CN110263466B - 一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法及系统 - Google Patents

一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法及系统，所述的管道网络生成方法包括以下步骤：S1数据采集以及定位步骤：通过手持数据采集终端机采集每个管道焊口点焊接过程中的工程信息数据以及定位管道焊口点的三维定位信息数据；S2数据关联步骤：将每个管道焊口点焊接过程中的工程信息数据与该管道焊口点的三维定位信息数据进行关联绑定；S3管网电子地图生成步骤：将整个管道焊接工程采集的每个焊口的工程信息数据和三维定位信息数据与该工程施工的具体地理位置信息结合生成该管道焊接工程的管网电子地图。通过低成本的完成对埋设管道的电子地图生成测绘，并进行运营管理，便于后期精确对埋设的管道网络进行定位。

Description

一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法及系统
技术领域
本发明涉及一种管道定位技术领域，具体涉及一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法及系统。
背景技术
目前天然气管道、电力通信管道以及水利管道都是通过埋设在地下，对于埋设在地下的管道经常因为埋设时间过长导致后期忘记管道具体的埋设位置，而现有对管道普遍的定位方法有：1、通过在管线上方分段预埋定位球进行定位，然后将聚乙烯管道埋地，回填沙土夯实。2、在管线上铺设金属线的方法进行定位，然后将聚乙烯管道埋地，回填沙土夯实。但是现有的这种方法都存在以下缺陷。
第一种方法，需要通过专用设备对预埋的定位球进行探测，找到相关点位，将各点位连线成管网信息。缺点：定位球需要成本，增加管线费用投入。后期查找各点位的专用设备需要昂贵费用。定位球失效以后无法探测，找到定位点以后无法判断其管道方向性。
第二种方法，需要加载一定信号在预埋的金属线上，才能用专用设备进行探测。这种方法可以快速的找到地下管网，管网走向很清晰。缺点：需要在预留信号加载井，需要专用的信号发射设备提供信号源支持，需要专用的信号探测设备。埋地聚乙烯管道设计使用年限为50年，金属线埋在地下一旦失效，将无法探测，定位失效。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法及系统，解决了现有管道定位方法存在的缺陷。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法，所述的管道网络生成方法包括以下步骤：
数据采集以及定位步骤：通过手持数据采集终端机采集每个管道焊口点焊接过程中的工程信息数据以及定位管道焊口点的三维定位信息数据；
数据关联步骤：将每个管道焊口点焊接过程中的工程信息数据与该管道焊口点的三维定位信息数据进行关联绑定；
管网电子地图生成步骤：将整个管道焊接工程采集的每个焊口的工程信息数据和三维定位信息数据与该工程施工的具体地理位置信息结合生成该管道焊接工程的管网电子地图。
所述的数据采集以及定位步骤包括以下内容：
通过手持数据采集终端机扫描每个管道焊口点上的追溯二维码或者高频电子芯片采集每个管道焊口点焊接过程中的工程信息数据；
将手持数据采集终端机放置在管道焊口点位置进行定位采集每个管道焊口点的三维定位信息数据。
所述的三维定位信息数据包括每个管道焊口点位置处的经度数据、纬度数据和海拔高度等数据。
所述的工程信息数据包括每个管道焊口点的焊口编号数据、管道材料信息数据、焊接过程中的施工人员、施工机器、施工材料、施工方法、结果检测、环境因素等相关数据信息。
所述的管网电子地图生成步骤的具体内容如下：
根据每个管道焊口点的三维定位信息数据将每个管道焊口点的地理位置在地理位置信息中标记定位，在地理位置信息中得到整个管道焊接工程中所有管道焊口点的标记定位点；
根据每个管道焊口点之间的管道材料信息数据之间的关系，确定所有管道焊口点中每两个管道焊口点之间是否存在管道连接关系；
如果两个管道焊口点之间存在连接关系，则将这两个管道焊口点之间在地理位置信息中连接；如果两个管道焊口点之间不存在连接关系，则不将这两个管道焊口点之间在地理位置信息中连接；
在地理位置信息中完成所有存在连接关系的管道焊口点的连接，得到整个管道焊接工程的管网电子地图。
所述的管网电子地图生成步骤还包括：通过存在管道连接关系的两个管道焊口点的三维定位信息数据计算两个管道焊口点之间的管道的三维定位数据变化走向以及两个管道焊口点之间的管道数据。
所述的管道焊口点中包括有一连接管件，连接管件上有多个管材连接口，每个管材连接口上关联有管材信息。
所述的根据每个管道焊口点之间的工程信息数据之间的关系，确定所有管道焊口点中每两个管道焊口点之间是否存在管道连接关系的具体内容如下：
对比两个管道焊口点中的管材连接口上关联的管材信息，确定是否存在相同管材信息的管材连接口；
如果存在，则说明这两个管道焊口点之间存在管道连接关系，如果不存在，则说明这两个管道焊口点之间不存在管道连接关系；
重复上述步骤，直到确定所有管道焊口点中所有管材、管件连接口的管道连接关系。
一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法的管网电子地图生成系统，它包括：
智能焊机主体机，用于实现对各个管道焊口点的焊接以及对焊接过程中的工程信息数据进行记录；
手持数据采集终端机，对管道焊口点的三维定位数据以及对焊接过程中的工程信息数据进行采集和发送；
后台服务器，用于接收所述手持数据采集终端机发送的数据信息，并根据接收的数据信息生成管网电子地图。
所述的后台服务器包括存储模块、服务通信模块、管网电子地图生成模块和数据分析处理模块；
所述的服务通信模块用于接收所述手持数据采集终端机发送的管道焊口点的工程信息数据和三维定位数据；
所述的存储模块用于将所述服务通信模块接收的数据进行存储备份；
所述的数据分析处理模块用于对所述服务通信模块接收每个管道焊口点的工程信息数据和三维定位数据进行关联绑定以及计算两个管道焊口点之间的管道的三维定位数据变化走向；
所述的管网电子地图生成模块用于根据接收到的所有管道焊口点的工程信息数据和三维定位数据与地理位置信息生成管网电子地图。
本发明的有益效果是：一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法及系统，通过低成本的完成对埋设管道的电子地图生成测绘，并进行运营管理，便于后期精确对埋设的管道网络进行定位，通过对管网电子地图的共享能够帮助城市建设改造施工中避免管道被挖断损坏。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为管道焊口点在地图上的标记定位示意图；
图3为管道焊口点管道连接走向示意图；
图4为管道焊口点第一连接示意图；
图5为管道焊口点第二连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法，所述的管道网络生成方法包括以下步骤：
S1、数据采集以及定位步骤：通过手持数据采集终端机采集每个管道焊口点焊接过程中的工程信息数据以及定位管道焊口点的三维定位信息数据；
S2、数据关联步骤：将每个管道焊口点焊接过程中的工程信息数据与该管道焊口点的三维定位信息数据进行关联绑定；
S3、管网电子地图生成步骤：将整个管道焊接工程采集的每个焊口的工程信息数据和三维定位信息数据与该工程施工的具体地理位置信息结合生成该管道焊接工程的管网电子地图。
所述的S1数据采集以及定位步骤包括以下内容：
S11、通过手持数据采集终端机扫描每个管道焊口点上的追溯二维码或者高频电子芯片采集每个管道焊口点焊接过程中的工程信息数据；
S12、将手持数据采集终端机放置在管道焊口点位置进行定位采集每个管道焊口点的三维定位信息数据。
所述的三维定位信息数据包括每个管道焊口点位置处的经度数据、纬度数据和海拔高度数据。
所述的工程信息数据包括每个管道焊口点的焊口编号数据、管道材料信息数据、焊接过程中的施工人员、施工机器、施工材料、施工方法、结果检测、环境因素等相关数据信息。
优选地，工程信息数据还包括工程编号，企业编号、施工编号等等；管道材料信息数据包括管材壁厚数据、管材直径数据、管材类型(套筒、弯头)、PE材质、管件规格、管材生成厂家、管材生成批号等等；所有的管道材料信息都可以通过管件包装塑料袋上印刷的全球唯一的追溯二维码完成对管道材料信息数据的采集和追溯；焊接信息数据包括焊工编号、焊机编号、焊接开始时间、焊接结束时间、冷却设定时间、冷却实际时间、焊接模式、焊接温度等等；通过对工程信息数据的采集有利于后期对管道质量或者焊接质量问题的追溯。
所述的S3管网电子地图生成步骤的具体内容如下：
S31、根据每个管道焊口点的三维定位信息数据将每个管道焊口点的地理位置在地理位置信息中标记定位，在地理位置信息中得到整个管道焊接工程中所有管道焊口点的标记定位点；
S32、根据每个管道焊口点之间的管道材料信息数据之间的关系，确定所有管道焊口点中每两个管道焊口点之间是否存在管道连接关系；
S33、如果两个管道焊口点之间存在连接关系，则将这两个管道焊口点之间在地理位置信息中连接；如果两个管道焊口点之间不存在连接关系，则不将这两个管道焊口点之间在地理位置信息中连接；
S34、在地理位置信息中完成所有存在连接关系的管道焊口点的连接，得到整个管道焊接工程的管网电子地图。
如图2所示，优选地，在生成的管网电子地图上将鼠标移到每个管道焊口点点处可以显示该管道焊口点的简要信息，该简要信息包括该管道焊口点的三维定位信息数据、系统编号和所属类型(即管道焊口点是属于弯头焊口还是套筒焊口)；如果通过鼠标双击该管道焊口点点可以查看每个管道焊口点的详细信息，因为每个管道焊口点的工程信息数据与三维定位信息数据进行了关联绑定，因此该详细信息即包括该管道焊口点的工程信息数据、三维定位信息数据、系统编号以及所属类型。
所述的管网电子地图生成步骤还包括：通过存在管道连接关系的两个管道焊口点的三维定位信息数据计算两个管道焊口点之间的管道的三维定位数据变化走向以及两个管道焊口点之间的管道数据。
如图3所示，优选地，如某存在管道连接关系的两个管道焊口点，其中一个管道焊口点的三维定位信息数据为经度：121.20792511，纬度：31.23309634，离地面的高度：16.526；另一个管道焊口点的三维定位信息数据为经度：121.20738058，纬度：31.23311875，离地面的高度：16.557；根据经纬度数据以及结合地理位置信息可以计算出连接两个管道焊口点的管道长度为51.94米，离地面的高度变高，表面两个管道焊口点之间的管道走向是朝地下继续深入的走向；所以，这两个管道焊口点之间的管道数据即为：所属类型(管段)，起点经度：121.20792511，起点纬度：31.23309634，离地面的起点高度：16.526，终点经度：121.20738058，终点纬度：31.23311875，离地面的终点高度：16.557，长度：51.94；该管道数据可以在生成的管网电子地图上通过将鼠标移到到该管道处即可显示出。
所述的管道焊口点中包括有一连接管件，连接管件上有多个管材连接口，每个管材连接口上关联有管材信息。
其中，根据连接管件的类型包括套筒和弯头，套筒根据管材连接口的数量分为两口套筒、三口套筒和四口套筒，根据套筒的管材接口是否变径分为同径套筒和变径套筒；弯头一般为两口弯头，也根据弯头的管材接口是否变径分为同径弯头和变径弯头；而与管材连接口关联的管材信息包括连接在管材连接口的管材直径和管材序号。
所述的S32根据每个管道焊口点之间的工程信息数据之间的关系，确定所有管道焊口点中每两个管道焊口点之间是否存在管道连接关系的具体内容如下：
S321、对比两个管道焊口点中的管材连接口上关联的管材信息，确定是否存在相同管材信息的管材连接口；
S322、如果存在，则说明这两个管道焊口点之间存在管道连接关系，如果不存在，则说明这两个管道焊口点之间不存在管道连接关系；
S323、重复S321和S322步骤，直到确定所有管道焊口点中所有管材、管件连接口的管道连接关系。
如图4所示，例如，管道焊口点A、B、C和D，其中管道焊口点A为两端同径的两口套筒，且左右两个管材连接口上分别关联的管材信息为管材直径90mm，管材序号1和管材直径90mm，管材序号2；管道焊口点B为两端同径的弯头，且一个管材连接口上关联的管材信息为管材直径90mm，管材序号3，另一个管材连接口上关联的管材信息为管材直径90mm，管材序号4；管道焊接点C为两端同径的两口套筒，且左右两个管材连接口上分别关联的管材信息为管材直径90mm，管材序号2和管材直径90mm，管材序号3；管道焊口点D为变径的两口套管，且上下两个管材连接口上分别关联的管材信息为管材直径90mm，管材序号4和管材直径63mm，管材序号5；因此根据每个管道焊口点中各个管材接口上关联的管材信息就能够知道A、B、C和D的4个管道焊口点的管道连接关系为A连C，C连B，B连D。
如图5所示，如果在后期对管道进行改动的时候，需要在地图上增加管道焊口点E，而E点是增加到某一个管道的中间，实际施工的时候将增加的管道焊口点E设置在连接管道焊口点A和C之间的管材序号为2的管道上，因为此时，管道焊口点E为同径三口套管，其中左右两个管材连接口上分别关联的管材信息都为管材直径90mm，管材序号2，第三个管材连接口上关联的管材信息为管材直接90mm，管材序号6；因此，在地图上只需要将管道焊口点E的左右管材连接口分别与管道焊口点A和C连接，在查询到具有管材直径为90mm，管材序号为6的管材连接口的管道焊口点与管道焊口点E的第三个管材连接口连接即可；通过这种方式极大地方便了对生成的管网电子地图后期的更新工作。
一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法的管网电子地图生成系统，它包括：
智能焊机主体机，用于实现对各个管道焊口点的焊接以及对焊接过程中的工程信息数据进行记录；
手持数据采集终端机，对管道焊口点的三维定位数据以及对焊接过程中的工程信息数据进行采集和发送；
后台服务器，用于接收所述手持数据采集终端机发送的数据信息，并根据接收的数据信息生成管网电子地图。
所述的后台服务器包括存储模块、服务通信模块、管网电子地图生成模块和数据分析处理模块；
所述的服务通信模块用于接收所述手持数据采集终端机发送的管道焊口点的工程信息数据和三维定位数据；
所述的存储模块用于将所述服务通信模块接收的数据进行存储备份；
所述的数据分析处理模块用于对所述服务通信模块接收每个管道焊口点的工程信息数据和三维定位数据进行关联绑定以及计算两个管道焊口点之间的管道的三维定位数据变化走向；
所述的管网电子地图生成模块用于根据接收到的所有管道焊口点的工程信息数据和三维定位数据与地理位置信息生成管网电子地图。
优选地，手持数据采集终端机包括终端微处理器，以及分别与终端微处理器电连接的北斗定位系统、高度获取模块、人机交互模块和终端通信模块；其中北斗定位系统置于焊口上方获取管道焊口点的经纬度数据，高度获取模块从人机交互模块获取施工人员输入的管道铺设离地面高度数据，终端微处理器通过终端通信模块将获取到的数据发送至服务器端进行存储。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明/发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法，其特征在于：所述的生成方法包括以下步骤：
数据采集以及定位步骤：通过手持数据采集终端机采集每个管道焊口点焊接过程中的工程信息数据以及定位管道焊口点的三维定位信息数据；
数据关联步骤：将每个管道焊口点焊接过程中的工程信息数据与该管道焊口点的三维定位信息数据进行关联绑定；
管网电子地图生成步骤：将整个管道焊接工程采集的每个焊口的工程信息数据和三维定位信息数据与工程施工的具体地理位置信息结合生成该管道焊接工程的管网电子地图；
所述的管网电子地图生成步骤的具体内容如下：
根据每个管道焊口点的三维定位信息数据将每个管道焊口点的地理位置在地理位置信息中标记定位，在地理位置信息中得到整个管道焊接工程中所有管道焊口点的标记定位点；
根据每个管道焊口点之间的管道材料信息数据之间的关系，确定所有管道焊口点中每两个管道焊口点之间是否存在管道连接关系；
如果两个管道焊口点之间存在连接关系，则将这两个管道焊口点之间在地理位置信息中连接；如果两个管道焊口点之间不存在连接关系，则不将这两个管道焊口点之间在地理位置信息中连接；
在地理位置信息中完成所有存在连接关系的管道焊口点的连接，得到整个管道焊接工程的管网电子地图。
2.根据权利要求1所述的一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法，其特征在于：所述的数据采集以及定位步骤包括以下内容：
通过手持数据采集终端机扫描每个管道焊口点上的追溯二维码或者高频电子芯片采集每个管道焊口点焊接过程中的工程信息数据；
将手持数据采集终端机放置在管道焊口点位置进行定位采集每个管道焊口点的三维定位信息数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法，其特征在于：所述的三维定位信息数据包括每个管道焊口点位置处的经度数据、纬度数据和海拔高度数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法，其特征在于：所述的工程信息数据包括每个管道焊口点的焊口编号数据、管道材料信息数据、焊接过程中的施工人员、施工机器、施工材料、施工方法、结果检测和环境因素相关数据信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法，其特征在于：所述的管网电子地图生成步骤还包括：通过存在管道连接关系的两个管道焊口点的三维定位信息数据计算两个管道焊口点之间的管道的三维定位数据变化走向以及两个管道焊口点之间的管道数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法，其特征在于：所述的管道焊口点中包括有一连接管件，连接管件上有多个管材连接口，每个管材连接口上关联有管材信息。
7.根据权利要求6所述的一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法，其特征在于：所述的根据每个管道焊口点之间的工程信息数据之间的关系，确定所有管道焊口点中每两个管道焊口点之间是否存在管道连接关系的具体内容如下：
对比两个管道焊口点中的管材连接口上关联的管材信息，确定是否存在相同管材信息的管材连接口；
如果存在，则说明这两个管道焊口点之间存在管道连接关系，如果不存在，则说明这两个管道焊口点之间不存在管道连接关系；
重复上述步骤，直到确定所有管道焊口点中所有管材、管件连接口的管道连接关系。
8.一种基于管道三维定位的管网电子地图生成系统，根据权利要求1-7任意一项所述的一种基于管道三维定位的管网电子地图生成方法进行应用，其特征在于：它包括：
智能焊机主体机，用于实现对各个管道焊口点的焊接以及对焊接过程中的工程信息数据进行记录；
手持数据采集终端机，对管道焊口点的三维定位数据以及对焊接过程中的工程信息数据进行采集和发送；
后台服务器，用于接收所述手持数据采集终端机发送的数据信息，并根据接收的数据信息生成管网电子地图。
9.根据权利要求8所述的一种基于管道三维定位的管网电子地图生成系统，其特征在于：所述的后台服务器包括存储模块、服务通信模块、管网电子地图生成模块和数据分析处理模块；
所述的服务通信模块用于接收所述手持数据采集终端机发送的管道焊口点的工程信息数据和三维定位数据；
所述的存储模块用于将所述服务通信模块接收的数据进行存储备份；
所述的数据分析处理模块用于对所述服务通信模块接收每个管道焊口点的工程信息数据和三维定位数据进行关联绑定以及计算两个管道焊口点之间的管道的三维定位数据变化走向；
所述的管网电子地图生成模块用于根据接收到的所有管道焊口点的工程信息数据和三维定位数据与地理位置信息生成管网电子地图。
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