CN108254772A - 基于机电安装的复杂图形定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于机电安装的复杂图形定位系统,涉及定位系统领域,旨在解决机电安装时缺少直接联系,手工查找费时费力的问题,其技术要点在于包括移动端、运维端、大场定位子系统、小场扫描子系统、SCADA子系统、数据库,所述大场定位子系统、小场扫描子系统和SCADA子系统通过CAN总线将采集到的数据信号送至所述数据库,所述数据库通过无线传输与运维端相连,所述数据库用于存储并调度采集监测的数据信号,所述大场定位子系统对机电装置进行基础定位,所述小场扫描子系统获取机电装置的参数信息,所述SCADA子系统通过PLC以点到点的连接方式测量监控运行设备。本发明以图形化、可视化的数据展示方法为参照,提高机电安装时的速度、质量。
Description
技术领域
本发明涉及定位系统应用领域,尤其涉及一种基于机电安装的复杂图形定位系统。
背景技术
在复杂和空间拓展的工艺设备中,为控制工艺设备中的工艺过程而安装有许多现场机电装置,属于这些机电装置的有用于物理量如压力、温度、浓度、流量等测量传感器,或者用于操作阀、活门、运输设备等的控制元件。在安装或更换机电装置的情况下,需要在最短的时间内识别和定位其在工艺设备中的具体位置,以便能够在现场进行快速有序地修理。目前,在给定的工艺设备中每一个机电装置都可以通过控制技术设备单元进行唯一地识别,然而由此进行的逻辑定位还不足以在现场实际地找到机电装置的所在位置。
针对上述技术问题,公开号为CN104103168A的中国专利公开了一种用于物理地定位工艺设备中的现场装置的系统,在该工艺设备中,每一个现场装置能够被唯一地识别并且该现场装置在该工艺设备中的安装位置是已知的,其中,包括移动装置,该移动装置至少具有存储器和图形显示装置,在存储器内对于每一个现场装置的实例数据至少分配并且可调出地存储该现场数据的图形和该现场装置的安装位置的拓扑坐标数据。
该方案在安装过程中,需要翻阅空间地形图、工艺流程图、设备CAD图及设备基础数据来获取安装位置,缺少直接联系,手工查找费时费力。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于机电安装的复杂图形定位系统,以图形化、可视化的数据展示方法为参照,提高机电安装时的速度、质量。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种基于机电安装的复杂图形定位系统,包括移动端与运维端,所述移动端从所述运维端获取信息,还包括大场定位子系统、小场扫描子系统、SCADA子系统、数据库,所述大场定位子系统、小场扫描子系统和SCADA子系统通过CAN总线将采集到的数据信号送至所述数据库,所述数据库通过无线传输与运维端相连,所述数据库用于存储并调度采集监测的数据信号,所述大场定位子系统对机电装置进行基础定位,所述小场扫描子系统获取机电装置的参数信息,所述SCADA子系统通过PLC以点到点的连接方式测量监控运行设备。
通过采用上述技术方案,大场定位子系统、小场扫描子系统和SCADA子系统将采集到的数据信号通过CAN总线传输到数据库中,其中大场定位子系统确定机电装置的安装部位,小场扫描子系统获取机电装置的参数信息,SCADA子系统利用PLC以点到点的连接方式测量监控运行设备,从而由数据库存储并调度采集检测到的数据信号,进而由运维端进行统一管理,由移动端对安装维护人员进行可视化支持,在最短的时间内定位具体位置并扫描,提高机电安装或维护时的速度和质量。
进一步地,所述大场定位子系统包括图形监测模块、图形导航模块,所述图形监测模块和图形导航模块通过无线传输与运维端相连。
通过采用上述技术方案,其中图形检测模块可对地形进行基本测量操作,确定机电装置的安装位置,以判断是否适合机电安装;图形导航模块则提供鹰眼导航服务,执行地图漫游操作,便于工作人员查看该位置在全景地图上的区域方位,并且两模块与运维端相连来传输保存定位信息。
进一步地,所述小场扫描子系统包括图形扫描模块、外频控制模块、放大模块,所述外频控制模块控制所述图形扫描模块的扫描速度,并且所述放大模块将所述图形扫描模块采集的扫描信号放大处理。
通过采用上述技术方案,其中图形扫描模块以基点坐标为圆心,以起始和终止位置为弧度,扫描整个机电装置的外部轮廓,实现对复杂机电装置的精准描绘;外频控制模块则控制图形扫描模块的扫描速度,防止扫描过程中的描点缺失;并设置放大模块对采集到的扫描信号进行放大处理,进而传输给运维端。
进一步地,所述小场扫描子系统中设有与图形扫描模块连接的算法模块,所述算法模块中编辑有图形分割算法。
通过采用上述技术方案,在小场扫描子系统中设置算法模块并编辑有图形分割算法,应用于较大较复杂的机电装置,将复杂图形经分割后,再对每个子场进行扫描,从而有效提高工作效率、缩短工作时间。
进一步地,所述图形扫描模块包括S形扫描和回旋扫描,所述S形扫描扫描内部,所述回旋扫描扫描边框。
通过采用上述技术方案,其中S形扫描优点是速度快,缺点使垂直于扫描方向的边沿不整齐,而回旋扫描能克服S形扫描的缺点,因此S形扫描用来扫描分割后的子场内部,回旋扫描用来扫描子场边框,进而可得到较好的图形质量和较高的效率。
进一步地,所述SCADA子系统包括监控模块,所述监控模块与运行设备相连以实时监控,且所述监控模块连接有分析模块,所述分析模块由影像管理单元和透视分析单元组成。
通过采用上述技术方案,将监控模块与运行设备相连,便于后台实时监控,出现故障时能及时通报给运维端,避免事故的发生,并且监控模块与分析模块相连,分析模块内设置的影像管理单元可对录入的影像信息删减,提取重要的关键信息;而透视分析单元运用红外技术可透视整个运行设备的结构,便于拆卸更换机电装置。
进一步地,所述SCADA子系统还包括故障模拟模块,所述故障模拟模块通过模拟故障上报至运维端对运行设备进行重新定位和排查。
通过采用上述技术方案,其故障模拟模块可模拟故障上报对运行设备进行重新定位和排查,从而排出可能的疑似故障,并充分验证现场更换机电装置的完备性。
进一步地,所述故障模拟模块包括自动模拟故障输入及手动模拟故障输入,所述自动模拟故障输入通过数据库输入典型故障,所述手动模拟故障通过人工自由选择输入。
通过采用上述技术方案,在故障模拟模块中创建输入模式,其故障输入模式一种是自动模拟故障输入,由数据库输入典型故障;另一种是人工自由输入,可根据实际情况进行有效检测。
进一步地,所述数据库包括录入单元、统计单元及存储单元,所述录入单元与计算机、扫描仪相连,所述统计单元内编辑有图表统计算法,所述运维端读取存储单元中的数据并对其进行管理。
通过采用上述技术方案,将录入单元与计算机、扫描仪相连,可录入从工厂获取相关的工艺流程图、设备CAD图及设备基础数据,再结合测量到的定位信息实现更加精准的定位;其中统计单元内编辑有图表统计算法,能有效整合数据库中的信息,从而由运维端读取存储单元中的数据,来加强设备信息之间的联系,减少数据丢失,方便定位信息的共享。
进一步地,所述移动端包括可实时接收运维端控制指令的移动设备。
通过采用上述技术方案,在诸如手机、平板、电脑等移动设备上安装可实时接收运维端控制指令的APP,采用图形化可视界面识别每一个机电装置并知晓其在运行设备中的安装位置,提供安装维护人员的可视化支持,利用移动设备即可方便完成对机电装置的定位更换安装,大大提高了工作效率。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
1、通过设置大场定位子系统,可对地形进行基本测量操作,确定机电装置的安装位置,以判断是否适合机电安装,并且提供鹰眼导航服务,执行地图漫游操作,便于工作人员查看该位置在全景地图上的区域方位;
2、通过设置小场扫描子系统,可扫描整个机电装置的外部轮廓,实现对复杂机电装置的精准描绘,并编辑有图形分隔算法,将复杂图形经分割后,再对每个子场进行扫描,有效提高了工作效率、缩短了工作时间;
3、通过设置SCADA子系统,便于在完成机电安装后更换维护机电装置,识别和定位其在运行设备中的具体位置,并实时监控,避免安全事故的发生。
附图说明
图1是本实施例中基于机电安装的复杂图形定位系统的整体结构示意图;
图2是本实施例中大场定位子系统的结构示意图;
图3是本实施例中小场扫描子系统的结构示意图;
图4是本实施例中SCADA子系统的结构示意图。
图中,1、移动端;11、运维端;2、大场定位子系统;21、图形监测模块;22、图形导航模块;3、小场扫描子系统;31、图形扫描模块;32、外频控制模块;33、放大模块;34、算法模块;4、SCADA子系统;41、监控模块;42、分析模块;43、影像管理单元;44、透视分析单元;45、故障模拟模块;5、数据库;51、录入单元;52、统计单元;53、存储单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种基于机电安装的复杂图形定位系统,如图1所示,包括移动端1、运维端11、大场定位子系统2、小场扫描子系统3、SCADA子系统4及数据库5,其中大场定位子系统2、小场扫描子系统3和SCADA子系统4将采集到数据信号通过CAN总线传输到数据库5中,经数据库5存储并调度采集监测到的定位信息后发给运维端11,其移动端1从运维端11来获取信息,以图形化、可视化的数据展示方法为参照,在最短的时间内定位具体位置并扫描,提高机电安装或维护时的速度和质量。
如图1和图2所示,大场定位子系统2可对机电装置进行基础定位,在本实施例中选用GPS定位系统,提供低成本、高精度、全时段、全方位的信息化服务,亦可采用中国研制的北斗卫星导航系统。进一步地,大场定位子系统2包括图形监测模块21和图形导航模块22,其中应用图形监测模块21可对地图进行基本测量操作,如长度测量、自由曲线测量、面积测量、自由形状测量等,以此确定机电装置的安装位置,判断是否适合机电安装;而图形导航模块22提供鹰眼导航服务,执行地图漫游操作,查看该位置在全景地图上的区域方位,同时,图形监测模块21、图形导航模块22均通过无线传输与运维端11相连,从而运维端11再传输数据至移动端1,便于操作者进行安装工作。
如图3所示,小场扫描子系统3可获取机电装置的参数信息,在本实施例中采用激光扫描系统,其优点在于十分精确、快速且操作简单,亦可采用诸如成本较低的红外扫描或光刻扫描的方式。为实现对复杂机电装置的精准描绘,如图所示,小场扫描子系统3包括图形扫描模块31、外频控制模块32和放大模块33,其中图形扫描模块31以基点坐标作为圆心,以起始和终止位置为弧度,扫描整个机电装置的外部轮廓。由于图形矢量扫描速度高,可通过外频控制模块32控制图形扫描模块31的扫描速度,并且设置放大模块33中的放大电路对图形扫描模块31采集的扫描信号进行放大处理,以实现扫描与信号处理的并行工作。
如图3所示,小场扫描子系统3中还设置有算法模块34,该算法模块34中编辑有图形分割算法,可应用于较大较复杂的机电装置,将复杂图形经图形分割后,再对每个子场进行扫描,进而有效提高工作效率、缩短工作时间。
如图3所示,图形扫描模块31包括S形扫描和回旋扫描,其中S形扫描优点是速度快,缺点是垂直于扫描方向的边沿不整齐,因此用来扫描上述子场内部,回旋扫描可克服S形扫描的缺点,即用来扫描子场边框,以此来得到较好的质量和较高的效率。
在完成机电安装后,如果需要更换维护机电装置,那么就要识别和定位其在运行设备中的具体位置,如图4所示,SCADA子系统4通过PLC以点到点的连接方式测量监控运行设备,其包括监控模块41,该监控模块41与运行设备相连以实时监控,出现故障信息可及时传输给运维端11,控制避免安全事故的发生;并且监控模块41连接有分析模块42,分析模块42内设有影像管理单元43和透视分析单元44,其影像管理单元43可对监控模块41录入的影像信息进行删减,提取重要关键信息,透视分析单元44运用红外技术可透视运行设备的整体结构,以便于从运行设备上拆卸更换机电装置。
如图4所示,SCADA子系统还包括故障模拟模块45,该故障模拟模块45通过模拟故障上报可对运行设备进行重新定位和排查,排除可能的疑似故障,并充分验证现场更换机电装置的完备性。
如图4所示,故障模拟模块45可创建输入模式,故障输入模式有两种,一种是自动模拟故障输入,可通过数据库5输入典型故障,一种是手动模拟故障输入,可通过人工自由选择输入,两者根据实际情况选择均能进行有效性检查,如果不通过则报错处理。
如图1所示,数据库5包括录入单元51、统计单元52及存储单元53,其中录入单元51与计算机、扫描仪相连,从工厂获取相关的工艺流程图、设备CAD图及设备基础数据后,使用计算机、扫描仪将纸质信息存储至数据库5中,结合图纸可实现更加精确的定位;统计单元52内编辑有图表统计算法,使用图表统计方法、数字化方法进行数据库5内信息的整理,实现知识信息化;由运维端11读取存储单元53中的数据并对其进行管理,以加强设备信息之间的联系,减少数据丢失,方便定位信息的共享。
如图1所示,移动端包括可实时接收运维端控制指令的移动设备,采用图形化可视界面能够识别每一个机电装置并知晓其在运行设备中的安装位置,借助这种对安装维护人员的可视化支持,使其利用移动设备即可完成对机电装置的定位安装,从而降低了安装维护成本,提高了工作效率。
本发明的工作原理:在进行机电安装时,首先由GPS定位系统或北斗系统进行基础定位,以确定机电装置的安装部位,判断是否适合机电安装,继而由激光扫描系统来获取机电装置的参数信息,将扫描下来的复杂图形进行放大处理后传至数据库,并结合相关的工艺流程图、设备CAD图及设备基础数据,进而完成机电安装;
当需要更换维护机电装置时,由监控模块41实时监控运行设备,并运用红外技术透视运行设备的整体结构,在结束更换维护后,通过故障模拟模块45可对运行设备进行重新定位和排查,排除可能的疑似故障,并充分验证现场更换机电装置的完备性。
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 (10)
1.一种基于机电安装的复杂图形定位系统,包括移动端(1)与运维端(11),所述移动端(1)从所述运维端(11)获取信息,其特征在于:还包括大场定位子系统(2)、小场扫描子系统(3)、SCADA子系统(4)、数据库(5),所述大场定位子系统(2)、小场扫描子系统(3)和SCADA子系统(4)通过CAN总线将采集到的数据信号送至所述数据库(5),所述数据库(5)通过无线传输与运维端(11)相连,所述数据库(5)用于存储并调度采集监测的数据信号,所述大场定位子系统(2)对机电装置进行基础定位,所述小场扫描子系统(3)获取机电装置的参数信息,所述SCADA子系统(4)通过PLC以点到点的连接方式测量监控运行设备。
2.根据权利要求1所述的基于机电安装的复杂图形定位系统,其特征在于:所述大场定位子系统(2)包括图形监测模块(21)、图形导航模块(22),所述图形监测模块(21)和图形导航模块(22)通过无线传输与运维端(11)相连。
3.根据权利要求1所述的基于机电安装的复杂图形定位系统,其特征在于:所述小场扫描子系统(3)包括图形扫描模块(31)、外频控制模块(32)、放大模块(33),所述外频控制模块(32)控制所述图形扫描模块(31)的扫描速度,并且所述放大模块(33)将所述图形扫描模块(31)采集的扫描信号放大处理。
4.根据权利要求3所述的基于机电安装的复杂图形定位系统,其特征在于:所述小场扫描子系统(3)中设有与图形扫描模块(31)连接的算法模块(34),所述算法模块(34)中编辑有图形分割算法。
5.根据权利要求4所述的基于机电安装的复杂图形定位系统,其特征在于:所述图形扫描模块(31)包括S形扫描和回旋扫描,所述S形扫描扫描内部,所述回旋扫描扫描边框。
6.根据权利要求1所述的基于机电安装的复杂图形定位系统,其特征在于:所述SCADA子系统(4)包括监控模块(41),所述监控模块(41)与运行设备相连以实时监控,且所述监控模块(41)连接有分析模块(42),所述分析模块(42)由影像管理单元(43)和透视分析单元(44)组成。
7.根据权利要求6所述的基于机电安装的复杂图形定位系统,其特征在于:所述SCADA子系统(4)还包括故障模拟模块(45),所述故障模拟模块(45)通过模拟故障上报至运维端(11)对运行设备进行重新定位和排查。
8.根据权利要求7所述的基于机电安装的复杂图形定位系统,其特征在于:所述故障模拟模块(45)包括自动模拟故障输入及手动模拟故障输入,所述自动模拟故障输入通过数据库(5)输入典型故障,所述手动模拟故障通过人工自由选择输入。
9.根据权利要求1所述的基于机电安装的复杂图形定位系统,其特征在于:所述数据库(5)包括录入单元(51)、统计单元(52)及存储单元(53),所述录入单元(51)与计算机、扫描仪相连,所述统计单元(52)内编辑有图表统计算法,所述运维端(11)读取存储单元(53)中的数据并对其进行管理。
10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的基于机电安装的复杂图形定位系统,其特征在于:所述移动端(1)包括可实时接收运维端(11)控制指令的移动设备。
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