1）获取的GPS坐标与GIS数据库的当前位置坐标进行计算，得到偏移量；S6.在行走的过程中实时获取重力传感器，方向传感器数据和速度传感器的数据，计算当前GPS坐标；S7.到达下一个巡检点时，再次获取GPS坐标，并使用上一步实时获取的GPS计算坐标进行修正，得到精确GPS坐标；S8.通过精确GPS坐标，定位当前的巡检点；

步骤4：利用移动终端(1)获取巡查命令，移动终端(1)在接收到巡查命令后进入巡查模式，根据巡查路线展示当前巡查路线的AR实景、巡查点标识、巡查点保养记录。

2.根据权利要求1所述的排水管网巡查方法，其特征在于：进入一次性校正模式后，移动终端(1)根据外部操作命令获取需要校正的管线点路线，移动终端(1)还以固定频率自动提交当前GPS反馈坐标给后台服务器(2)。

3.根据权利要求2所述的排水管网巡查方法，其特征在于：在巡查模式中，根据移动终端(1)上的外部输入，对移动终端(1)上的巡查点标识进行修改。

4.根据权利要求2所述的排水管网巡查方法，其特征在于：在巡查模式中，当移动终端(1)当前GPS的坐标修正数据和管线点中任一巡查点坐标位置重合时，移动终端(1)调取显示该位置的立体结构画面数据。

5.根据权利要求3所述的排水管网巡查方法，其特征在于：对巡查点信息的进行修改包括维护保养历史记录数据、已检路线标识、已检点隐患标识；移动终端(1)获取在巡查点提交的巡查结果或隐患记录数据并上传至后台服务器(2)。

6.根据权利要求1所述的排水管网巡查方法，其特征在于：移动终端(1)利用语音模块识别语音信息生成语音命令，移动终端(1)根据语音命令进行语音提示以及语音控制。

7.根据权利要求3所述的排水管网巡查方法，其特征在于：外部输入采用语音命令进行输入。

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