CN109509337B - 工程测量信息化系统 - Google Patents

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Abstract

本案涉及一种工程测量信息化系统，包括：信息采集装置，其为本体呈笔状的耳戴式或头戴式装置，一端设有带扬声器和麦克风的耳塞，另一端带有摄像头、虹膜识别器、微型卫星定位模块；人机交互装置，包括人机交互界面、身份验证模块、无线通讯模块、数据识别模块、数据处理模块和数据存储模块；本发明的工程测量信息化系统，随测随走，自动识别，即时上传，观测和数据处理过程高度信息化、自动化，准确、高效、便捷；使编造、随意修改数据的难度大大增加，数据的可追溯信息更加丰富全面；便携性和易操作性极大的方便了操作者；采用主动虹膜识别，避免了无资质或甲方未承认的测量人员执行测量任务，保障了测量人员质量和测量准确性。

Description

工程测量信息化系统
技术领域
本发明属于工程测量领域，具体涉及一种工程测量信息化系统。
背景技术
随着科技的发展，工程测量行业也取得了长足进步，一些老式的测量仪器和技术逐步被淘汰，在当前的工程测量中，普遍采用GPS定位测量技术或全站仪进行测量工作；
GPS定位测量技术包括GPS静态定位测量、RTK测量等。主要通过多点定位，利用软件对数据进行测后处理及成图，优点是测量精度高、可单人完成作业、无需通视、受气候和时间影像小，可大大减少人力强度、节省费用、提高作业率，缺点是初期投入大，后期使用成本高，对无gps信号或信号较弱地方难以进行测量，
采用常规的GPS静态测量、快速静态、伪动态方法，在外业测过程中不能实时得知定位精度，有可能造成后期测量数据精度大面积不达标，需要返测的问题，
全站仪测量是对目标测点进行测角和测距，然后再通过编程计算器对原始 测量数据进行计算处理，获取针对该目标测点的测量结果的方法，除用于正常基础测量外，还可用于矿井，深山等严苛地形，其优点在于对外部信号依赖小，适应性好，初期一次性投资可长期使用，但这种测量方法在实际测量工作中存在局限性，主要表现在以下几方面：1、对于复杂的、高精度要求的工程调校测绘量大、投入人员多、需多次调教，计算整理难度大；2、原始测量数据需手工录入速度慢，录入过程可能出错，对后期资料和成果编写、分析难度较大；3、 测量结果易受人为因素，如主观工作态度与能力、个人观测习惯、测量水平等影响，造成因人为观测、判断失误造成测量误差；4、对测量人员水平要求较高。
无论是哪种测量方法，都需要测量人员具备一定的专业能力；而随着工程测量行业的近几年的高速发展，测量行业队伍整体水平良莠不齐，测量结果的真实性和准确性难以保证；当测量工作任务下达后，执行单位或个人将测量任务层层转包，而具体执行测量任务的人员水平难以得到有效监督，测量结果效力难以保证。
有鉴于此，有必要提出一种能方便工程测量自动化、规范化、可追溯的工程测量信息化系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种便携、头戴式工程测量信息化系统。
本发明的另一个目的是提供一种可实时数据传输、对操作者身份进行识别的工程测量信息化系统。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种工程测量信息化系统，包括：
信息采集装置，其为本体呈笔状的耳戴式或头戴式装置，一端设有带扬声器和麦克风的耳塞和传感器模块，另一端包括设于所述信息采集装置前端的摄像头、设于侧部的虹膜识别器、设于侧部的微型卫星定位模块；
人机交互装置，包括人机交互界面以及按照信息传输方向依次连接的身份验证模块、数据识别模块、数据处理模块和数据存储模块和无线通讯模块；
供电装置，其为电池或移动电源，所述电池包括干电池和充电电池；
其中，所述供电装置集成于人机交互装置内或与人机交互装置插接；所述信息采集装置与人机交互装置有线连接；
数据识别模块用于识别摄像头所获取的影像中的数据，所述数据包括PDA手簿、全站仪、经纬仪、水准仪、标尺中的度数，数据识别模块还用于判定上述仪器的水平、对中状态是否正常；
数据处理模块用于将数据识别模块得到的数据进行选择和计算，发送到所述人机交互界面和无线通讯模块；
无线通讯模块用于将从数据处理模块获得的数据发送到电脑或远程数据接收端；
数据存储模块用于将操作者身份识别信息、传感器模块信息、微型卫星定位模块信息、摄像头所拍摄影像、数据识别模块的识别数据、数据处理模块的输出数据，以时间或空间为轴，进行只读模式下的归类存储；
身份验证模块，内置有测量人员数据库，所述测量人员数据库包括所有登记在册有测量资格人员以及经测量委托机构允许的临时测量人员的虹膜信息；
虹膜识别器用以采集操作者的全部或部分虹膜信息，并与测量人员数据库内存储的人员数据进行对比识别，身份验证通过后即获得对所述人机交互装置1-3h的控制权。
优选的是，所述人机交互装置还包括遥控器，其为一种可手持或戴于手部的小型信号发射器，用于向人机交互装置发射遥控指令；
操作者按动所述遥控器，遥控器向人机交互装置发出拍摄照片或视频指令；人机交互装置收到指令后控制摄像头拍摄，将拍摄的视频进行存储或实时发送到远程数据处理终端，将拍摄的照片进行识别，读出仪表或显示屏上的相关数据，无线通讯模块将数据加密后直接发送至远程数据处理终端，远程数据处理终端将接收到的数据解密后将其自动填写入图像处理软件。
优选的是，所述无线通讯模块的连接方式为蓝牙无线通讯方式、WiFi无线通讯方式和ZigBee无线通讯方式中的任意一种，使所述信息采集装置还用于操作者之间的无线通讯。
优选的是，所述数据存储模块导入预先规划好的测量点名单，当按下遥控器，完成当前测量点测量后，自动跳转至下一测量点；也可由操作人员自主选择或临时增加测量点；自动跳转至下一测量点时，由人机交互装置通过耳塞播放下一测量点名称。
优选的是，对于明显的因识别、信号源、人为原因产生的数据错误，可启用修改或需要临时添加测量内容的，可通过人机交互界面修改或增加，原数据和修改后数据均录入数据存储模块。
优选的是，所述传感器模块集成有温度传感器、湿度传感器、震动传感器、电磁强度传感器。
优选的是，所述微型卫星定位模块为GPS或北斗定位模块。
优选的是，所述信息采集装置，以耳塞作为后部佩戴固定点，以设于近摄像头处的夹持部为前部佩戴固定点；信息采集装置水平固定于人脸颊侧部，使摄像头的视野与人眼视野基本重合；所述人机交互装置，随身佩戴于人体躯干部或手持；所述遥控器持握或佩戴于手部，另外，在不使用遥控器时，可通过所述人机交互界面替代。
优选的是，所述夹持部为魔术贴、夹子或头箍中的一种。
本发明的工程测量信息化系统，具有诸多优点：
1、随测随走，自动识别，即时上传，观测和数据处理过程高度信息化、自动化，准确、高效、便捷；编造、随意修改数据的难度大大增加，数据的可追溯信息更加丰富全面。
2、信息采集装置佩戴于头部，从操作者的视角出发，更加直观，影像画面更加稳定；
3、可实现大量数据和影像的存储和实时传输；远程数据处理终端及后台管理者可第一时间得到数据，使之可用于施工放样等；
4、便于携带，较重的人机交互装置佩戴于，可准备多块移动电源替换，解决供电困扰；
5、解放双手，无需手持较大较重的人机交互装置，通过小巧的遥控器即可发送各种测量指令；
6、耳塞可用于通讯，并播放测量点信息，极大的方便了操作者；
7、设有多个传感器，可同时记录测量点温度、湿度等信息，为数据追溯时提供更加丰富的信息，并方便以后的大数据研究。
8、主动虹膜识别，无需操作者输入身份信息，系统内无录入或备案信息的人员无法使用该系统，避免了无资质或甲方未承认的测量人员执行测量任务，保障了测量人员质量和测量准确性。
附图说明
图1为工程测量信息化系统结构示意图。
图2为一种信息采集装置结构示意图。
图3为工程测量信息化系统流程简图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
如图1、3所示，一种工程测量信息化系统，包括：
信息采集装置1，其为本体呈笔状的耳戴式或头戴式装置，一端设有带扬声器和麦克风的耳塞101和传感器模块106，另一端包括设于前端的摄像头102、设于侧部的虹膜识别器103、设于上侧部的微型卫星定位模块104，还包括用于附着固定的加持部；虹膜识别器103设于靠近人眼部一侧。
人机交互装置2，包括人机交互界面以及按照信息传输方向依次连接的身份验证模块、数据识别模块、数据处理模块和数据存储模块和无线通讯模块；
供电装置3，其为电池或移动电源，所述电池包括干电池和充电电池；
其中，数据识别模块用于识别摄像头所获取的影像中的数据，包括PDA手簿、全站仪、经纬仪、水准仪、标尺中的度数，并可判定仪器的水平、对中状态是否正常；
数据处理模块用于将数据识别模块得到的测量数据进行选择和计算，发送到所述人机交互界面和无线通讯模块；
无线通讯模块用于将从数据处理模块获得的数据发送到电脑或远程数据接收端；
数据存储模块用于将操作者身份识别信息、传感器模块信息、微型卫星定位模块信息、摄像头所拍摄影像、数据识别模块的识别数据、数据处理模块的输出数据，以时间或空间为轴，进行只读模式下的归类存储；
身份验证模块，内置有测量人员数据库，所述测量人员数据库包括所有登记在册有测量资格人员以及经测量委托机构允许的临时测量人员的虹膜信息；
虹膜识别器用以采集操作者的全部或部分虹膜信息，并与测量人员数据库内存储的人员数据进行对比识别，身份验证通过后即获得对所述人机交互装置1-3h的控制权。每隔一段时间对测量人员进行一次身份识别，可防止测量人员随意调换信息识别装置，确保信息记录的真实。
还包括遥控器4，其为一种可手持或戴于手部的小型信号发射器，用于向人机交互装置发射遥控指令；
操作者按动所述遥控器，向人机交互装置发出拍摄照片或视频指令；所述人机交互装置收到指令后控制摄像头拍摄，将拍摄的视频进行存储或实时发送到远程数据处理终端，将拍摄的照片进行识别，读出仪表或显示屏上的相关数据，无线通讯模块将数据加密后直接发送至远程数据处理终端，远程数据处理终端将接收到的数据解密后将其自动填写入图像处理软件。
所述无线通讯模块的连接方式为ZigBee无线通讯方式，使所述信息采集装置还可用于操作者之间的无线通讯。
所述供电装置集成于人机交互装置内或与人机交互装置插接；所述信息采集装置与人机交互装置有线连接。
所述数据存储模块导入预先规划好的测量点名单，当按下遥控器，完成当前测量点测量后，自动跳转至下一测量点；也可由操作人员自主选择或临时增加测量点；自动跳转至下一测量点时，由人机交互装置通过耳塞播放下一测量点名称，提示操作者，避免操作者携带并重复查看测量规划的麻烦。在语音的提示下，测量人员可不间断的进行测量，提高测量效率。
对于明显的因自动识别、信号源、人为原因产生的数据错误，可启用修改或需要临时添加测量内容的，可通过人机交互界面修改或增加，原数据和修改后数据均录入数据存储模块。
所述传感器模块集106成有温度传感器、湿度传感器、震动传感器、电磁强度传感器。温度、湿度、震动、较强的电磁波等可能会对信息的传输、测量结果的准确性造成影响，记录这些信息，不仅能丰富测量数据，为大数据提供支持，同时还可以提有经验醒测量人员在不同的环境下数据可能发生的整体性偏移，并采取相应的应对措施，保证测量结果的精确。
所述微型卫星定位模块104为北斗定位模块。可以辅助校准，记录操作者的移动轨迹、保障操作者的安全。
所述信息采集装置，以耳塞101作为后部佩戴固定点，以设于近摄像头处的夹持部105为前部佩戴固定点；信息采集装置水平固定于人脸颊侧部，使摄像头的视野与人眼视野基本重合；所述人机交互装置，随身佩戴于人体躯干部或手持；所述遥控器持握或佩戴于手部，另外，在不使用遥控器时，可通过所述人机交互界面替代。
所述夹持部105为魔术贴，可方便的绑缚于眼镜或护目镜的镜腿前端。
值得说明的是，所述信息采集装置的整体重量不宜超过30g，否则会使佩戴者感到不适。
实施例2
如图2所示，与实施例1类似，其却别在于，所述夹持部为头箍，对于不佩戴眼镜或不喜欢实施例1佩戴方式的操作者，可以选择类似于发卡的头箍实现更加稳固的佩戴。
另外，佩戴时需使信息采集装置摄像头一端适当超出头部，以方便虹膜识别器观察到更多的虹膜信息。
实施例3
测绘时，打开人机交互装置，整个系统也随之启动。佩戴信息采集装置，此时虹膜识别器会识别操作者全部或局部的虹膜信息，并进行识别配对，通过后，即可开始使用本系统。虹膜识别器每隔一段时间会再次进行主动识别，防止掉包。
使用前，先进行通讯和信号传输测试。
操作者将事先准备好的测量规划发送至数据存储模块，在遥控器和人工交互装置的配合下，快速方便的完成测量；完成当前点测量后，在耳塞的语音提示下赶往下一测量点。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (8)

1.一种工程测量信息化系统，其特征在于，包括：
信息采集装置，其为本体呈笔状的耳戴式或头戴式装置，一端设有带扬声器和麦克风的耳塞和传感器模块，另一端包括设于所述信息采集装置前端的摄像头、设于侧部的虹膜识别器、设于侧部的微型卫星定位模块；
人机交互装置，包括人机交互界面以及按照信息传输方向依次连接的身份验证模块、数据识别模块、数据处理模块和数据存储模块和无线通讯模块；
供电装置，其为电池或移动电源，所述电池包括干电池和充电电池；
其中，所述供电装置集成于人机交互装置内或与人机交互装置插接；所述信息采集装置与人机交互装置有线连接；
数据识别模块用于识别摄像头所获取的影像中的数据，所述数据包括PDA手簿、全站仪、经纬仪、水准仪、标尺中的度数，数据识别模块还用于判定上述仪器的水平、对中状态是否正常；
数据处理模块用于将数据识别模块得到的数据进行选择和计算，发送到所述人机交互界面和无线通讯模块；
无线通讯模块用于将从数据处理模块获得的数据发送到电脑或远程数据接收端；
数据存储模块用于将操作者身份识别信息、传感器模块信息、微型卫星定位模块信息、摄像头所拍摄影像、数据识别模块的识别数据、数据处理模块的输出数据，以时间或空间为轴，进行只读模式下的归类存储；
身份验证模块，内置有测量人员数据库，所述测量人员数据库包括所有登记在册有测量资格人员以及经测量委托机构允许的临时测量人员的虹膜信息；
虹膜识别器用以采集操作者的全部或部分虹膜信息，并与测量人员数据库内存储的人员数据进行对比识别，身份验证通过后即获得对所述人机交互装置1-3h的控制权；
所述信息采集装置，以耳塞作为后部佩戴固定点，以设于近摄像头处的夹持部为前部佩戴固定点；信息采集装置水平固定于人脸颊侧部，使摄像头的视野与人眼视野基本重合；
所述数据存储模块导入预先规划好的测量点名单，当按下遥控器，完成当前测量点测量后，自动跳转至下一测量点；也可由操作人员自主选择或临时增加测量点；自动跳转至下一测量点时，由人机交互装置通过耳塞播放下一测量点名称。
2.如权利要求1所述的工程测量信息化系统，其特征在于，所述人机交互装置还包括遥控器，其为一种可手持或戴于手部的小型信号发射器，用于向人机交互装置发射遥控指令；
操作者按动所述遥控器，遥控器向人机交互装置发出拍摄照片或视频指令；人机交互装置收到指令后控制摄像头拍摄，将拍摄的视频进行存储或实时发送到远程数据处理终端，将拍摄的照片进行识别，读出仪表或显示屏上的相关数据，无线通讯模块将数据加密后直接发送至远程数据处理终端，远程数据处理终端将接收到的数据解密后将其自动填写入图像处理软件。
3.如权利要求2所述的工程测量信息化系统，其特征在于，所述无线通讯模块的连接方式为蓝牙无线通讯方式、WiFi无线通讯方式和ZigBee无线通讯方式中的任意一种，使所述信息采集装置还用于操作者之间的无线通讯。
4.如权利要求1所述的工程测量信息化系统，其特征在于，对于明显的因识别、信号源、人为原因产生的数据错误，可启用修改或需要临时添加测量内容的，可通过人机交互界面修改或增加，原数据和修改后数据均录入数据存储模块。
5.如权利要求1所述的工程测量信息化系统，其特征在于，所述传感器模块集成有温度传感器、湿度传感器、震动传感器、电磁强度传感器。
6.如权利要求1所述的工程测量信息化系统，其特征在于，所述微型卫星定位模块为GPS或北斗定位模块。
7.如权利要求1-6任意一项所述的工程测量信息化系统，其特征在于，所述人机交互装置，随身佩戴于人体躯干部或手持；所述遥控器持握或佩戴于手部，另外，在不使用遥控器时，可通过所述人机交互界面替代。
8.如权利要求7所述的工程测量信息化系统，其特征在于，所述夹持部为魔术贴、夹子或头箍中的一种。
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