CN109631846B - 一种基于现实环境的现场踏勘方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于现实环境的现场踏勘方法和系统，该方法包括如下步骤：S1、获取现场现实环境的平面图纸、全景照片以及现实点云数据；S2、对获取的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行空间特征信息分析，并自动将空间特征信息定位、标记至平面图纸、全景照片和现实点云数据中；S3、对标记后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行数据融合，获得融合后的平面图纸、全景照片和现实点云数据；S4、根据融合后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行现场踏勘。该方法能够有效地降低工作人员在高空、高温、辐射等环境下现场踏勘作业的安全风险，提升工作效率和准确性，提高现场工作流程的经济效益和安全效益。

Description

一种基于现实环境的现场踏勘方法和系统

技术领域

本发明涉及核电及工业厂房的勘测领域，尤其涉及一种基于现实环境的现场踏勘方法和系统。

背景技术

核电站的设计、施工、安装、检修等工作中离不开现场踏勘作业流程，合理的现场踏勘作业流程可有效提高工程人员在各项工作中的安全性和经济性。

核电站现场踏勘方法主要有三种，第一种是工程人员在核电站现场环境通过直尺、卷尺、角尺、水平尺等传统测量工具进行实地测量现场环境的参数信息，通过工程人员测量的参数信息开展各项工作；第二种是工程人员依据核电站设计文件数据库中的最终版本平面图纸进行收集现场环境的参数信息，通过工程人员收集的参数信息开展各项工作，其中平面图纸反映现场环境中的系统、设备、土建、电气、仪控在该环境的平面布置情况；第三种是工程人员在核电站现场环境通过照相机、全景相机等拍摄设备进行实地拍摄现场环境的空间图像，通过工程人员拍摄的空间图像开展各项工作。

核电站现有现场踏勘作业方法有诸多弊端，首先当核电站现场环境为高空、高温、辐射等风险区域时，工程人员不能亲临核电站现场环境使用传统测量工具进行现场踏勘测量，工程人员在没有测量参数信息的情况下无法保证核电站设计、施工、安装、检修等工作流程的安全性和经济性；其次当核电站设计文件数据库中的最终版本平面图纸与核电站现场环境不一致或相关信息缺失时，工程人员依据这些平面图纸进行的设计、施工、安装、检修等工作会给核电站带来巨大的施工风险和安全隐患；最后工程人员通过拍摄设备获得现场环境的空间图像只能显示该环境中系统、设备、土建、电气、仪控的相对空间位置，不能反映具体的参数信息，只能作为现场踏勘作业的参考，无法满足核电站设计、施工、安装、检修等工作流程的参数信息需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于现实环境的现场踏勘的方法和系统，该方法和系统能够有效地降低工作人员在高空、高温、辐射等环境下现场踏勘作业的安全风险，提升工作效率和准确性，提高现场工作流程的经济效益和安全效益。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于现实环境的现场踏勘方法，包括如下步骤：

S1、获取现场现实环境的平面图纸、全景照片以及现实点云数据；

S2、对获取的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行空间特征信息分析，并自动将空间特征信息定位、标记至平面图纸、全景照片和现实点云数据中；

S3、对标记后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行数据融合，获得数据融合后的平面图纸、全景照片和现实点云数据；

S4、根据数据融合后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行现场踏勘。

其中，所述现实环境的平面图纸反映现场现实环境中的系统、设备、土建、电气、仪控在所述现实环境中的平面布置情况；

所述现实环境的全景照片反映现场现实环境的空间位置信息、颜色信息和布置场景信息；

所述现实环境的现实点云数据中的每一点包括对应现实环境外观表面点的三维坐标、颜色信息和反射强度信息。

其中，所述空间特征信息至少包括：现场的厂房名称、土建标高以及房间编号。

其中，所述步骤S3具体包括：

自动参考定位标记的空间特征信息对标记后的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行数据融合；

使得融合后的点云数据以点数据的形式嵌入至相同空间特征信息的全景照片中；

使得包含点数据的全景照片嵌入至空间特征信息相同的平面图纸位置；

使得融合后的最终数据实现同一界面的平面图纸、全景照片、点云数据的空间定位和信息浏览。

其中，所述步骤S4具体包括：

通过现场具体房间的房间编号查询该房间所在平面图纸的位置；

自动浏览所述房间所在位置的全景照片，并在浏览的过程中使用辅助工具测量已嵌入全景照片的点云数据；

完成点云数据测量后，自动标记并输出浏览空间位置的相关参数。

其中，所述相关参数包括：

所述浏览空间位置的长度、宽度、高度和角度。

本发明还提供一种基于现实环境的现场踏勘系统，包括设计文件数据库、三维全景拍摄设备、三维激光扫描设备、图形数据处理装置以及应用终端；

所述设计文件数据库用于存储现场平面图纸及设计文件；

所述三维全景拍摄设备用于对现场的现实环境进行三维全景拍摄，获得现场现实环境的全景照片；

所述三维激光扫描设备用于对现场的现实环境进行三维激光扫描，获得所述现场的现实点云数据；

所述图形数据处理装置用于对获取的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行空间特征信息分析，并自动将空间特征信息定位、标记至平面图纸、全景照片和现实点云数据中；还用于对标记后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行数据融合；

所述应用终端用于根据融合后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行现场踏勘。

其中，所述图像数据处理装置包括空间定位模块和数据融合模块，

所述空间定位模块用于对获取的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行空间特征信息分析，并自动将空间特征信息定位、标记至平面图纸、全景照片和现实点云数据中；

所述数据融合模块用于对标记后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行数据融合。

其中，所述现实环境的现实点云数据中的每一点包括对应现实环境外观表面点的三维坐标、颜色信息和反射强度信息；

所述空间特征信息至少包括现场的厂房名称、土建标高以及房间编号。

本发明实施例的有益效果在于：本发明通过对现实环境的平面图纸、全景照片以及点云数据进行空间特征信息分析，并自动将空间特征信息定位标记至平面图纸、全景照片以及点云数据中，然后对标记后的平面图纸、全景照片以及点云数据进行融合获得融合后的数据，通过融合后的数据完成现场踏勘。该方法可有效地降低设计、施工、安装、检修等人员在高空、高温、辐射等环境下现场踏勘作业的安全风险，提升工程人员在高空、高温、辐射等环境下现场踏勘作业的工作效率和准确性，提高现场施工安装、工程改造、设备检修等工作流程的经济效益和安全效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种基于现实环境的现场踏勘方法的流程示意图。

图2是本发明的一种基于现实环境的现场踏勘系统的结构示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1所示，本发明实施例一提供一种基于现实环境的现场踏勘方法，该方法包括步骤：

S1、获取现场现实环境的平面图纸、全景照片以及现实点云数据。

具体地，现实环境的平面图纸反映核电站现实环境中的系统、设备、土建、电气、仪控在所述现实环境中的平面布置情况；该平面图纸可以从核电站的设计文件数据库中调用获得，设计文件数据库中的平面图纸和设计文件均为核电站的最终版本技术文件。

具体地，通过三维全景拍摄设备拍摄核电站现实环境得到的360度环绕照片称之为全景照片，全景照片反映核电站现实环境的空间位置、颜色信息、布置场景等信息。

具体地，通过三维激光扫描设备扫描核电站现实环境得到的外观表面点数据集合称之为点云，现实点云数据中的每一点包括对应现实环境外观表面点的三维坐标、颜色信息和反射强度信息。

S2、对获取的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行空间特征信息分析，并自动将空间特征信息定位、标记至平面图纸、全景照片和现实点云数据中。

具体地，空间特征信息具体包括：厂房名称、土建标高、房间编号等。

S3、对标记后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行数据融合，获得数据融合后的平面图纸、全景照片和现实点云数据。

具体地，自动参考定位标记的空间特征信息对标记后的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行数据融合，使得融合后的最终数据实现同一界面的平面图纸、全景照片、点云数据的空间定位和信息浏览。

具体地，使得融合后的数据实现同一界面的平面图纸、全景照片、点云数据的空间定位和信息浏览具体包括：

使得融合后的点云数据以点数据的形式嵌入至相同空间特征信息的全景照片中；

使得包含点数据的全景照片嵌入至空间特征信息相同的平面图纸位置。

S4、根据数据融合后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行核电站的现场踏勘。

具体地，通过核电站具体房间的房间编号查询该房间所在平面图纸的位置；自动浏览所述房间所在位置的全景照片，并在浏览的过程中使用辅助工具测量已嵌入全景照片的点云数据；测量完点云数据后自动标记并输出浏览空间位置的长度、宽度、高度和角度等参数信息，从而完成现场踏勘。

本发明实施例通过对现实环境的平面图纸、全景照片以及点云数据进行空间特征信息分析，并自动将空间特征信息定位标记至平面图纸、全景照片以及点云数据中，然后对标记后的平面图纸、全景照片以及点云数据进行融合获得融合后的数据，通过融合后的数据完成核电站的现场踏勘。该方法通过分散的单重信息数据集成应用于核电站现场环境的过程，提升核电站信息数据应用的全面性，其次，通过同一环境三种信息数据对比及分析功能，提升工程人员在使用在应用终端进行现场踏勘过程中应用数据的可靠性。再者可有效地降低设计、施工、安装、检修等人员在高空、高温、辐射等环境下现场踏勘作业的安全风险，提升工程人员在高空、高温、辐射等环境下现场踏勘作业的工作效率和准确性，提高核电站施工安装、工程改造、设备检修等工作流程的经济效益和安全效益。

基于本发明实施例一，本发明实施例二提供一种基于现实环境的现场踏勘系统，如图2所示，该系统包括：设计文件数据库11、三维全景拍摄设备12、三维激光扫描设备13、图形数据处理装置2以及应用终端3；

所述设计文件数据库11用于存储核电站平面图纸及设计文件；

所述三维全景拍摄设备12用于对核电站的现实环境进行三维全景拍摄，获得核电站现实环境的全景照片；

所述三维激光扫描设备13用于对核电站的现实环境进行三维激光扫描，获得所述核电站的现实点云数据；

所述图形数据处理装置2用于对获取的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行空间特征信息分析，并自动将空间特征信息定位、标记至平面图纸、全景照片和现实点云数据中；还用于对标记后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行数据融合；

所述应用终端3用于根据数据融合后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行核电站的现场踏勘。

具体地，通过核电站现实环境信息可进行查询和调用设计文件数据库中对应的平面图纸或设计文件。

具体地，该三维全景拍摄设备可以是单反相机，三维激光扫描设备可以是三维激光扫描仪，其中，三维全景拍摄设备和三维激光扫描设备可以根据实际的需求设置成固定式或移动式。

具体地，所述图像数据处理装置2包括空间定位模块21和数据融合模块22，所述空间定位模块21用于对获取的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行空间特征信息分析，并自动将空间特征信息定位、标记至平面图纸、全景照片和现实点云数据中；所述数据融合模块22用于对标记后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行数据融合。

图像数据处理装置2与设计文件数据库11、三维全景拍摄设备12、三维激光扫描设备13进行网络连接的图形数据处理硬件终端，可分别将设计文件数据库11、三维全景拍摄设备12、三维激光扫描设备13输出的平面图纸、全景照片、点云数据导入至空间定位模块21中，当空间定位模块21处理完成导入数据后，可将其处理完成的数据导入至数据融合模块22中，经过数据融合模块22处理后，通过网络连接方式将数据融合模块22处理完的数据导入至应用终端的现场踏勘模块31。图形数据处理装置2与设计文件数据库11、三维全景拍摄设备12、三维激光扫描设备13及应用终端的网络连接方式包括有线数据连接和无线数据连接。

具体地，所述应用终端3为与所述图形数据处理装置进行网络连接的硬件终端，同时也是现场踏勘模块31运行的硬件终端，可将数据融合模块22处理完的数据通过网络连接方式导入至应用终端的现场踏勘模块，该应用终端可以是计算机、笔记本、平板、手机、智能设备、穿戴设备等，应用终端与图形数据平台的网络连接方式包括有线数据连接和无线数据连接。

具体地，应用终端具有现场踏勘模块31，可将数据融合模块中处理完成的融合数据导入至该模块中，工程人员使用该模块实现同一界面的平面图纸位置查询、全景照片空间浏览、点云数据空间测量的功能应用。工程人员使用模块功能过程如下，首先通过核电站某一房间编号查询该房间所在平面图纸的位置，查询后自动浏览该房间所在位置的全景照片，浏览过程中同时使用长度、宽度、高度、角度等辅助工具自由测量已嵌入全景照片的点云数据，测量完成点云数据后自动标记并输出浏览空间位置的长度、宽度、高度、角度等参数信息。工程人员通过该模块功能及平面图纸、全景照片、点云数据等数据信息的综合应用，可满足核电站现实环境的设计、施工、安装、检修等工作流程的现场踏勘需求。

有关本实施例的工作原理以及所带来的有益效果请参照本发明实施例一的说明，此处不再赘述。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种基于现实环境的现场踏勘方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取现场现实环境的平面图纸、全景照片以及现实点云数据；

S2、对获取的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行空间特征信息分析，并自动将空间特征信息定位、标记至平面图纸、全景照片和现实点云数据中；

S3、自动参考定位标记的空间特征信息对标记后的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行数据融合，使融合后的点云数据以点数据的形式嵌入至相同空间特征信息的全景照片中；

使包含点数据的全景照片嵌入至空间特征信息相同的平面图纸位置；

S4、根据数据融合后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行现场踏勘。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述现实环境的平面图纸反映现场现实环境中的系统、设备、土建、电气、仪控在所述现实环境中的平面布置情况；

所述现实环境的全景照片反映现场现实环境的空间位置信息、颜色信息和布置场景信息；

所述现实环境的现实点云数据中的每一点包括对应现实环境外观表面点的三维坐标、颜色信息和反射强度信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述空间特征信息至少包括：

现场的厂房名称、土建标高以及房间编号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

通过现场具体房间的房间编号查询该房间所在平面图纸的位置；

自动浏览所述房间所在位置的全景照片，并在浏览的过程中使用辅助工具测量已嵌入全景照片的点云数据；

完成点云数据测量后，自动标记并输出浏览空间位置的相关参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述相关参数包括：

所述浏览空间位置的长度、宽度、高度和角度。

6.一种基于现实环境的现场踏勘系统，其特征在于，包括设计文件数据库、三维全景拍摄设备、三维激光扫描设备、图形数据处理装置以及应用终端；

所述设计文件数据库用于存储现场平面图纸及设计文件；

所述三维全景拍摄设备用于对现场的现实环境进行三维全景拍摄，获得现场现实环境的全景照片；

所述三维激光扫描设备用于对现场的现实环境进行三维激光扫描，获得所述现场的现实点云数据；

所述图形数据处理装置用于对获取的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行空间特征信息分析，并自动将空间特征信息定位、标记至平面图纸、全景照片和现实点云数据中；还用于对标记后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行数据融合；

所述应用终端用于根据数据融合后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行现场踏勘；

所述图形数据处理装置包括空间定位模块和数据融合模块，

所述空间定位模块用于对获取的平面图纸、全景照片以及现实点云数据进行空间特征信息分析，并自动将空间特征信息定位、标记至平面图纸、全景照片和现实点云数据中；

所述数据融合模块用于对标记后的平面图纸、全景照片和现实点云数据进行数据融合。

7.根据权利要求6所述的现场踏勘系统，其特征在于：

所述现实环境的现实点云数据中的每一点包括对应现实环境外观表面点的三维坐标、颜色信息和反射强度信息；

所述空间特征信息至少包括现场的厂房名称、土建标高以及房间编号。

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