CN107222692A - 用于实验室工程施工装置的物联网同步跟踪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的用于实验室工程施工装置的物联网同步跟踪方法，其特征在于，包括步骤：在施工装置上设置RFID标签；在工程建设现场设置RFID读写器和CCD；通过RFID读写器和CCD识别施工装置的位置；存储所述识别出的施工装置的位置。本发明能够自动对施工装置的位置进行实时跟踪，提高了对施工装置的管理效率，有利于保障施工进度；通过两种定位技术的组合，可以在定位精度和费用之间进行平衡。本发明还能够对施工过程进行回溯，有利于建设项目的管理。同时本发明还能在施工装置超过预设的范围时，发出警告信息，提高了施工期间的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及无线跟踪领域，特别涉及一种用于实验室工程施工装置的物联网同步跟踪方法。
背景技术
在实验室工程的施工建设中，施工装置的管理是一个重要的环节，施工装置的管理不当会造成工程施工混乱，影响工程施工进度，严重的甚至造成安全事故。
目前施工装置的管理主要由人工负责，除了效率低下外，受管理人员素质的影响较明显，管理麻烦，且容易出现管理疏漏，造成施工进度问题和安全问题。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种用于实验室工程施工装置的物联网同步跟踪方法，包括步骤：
在施工装置上设置RFID标签；在工程建设现场设置RFID读写器和CCD；通过RFID读写器和CCD识别施工装置的位置；存储所述识别出的施工装置的位置。
优选的，当识别出的施工装置的位置超出预设的范围时，发出警告信息。
优选的，所述RFID标签，包含施工装置的几何尺寸信息，RFID标签在施工装置上的位置信息。
优选的，所述RFID读写器和CCD，其检测范围覆盖工程建设现场，工程建设现场至少设置3个RFID读写器和2个CCD。
优选的，所述通过RFID读写器和CCD识别施工装置的位置，包括以下步骤：
开启RFID读写器，检测工程建设现场是否存在携带RFID标签的施工装置；
当检测到携带RFID标签的施工装置时，根据RFID对施工装置进行识别，并利用RFID定位方法估算施工装置的位置；
开启CCD进行图像采集；
根据CCD采集到的图像信息，使用多视角协作数据融合确定施工装置的位置；
加权融合RFID和CCD对施工装置位置的定位结果。
优选的，所述利用RFID定位方法估算施工装置的位置，包括以下步骤：
在不同的参考点依次设置RFID标签；
多个RFID读写器同时记录此参考点对应的接收信号强度；
计算出表示RFID读写器与RFID标签的距离和RFID读写器接收信号强度的关系的第一公式中的待定参数，所述第一公式为：
d＝a·e(b·RSS)+c
其中，d为RFID读写器与参考点的距离；a、b、c为待定参数；RSS为该读写器收到的接收信号强度；
根据第一公式和RFID读写器接收到的施工装置上的RFID标签的信号强度，计算的到RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离；
根据多个RFID读写器和RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离数据，计算得到施工装置上RFID标签的位置；
将施工装置上RFID标签的位置确定为施工装置的位置。
优选的，所述计算得到施工装置上RFID标签的位置，包括：
根据多个RFID读写器和RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离数据，利用第二公式计算得到施工装置上RFID标签的位置，所述第二公式为：
XRFID＝(ATA)-1ATD
其中，N为检测到当前施工装置上RFID标签的RFID读写器的数目；A、D分别为系数矩阵和偏差矩阵；XRFID为由所需要确定的施工装置位置的坐标；xi，yi为第i个RFID读写器的位置的坐标值的分量；di为第i个RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离；xRFID，yRFID为所需要确定的施工装置上RFID标签的位置的坐标值的分量。
优选的，所述加权融合RFID和CCD对施工装置位置的定位结果，包括：
使用第三公式对RFID和CCD对施工装置位置的定位结果进行加权融合，所述第三公式为：
其中，L为加权融合后的施工装置位置的坐标；eRFID为预设的RFID读写器对施工装置位置定位的误差项；eCCD为预设的CCD对施工装置位置定位的误差项；N为检测到当前施工装置上RFID标签的RFID读写器的数目，N>2；M为检测到当前施工装置的CCD的数目，m>1；XRFID为由RFID读写器确定的施工装置位置的坐标；XCCD为由CCD确定的施工装置位置的坐标。
优选的，所述存储所述识别出的施工装置的位置，包括：
定时将每一个施工装置的位置进行存储。
优选的，所述当识别出的施工装置的位置超出预设的范围时，发出警告信息，包括以下步骤：
根据识别出的施工装置的位置和RFID标签存储的施工装置的几何尺寸信息及RFID标签在施工装置上的位置信息，得到施工装置的边界的位置信息；
比较施工装置边界信息和预设的范围；
当施工装置边界信息超过预设的范围时，发出警告信息。
本发明的一些有益效果可以包括：
本发明提供的一种用于实验室工程施工装置的物联网同步跟踪方法，能够自动对施工装置的位置进行实时跟踪，提高了对施工装置的管理效率，有利于保障施工进度；通过两种定位技术的组合，可以在定位精度和费用之间进行平衡。本发明通过存储每一个施工装置的位置信息，能够对施工过程进行回溯，有利于建设项目的管理。同时本发明还能在施工装置超过预设的范围时，发出警告信息，提高了施工期间的安全性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种用于实验室工程施工装置的物联网同步跟踪方法的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例中一种用于实验室工程施工装置的物联网同步跟踪方法的示意图，如图1所示，包括步骤：
在施工装置上设置RFID标签；在工程建设现场设置RFID读写器和CCD；通过RFID读写器和CCD识别施工装置的位置；存储所述识别出的施工装置的位置。
在本发明的一个实施例中，当一个施工装置体积较大时，可以设置多个RFID标签。通过设置多个RFID标签，可以提高对施工装置的位置的识别精度。
在本发明的一个实施例中，当识别出的施工装置的位置超出预设的范围时，发出警告信息。
在本发明的一个实施例中，当识别出的施工装置的位置超出预设的范围时，发出的警告信息包括在施工现场使用报警器进行报警，并同时将施工装置的信息发送给管理人员。该措施提高了施工期间的安全性。
在本发明的一个实施例中，所述RFID标签，包含施工装置的几何尺寸信息，RFID标签在施工装置上的位置信息。
在本发明的一个实施例中，所述RFID标签，包含该施工装置的长度、宽度和高度的信息，还包括RFID标签的位置与施工装置的几何形心的距离，该距离包括长度方向上距离、宽度方向上的距离和高度方向上的距离。通过在RFID标签上存储施工装置的几何尺寸信息，可以协助判断施工装置是否超出预设的范围。
在本发明的一个实施例中，所述RFID读写器和CCD，其检测范围覆盖工程建设现场，工程建设现场至少设置3个RFID读写器和2个CCD。
在本发明的一个实施例中，设置有较多的RFID读写器和少量的CCD，由于RFID读写器较便宜但精度比较差，而CCD精度高却很贵，通过这种组合可以在定位精度和费用之间进行平衡。
在本发明的一个实施例中，所述通过RFID读写器和CCD识别施工装置的位置，包括以下步骤：
开启RFID读写器，检测工程建设现场是否存在携带RFID标签的施工装置；
当检测到携带RFID标签的施工装置时，根据RFID对施工装置进行识别，并利用RFID定位方法估算施工装置的位置；
开启CCD进行图像采集；
根据CCD采集到的图像信息，使用多视角协作数据融合确定施工装置的位置；
加权融合RFID和CCD对施工装置位置的定位结果。
在本发明的一个实施例中，所述利用RFID定位方法估算施工装置的位置，包括以下步骤：
在不同的参考点依次设置RFID标签；
多个RFID读写器同时记录此参考点对应的接收信号强度；
计算出表示RFID读写器与RFID标签的距离和RFID读写器接收信号强度的关系的第一公式中的待定参数，所述第一公式为：
d＝a·e(b·RSS)+c
其中，d为RFID读写器与参考点的距离；a、b、c为待定参数；RSS为该读写器收到的接收信号强度；
根据第一公式和RFID读写器接收到的施工装置上的RFID标签的信号强度，计算的到RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离；
根据多个RFID读写器和RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离数据，计算得到施工装置上RFID标签的位置；
将施工装置上RFID标签的位置确定为施工装置的位置。
在本发明的一个实施例中，在施工现场设定多个参考点，参考点的间距为1米，依次在每个参考点上放置一个RFID标签，通过多次用RFID读写器测量已知位置的RFID标签，计算出第一公式中的待定参数a、b、c。在施工时就可以用参数已知的第一公式去计算施工装置上RFID标签的位置。通过多个点的矫正，可以使对RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离的计算更加准确。
在本发明的一个实施例中，所述计算得到施工装置上RFID标签的位置，包括：
根据多个RFID读写器和RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离数据，利用第二公式计算得到施工装置上RFID标签的位置，所述第二公式为：
XRFID＝(ATA)-1ATD
其中，N为检测到当前施工装置上RFID标签的RFID读写器的数目；A、D分别为系数矩阵和偏差矩阵；XRFID为由所需要确定的施工装置位置的坐标；xi，yi为第i个RFID读写器的位置的坐标值的分量；di为第i个RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离；xRFID，yRFID为所需要确定的施工装置上RFID标签的位置的坐标值的分量。
在本发明的一个实施例中，任一个施工装置至少被4个RFID读写器检测到。通过第二公式，可以综合所有检测到施工装置的RFID读写器的数据，对施工装置上RFID标签的位置的检测结果准确性更高。
在本发明的一个实施例中，所述加权融合RFID和CCD对施工装置位置的定位结果，包括：
使用第三公式对RFID和CCD对施工装置位置的定位结果进行加权融合，所述第三公式为：
其中，L为加权融合后的施工装置位置的坐标；eRFID为预设的RFID读写器对施工装置位置定位的误差项；eCCD为预设的CCD对施工装置位置定位的误差项；N为检测到当前施工装置上RFID标签的RFID读写器的数目，N>2；M为检测到当前施工装置的CCD的数目，M>1；XRFID为由RFID读写器确定的施工装置位置的坐标；XCCD为由CCD确定的施工装置位置的坐标。
在本发明的一个实施例中，通过第三公式把由RFID读写器确定的施工装置位置的坐标和由CCD确定的施工装置位置的坐标进行融合计算，能够进一步的提高对施工装置位置的识别精度。
在本发明的一个实施例中，所述存储所述识别出的施工装置的位置，包括：
定时将每一个施工装置的位置进行存储。
在本发明的一个实施例中，每间隔1分钟就把每个施工装置的位置存储到服务器上，通过对施工装置的位置变化信息的存储，能够对施工过程进行回溯，有利于建设项目的管理。
在本发明的一个实施例中，所述当识别出的施工装置的位置超出预设的范围时，发出警告信息，包括以下步骤：
根据识别出的施工装置的位置和RFID标签存储的施工装置的几何尺寸信息及RFID标签在施工装置上的位置信息，得到施工装置的边界的位置信息；
比较施工装置边界信息和预设的范围；
当施工装置边界信息超过预设的范围时，发出警告信息。
在一个实施例中，识别出的施工装置的坐标为(15.5，9.6)，RFID标签存储的施工装置的尺寸信息为长1米，宽1米，高0.8米，RFID标签位于施工装置的顶面的中心位置，可以得到该施工装置的边界信息是(15-16，9.1-10.1)，该施工装置的预设范围为(12-16，9.5-12.5)，比较施工装置的边界信息(15-16，9.1-10.1)与该施工装置的预设范围(12-16，9.5-12.5)，发现施工装置边界信息超过了预设的范围，因此发出警告信息。通过该措施，提高了施工期间的安全性。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于实验室工程施工装置的物联网同步跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤：
在施工装置上设置RFID标签；
在工程建设现场设置RFID读写器和CCD；
通过RFID读写器和CCD识别施工装置的位置；
存储所述识别出的施工装置的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
当识别出的施工装置的位置超出预设的范围时，发出警告信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
所述RFID标签，包含施工装置的几何尺寸信息，RFID标签在施工装置上的位置信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
所述RFID读写器和CCD，其检测范围覆盖工程建设现场，工程建设现场至少设置3个RFID读写器和2个CCD。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过RFID读写器和CCD识别施工装置的位置，包括以下步骤：
开启RFID读写器，检测工程建设现场是否存在携带RFID标签的施工装置；
当检测到携带RFID标签的施工装置时，根据RFID对施工装置进行识别，并利用RFID定位方法估算施工装置的位置；
开启CCD进行图像采集；
根据CCD采集到的图像信息，使用多视角协作数据融合确定施工装置的位置；
加权融合RFID和CCD对施工装置位置的定位结果。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用RFID定位方法估算施工装置的位置，包括以下步骤：
在不同的参考点依次设置RFID标签；
多个RFID读写器同时记录此参考点对应的接收信号强度；
计算出表示RFID读写器与RFID标签的距离和RFID读写器接收信号强度的关系的第一公式中的待定参数，所述第一公式为：
d＝a·e(b·RSS)+c
其中，d为RFID读写器与参考点的距离；a、b、c为待定参数；RSS为该读写器收到的接收信号强度；
根据第一公式和RFID读写器接收到的施工装置上的RFID标签的信号强度，计算的到RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离；
根据多个RFID读写器和RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离数据，计算得到施工装置上RFID标签的位置；
将施工装置上RFID标签的位置确定为施工装置的位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算得到施工装置上RFID标签的位置，包括：
根据多个RFID读写器和RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离数据，利用第二公式计算得到施工装置上RFID标签的位置，所述第二公式为：
XRFID＝(ATA)-1ATD
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其中，N为检测到当前施工装置上RFID标签的RFID读写器的数目；A、D分别为系数矩阵和偏差矩阵；XRFID为由所需要确定的施工装置位置的坐标；xi，yi为第i个RFID读写器的位置的坐标值的分量；di为第i个RFID读写器与施工装置上RFID标签的距离；xRFID，yRFID为所需要确定的施工装置上RFID标签的位置的坐标值的分量。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述加权融合RFID和CCD对施工装置位置的定位结果，包括：
使用第三公式对RFID和CCD对施工装置位置的定位结果进行加权融合，所述第三公式为：
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其中，L为加权融合后的施工装置位置的坐标；eRFID为预设的RFID读写器对施工装置位置定位的误差项；eCCD为预设的CCD对施工装置位置定位的误差项；N为检测到当前施工装置上RFID标签的RFID读写器的数目，N>2；M为检测到当前施工装置的CCD的数目，M>1；XRFID为由RFID读写器确定的施工装置位置的坐标；XCCD为由CCD确定的施工装置位置的坐标。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储所述识别出的施工装置的位置，包括：
定时将每一个施工装置的位置进行存储。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当识别出的施工装置的位置超出预设的范围时，发出警告信息，包括以下步骤：
根据识别出的施工装置的位置和RFID标签存储的施工装置的几何尺寸信息及RFID标签在施工装置上的位置信息，得到施工装置的边界的位置信息；
比较施工装置边界信息和预设的范围；
当施工装置边界信息超过预设的范围时，发出警告信息。
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