CN110910042A - 基于gps技术的电力野外高空作业行为评估方法及系统 - Google Patents

基于gps技术的电力野外高空作业行为评估方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法，包括：(1)利用GPS定位器实时监测施工人员的位置信息和时间信息；(2)根据检测得到的数据，获取施工人员在设定时间段内移动距离信息、高度差信息、工作时长以及移动用时信息；(3)将获取的数据信息与设定的标准数据信息进行比较；(4)输出本次外出作业的评估结果。本电力野外高空作业行为评估方法及其系统，充分利用施工人员的定位数据，解决了电力野外高空作业亟需对施工人员工作行为做出精确评估的问题。

Description

基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法及系统
技术领域
本发明属于数据处理技术领域，具体涉及一种基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法及系统。
背景技术
电力系统行业的施工很多时候需要在野外高空进行，作业范围非常广，在施工过程中，施工人员地处野外高空，无法对每一位施工人员做出及时准确的管理，更无法以统一的标准对施工人员做出正确的工作评估。
当前电力野外高空作业行为缺少从时间和空间两个角度评估施工人员工作情况的方法，人员管理缺乏一定的规范性。
为了加强对电力野外高空作业施工人员的管理，提高施工人员的积极性、营造良好的工作氛围，更好的评估施工人员的工作情况，打造实时跟踪施工人员位置且提供根据施工人员工作轨迹的工作评估方法迫在眉睫。当前GPS技术已经相当成熟，应当充分利用GPS定位器获取施工人员的定位数据，并以此提供实时共享施工人员位置的数据信息，有效的从时间和空间两个方面评估施工人员的工作情况。
为了加强对电力野外高空作业施工人员的管理，提高施工人员的积极性、营造良好的工作氛围，更好的评估施工人员的工作情况，打造实时跟踪施工人员且提供根据施工人员定位信息的工作评估方法迫在眉睫。现阶段基于全球定位系统的室外定位的技术已经相当成熟，应当充分利用GPS定位器获取施工人员的定位信息，并以此提供实时共享施工人员位置的数据信息，有效的从时间和空间两个方面评估施工人员的工作情况。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法及其系统，充分利用工作人员的定位数据，有效的从时间和空间两个方面评估施工人员的工作情况。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)利用GPS定位器实时监测施工人员的位置信息和时间信息；
(2)根据检测得到的数据，获取施工人员在设定时间段内移动距离信息、高度差信息、工作时长以及移动用时信息；
(3)将获取的数据信息与设定的标准数据信息进行比较；
(4)输出本次外出作业的评估结果。
在外出作业前可以针对每个施工人员佩戴所述的GPS定位器，当然也可以在施工人员的工作服上固定GPS定位器、或者也可以在每个施工人员的工具箱上固定GPS定位器，可以采用各种可以实现GPS定位器与施工人员同步性的固定方式，实现GPS定位器与施工人员的匹配，并将施工人员与GPS定位器之间的匹配信息进行数据的保存，以备后期的数据调用需要。
本发明中，所述设定时间可以是规定的工作时间，比如可以是上午八点半(当然也可以是其他时间点，此处八点半为示例性的说明)至下午五点半；当然也可以是客户端开机自关机之间的时间段；也可以是人为设定的各种时间段，以满足考核的需要。
作为优选，所述位置信息包括经纬度数据信息和海拔高度数据信息，所述时间信息为停留时间数据信息。
作为优选，步骤(2)中，根据检测得到的数据，获取施工人员在设定时间段内移动距离信息、高度差信息、工作时长以及移动用时信息的方法如下：
(2-1)在设定时间内计算各个位置点距离出发地点的距离D，选取最大值为施工人员在该设定时间段内的最远移动距离Dmax＝max{D}；这里计算距离的方法可以采用各种现有的方法；作为优选可以采用如下公式进行计算：
D＝d*ER
其中，D表示出发地点到施工地点之间的距离，ER表示地球半径；
Figure BDA0002301944640000031
其中，lat1，lng1，lat2，lng2分别表示起始点和某一位置点的经纬度数据；
(2-2)计算最大高度差H：
H＝|alt2-alt1|
其中，alt1表示设定参照海拔高度数据；alt2分别表示最高海拔高度数据；
其中，alt1可以是最低海拔高度数据或者起始地点的海拔高度数据，或者任一固定的海拔高度值；alt2分别表示最高海拔高度数据；
(2-3)计算施工人员的工作时长W的方法如下：
Figure BDA0002301944640000032
其中，W表示工作时长，ti表示在设定内第i次的停留时间，n为满足时长的停留次数；
(2-4)计算施工人员的移动用时T的方法为：
T＝g-W
其中，g表示总用时，W表示工作时长，T表示移动用时。
为进一步提高准确度，作为优选，在进行步骤(2)前，首先针对停留时间满足设定要求(即停留时间大于某一设定值)的位置点，计算该位置点距离目标施工地点的距离，当距离满足要求时，认为施工人员到达目的地，然后进入步骤(2)，进行正常的评估；如果判断结果是施工人员在设定时间内始终未到达目的地，则直接进入步骤(4)，此时直接以评估不合格输出，或者给与较低的评估成绩输出。采用该优选方案，可以有效防止施工人员在工作时间即使没有达到过施工地点，也能得到较高的评估值。
作为进一步优选，所述ti为满足距离目标施工地点设定范围内的位置点对应的停留时间。采用该方案，可以把一些无效的停留时间剔除，将在施工地点的停留时间保留，进一步提高考核准确度。
作为优选，步骤(3)中将获取的数据信息与设定的数据信息进行比较，得到该施工人员本次作业的最终得分F：
Figure BDA0002301944640000041
对于移动距离信息、高度差信息、工作时长，其对应的子分数fi分别为：
Figure BDA0002301944640000042
对于移动时间其对应的子分数fi为：
Figure BDA0002301944640000043
Xi分别表示标准距离(比如i＝1)、标准海拔数据(比如i＝2)、标准移动用时(比如i＝3)和标准工作时间(比如i＝4)，Yi分别表示计算得到的最远移动距离(比如i＝1)、最大高度差(比如i＝2)、移动用时(比如i＝3)和工作时长(比如i＝4)，fi分别表示每项得分数。当然，上述的A可以是任一设定值，为了便于统计，可以设置为25，或者也可以替换为0.25等，可以根据实际表示方式决定。
本发明中，以A取25为例，采用四项最代表工作质量的参数为基础进行计算，每项所占比例分数均为25分，根据GPS定位器采集的数据和计算得到的数据进一步计算后得出最终工作得分，最后依据工作评估标准得出施工人员本次外出工作的评估结果。
本发明还提供了一种基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估系统，其特征在于，包括：
GPS定位器，实时监测对应的施工人员的定位数据(主要是位置信息和时间信息)，并将该信息实时传输给云服务器；
云服务器，接收和储存客户端输出的施工人员和GPS定位器的关联信息，同时接收所述GPS定位器输出的定位数据(主要是位置信息和时间信息)，以及根据GPS协议解析GPS定位数据并存储到云端数据库，并将接收的位置信息和时间信息与对应的施工人员进行关联，同时接收客户端的调用指令；
客户端，将施工人员和GPS定位器的关联信息传输给云服务器，并能够按照使用人员要求定时向云服务器发出调用指令，获得对应施工人员在设定时间范围内的位置信息和时间信息，获得施工人员在设定时间段内移动距离信息、高度差信息、工作时长以及移动用时信息，并与预存的标准数据信息进行比较并输出本次外出作业的评估结果。
本发明的客户端可以通过识别使用人员的身份，进入到所述客户端的操作界面，系统管理人员登录后查看施工人员的工作记录和评估结果；施工人员登录系统后用于导航和记录工作详情以及查看自己的工作评估。
本发明中客户端同时将所述施工人员和所述GPS定位器的关联信息传输到云端数据库。可以有效实现施工人员与GPS定位器的有效关联。
本发明中，GPS定位器将采集到的GPS定位数据传输到云服务器，根据GPS协议解析数据，并存储到云端数据库；客户端根据GPS定位器采集的经纬度数据，计算从出发地点到施工地点之间变化的距离；同时根据GPS定位器采集的海拔数据，计算从出发地点到施工地点之间变化的高度；根据GPS定位器采集的停留时间数据，计算施工人员的工作时长；根据GPS定位器采集的总用时和计算得到的工作时长，计算移动用时，即从出发地点到施工地点的用时；
作为优选，所述客户端自带电子地图，施工人员出行前，可以利用该电子地图进行目的地的搜索，即输入出发地点和施工地点，选择出行方案，或者客户端对出行方案给出建议，同时该客户端基于最佳出行方案获得本次出行的标准数据信息(即距离、海拔、移动用时等)。
本发明所述客户端得到每次外出作业的评估结果后，生成列表显示于人机界面中供施工人员查看。同时将本次工作评估结果和相关计算参数生成列表并将部分主要信息标注于电子地图相应位置上，生成报告以及保存历史记录。
本发明所述客户端得到每次外出作业的评估结果后，将本次工作评估结果和相关计算参数生成列表并将部分主要信息标注于电子地图相应位置上，生成报告显示于人机界面中供施工人员查看，同时保存为历史记录存储到云端数据库。
本发明的所述客户端同时保存施工人员的信息和本次外出作业的轨迹信息。
同时，本发明的客户端可以实时接收云服务器的数据，对施工人员的位置情况进行实时显示；同时可以接受多个GPS的数据信息，可以同时显示多个施工人员的位置情况信息等，并对每个施工人员的轨迹信息进行保存，并作为历史数据，可以随时进行调用等。
本发明的客户端，可以实时接收云服务器的一个或者多个GPS定位器的定位数据信息，提供实时共享施工人员位置的数据信息，也可以根据指令，调用历史数据信息；可以是对历史数据的评估，也可以是进行当天工作的评估。
本发明的云服务器，可以选择对公众提供服务的服务器，也可以是企业自行提供的服务器，比如可以是企业自己的计算机作为服务器进行数据的接收、储存和交互传输等。
本发明的基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法及其系统，充分利用工作人员的定位数据，根据数据分析得出施工人员的工作状态，调用GPS定位数据绘制工作轨迹，提供实时共享施工人员位置的数据信息，根据提取到的关键点经纬度数据信息和时间信息，计算相关参数，以此给出评估结果并生成评估报告，数据存储于云端数据库，可查询施工人员的历史工作轨迹；有效的从时间和空间两个方面评估施工人员工作情况，解决了电力野外高空作业亟需对施工人员工作行为做出精确评估的问题。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法流程框图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，一种基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法，包括如下步骤：
(1)在每一位施工人员的工具箱上设置GPS定位器；该步骤中，也可以将GPS定位器安装在施工人员的工作服上，或者由施工人员通过其他方式携带等；
(2)利用客户端可以根据管理人员的指令预先将所述施工人员和所述GPS定位器的基本信息以及关联信息传输到云端数据库；比如当开启客户端后，可以通过员工信息识别、输入等操作在客户端完成对人员信息的识别和关联，并将员工信息和关联信息传输到云端数据库，以实现GPS定位器采集的信息与对应施工人员的匹配，实现对对应施工人员移动数据信息的监控，当接收到某一GPS定位器的信息后，可以快速的实现与对应施工人员的关联和储存，便于后续客户端对数据信息的调用；
(3)GPS定位器按照设定的频率实时的将采集到的GPS定位数据传输到云服务器，根据GPS协议解析数据，并存储到云端数据库；
上述采集到的定位数据信息主要包括施工人员的经纬度数据信息、海拔数据信息、停留时间数据等信息，当然也可以包括其他需要的信息；
为进一步提高评估准确度，在进行评估前，可以针对当前施工人员是否到达施工地点进行预先判断，即在进行步骤(2)前，首先针对停留时间满足设定要求(即停留时间大于某一设定值)的位置点，计算该位置点距离目标施工地点的距离，当距离满足要求时，认为施工人员到达目的地，然后进入步骤(2)，进行正常的评估；如果判断结果是施工人员在设定时间内始终未到达目的地，则直接进入步骤(4)，此时直接以评估不合格输出，或者给予较低的评估成绩输出。采用该优选方案，可以有效防止施工人员在工作时间即使没有达到过施工地点，也能得到较高的评估值。
对于施工地点的确认，我们可以通过施工人员距离目的地的距离进行判断，当然也可以通过停留时间、或者施工人员移动的距离等因素进行确认，或者可以综合多个因素对施工人员是否到达施工地点进行判断，进一步提高判断准确度；比如，对于平原地区或者相对比较平摊的山区的施工作业，我们可以直接采用施工人员距离目的地的距离进行是否到达施工地点的确认，或者也可以采用停留时间、或者施工人员移动的距离进行是否到达施工地点的确认；但是如果是针对比较陡峭的山区作业，则优先选择利用施工人员的停留时间和距离目的地的距离作为判断依据，以避免由于山区特殊形貌结构导致的施工地点判断失误；当然，此时也可以兼顾进行移动距离的判断，以进一步提高施工地点的判断精度；
(4)客户端调用设定时间段(本实施例中，该设定时间为某一工作日中，正常状态下，客户端开机至关机时间为所述的设定时间)内的某一施工人员的经纬度数据信息、施工人员的海拔数据信息、停留时间数据等信息；并将上述信息进行处理和计算，可以分别得到该时间段内施工人员移动的最远距离、最大高度差、实际的施工人员的工作时长以及从出发地点到施工地点的移动用时；
(4-1)根据GPS定位器采集的经纬度数据，计算从出发地点到施工地点之间的距离；具体讲，将采集的经纬度数据进行如下数据处理：
Figure BDA0002301944640000081
其中，lat1，lng1，lat2，lng2表示GPS定位器检测的出发地点到施工地点的经纬度数据，可以从云端数据库中直接提取得到；s1、c1和d没有具体的含义，为了方便表达式的定义而引入；
所述两地之间的距离D(即出发地点到施工地点之间的距离)为：
D＝d*ER (2)
其中，D表示出发地点到施工地点之间的距离，ER表示地球半径；
最远移动距离为多个D的最大值，用于与标准的移动距离进行后期的对比和计算；
(4-2)根据GPS定位器采集的海拔数据，计算从出发地点到施工地点之间变化的高度，即海拔最低点与海拔最高点之间的高度差；
具体讲，所述两地之间的最大高度差H为：
H＝|alt2-alt1| (3)
其中，alt1、alt2分别表示最低(或出发地)的海拔高度值和最高海拔高度，直接从云端数据库中提取，H为两地之间的最大高度差；
(4-3)根据GPS定位器采集的停留时间数据，计算施工人员的工作时长；
具体讲，所述工作时长W的算法：
Figure BDA0002301944640000091
其中，W表示工作时长，ti表示在工作时间内第i次的停留时间，可以从云端数据库中直接提取得到，n为满足要求的停留时间的次数；
(4-4)根据GPS定位器采集的总用时，计算移动用时，即从出发地点到施工地点的用时；
具体讲，所述移动用时T为：
T＝g-W (5)
其中，g表示总用时，直接从云端数据库中提取，W表示工作时长，T表示移动用时；
(5)利用客户端系统中的电子地图，施工人员或者管理人员可以输入出发地点和施工地点，选择出行方案，系统可以分别记录方案中的距离、海拔、移动用时作为标准数据，工作时长以规定工作时间为标准，每项所占比例分数均为25分，根据GPS定位器采集的数据和计算得到的数据做进一步计算：对于移动距离信息、高度差信息、工作时长，其对应的子分数fi分别为：
Figure BDA0002301944640000101
对于移动时间其对应的子分数fi为：
Figure BDA0002301944640000102
其中，Xi分别表示标准的距离、海拔、移动用时和规定工作时间，Yi分别表示计算的最大移动距离、最大高度差、移动用时和工作时长，fi分别表示每项得分数；
所述最终得分数F算法：
Figure BDA0002301944640000103
其中，F表示最终得分数，根据工作评估标准(百分制)得出施工人员本次工作的评估结果。
基于同一发明构思，本发明的另一方面，提供了一种基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估系统，该系统包括：
(1)GPS定位器，用于获取对应施工人员的定位数据，并将所述定位数据传输到云服务器，主要包括：经纬度信息、海拔信息、停留时间信息等；GPS定位方式主要为基站定位、查分定位、双星定位和北斗定位，由于施工很多时候需要在野外进行，作为优选，可采用设备成本低的双星定位或北斗定位；本发明使用的GPS定位器为包含海拔数据输出的GPS，均可采用现有的设备产品；
(2)云服务器，用于存储施工人员和GPS定位器的基本信息和关联信息，以及根据GPS协议解析GPS定位数据并存储到云端数据库，并接收所述客户端的操作指令生成控制指令；
(3)客户端，通过识别使用人员的身份，进入到所述客户端的操作界面，系统管理人员登录后查看施工人员的工作记录和评估结果；施工人员登录系统后用于导航和记录工作详情以及查看自己的工作评估；
(4)其中，系统管理人员登录后，可选择要跟踪的某一台GPS设备的详细信息，也可以查看所有GPS设备当前所处位置信息，以及查看历史记录；
(5)其中，施工人员登录系统后，输入施工地点，系统提供出行方案和导航信息，施工人员可以对工作进行记录以及查看自己的工作评估；
(6)其中，该系统支持实时跟踪某一台GPS设备，系统中的电子地图模块，用于显示施工人员的实时工作轨迹和相关定位信息；
(7)其中，该系统支持查询某一台GPS设备的历史记录，输入施工人员姓名和施工日期，从云端数据库提取施工人员的历史数据，系统中的电子地图模块，显示施工人员的历史工作轨迹和相关定位信息，包括：设备详细信息、施工人员当前状态、停留时间、距离、海拔以及关键地点的经纬度和时间信息，电子地图模块硬件可采用工业控制计算机，核心部分为编写的计算机软件；
(8)其中，该系统有数值计算模块，用于计算相关参数，根据GPS定位器采集到的数据，经过数据处理后计算得到评估所需要的数据，以电子地图(可以是现有的任一导航电子地图系统)提供的出行方案为标准，分别记录方案中的距离、海拔、用时，根据公式计算每项得分数，最后依据评估标准得出施工人员本次工作的评估结果，数据计算模块主要依赖于工业控制计算机、核心部分为编写的计算机软件。
(9)其中，该系统的工作评估报告模块，通过提取云端数据库中施工人员的基本信息和本次外出工作的轨迹信息，以及工作评估结果生成报告显示于人机界面中，供管理人员和施工人员查看，该单元还包括历史数据保存和搜索等功能，评估报告模块硬件可采用工业控制计算机，核心部分是编写的计算机软件。
本发明的基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法及其系统，充分利用工作人员的定位数据，根据数据分析得出施工人员的工作状态，调用GPS定位数据绘制工作轨迹，提供实时共享施工人员位置的数据信息，根据提取到的关键点经纬度数据和时间信息，计算相关参数，以此给出评估结果并生成评估报告，数据存储于云端数据库，可查询施工人员的历史工作轨迹；有效的从时间和空间两个方面评估施工人员的工作情况，解决了电力野外高空作业亟需对施工人员工作行为做出精确评估的问题。

Claims (10)

1.一种基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)利用GPS定位器实时监测施工人员的位置信息和时间信息；
(2)根据检测得到的数据，获取施工人员在设定时间段内移动距离信息、高度差信息、工作时长以及移动用时信息；
(3)将获取的数据信息与设定的标准数据信息进行比较；
(4)输出本次外出作业的评估结果。
2.根据权利要求1所述的基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法，其特征在于，所述位置信息包括经纬度数据信息和海拔高度数据信息，所述时间信息为停留时间数据信息。
3.根据权利要求2所述的基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法，其特征在于，步骤(2)中，根据检测得到的数据，获取施工人员在设定时间段内移动距离信息、高度差信息、工作时长以及移动用时信息的方法如下：
(2-1)在设定时间内计算各个位置点距离出发地点的距离D，选取最大值为施工人员在该设定时间段内的最远移动距离Dmax＝max{D}；
(2-2)计算最大高度差H：
H＝|alt2-alt1|
其中，alt1表示设定参照海拔高度数据；alt2分别表示最高海拔高度数据；
(2-3)计算施工人员的工作时长W的方法如下：
Figure FDA0002301944630000011
其中，W表示工作时长，ti表示在设定内第i次的停留时间，n为满足时长的停留次数；
(2-4)计算施工人员的移动用时T的方法为：
T＝g-W
其中，g表示总用时，W表示工作时长，T表示移动用时。
4.根据权利要求3所述的基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法，其特征在于，在进行步骤(2)前，首先针对停留时间满足设定要求的位置点，计算该位置点距离目标施工地点的距离，当距离满足要求时，认为施工人员到达目的地，然后进入步骤(2)；如果判断结果是施工人员在设定时间内始终未到达目的地，则直接进入步骤(4)。
5.根据权利要求4所述的基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法，其特征在于，所述ti为满足距离目标施工地点设定范围内的位置点对应的停留时间。
6.根据权利要求2所述的基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估方法，步骤(3)中将获取的数据信息与设定的数据信息进行比较，得到该施工人员本次作业的最终得分数F：
Figure FDA0002301944630000021
对于移动距离信息、高度差信息、工作时长，其对应的子分数fi分别为：
Figure FDA0002301944630000022
对于移动时间其对应的子分数fi为：
Figure FDA0002301944630000023
Xi分别表示标准距离、标准海拔数据、标准移动用时和标准工作时间，Yi分别表示计算得到的最远移动距离、最大高度差、实际移动用时和实际工作时长，fi分别表示每项得分数，A为与分数表现形式有关的一个定值。
7.一种基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估系统，其特征在于，包括：
GPS定位器，实时监测施工人员的位置信息和时间信息，并将该信息实时传输给云服务器；
云服务器，接收客户端输出的施工人员和GPS定位器的关联信息，同时接收所述GPS定位器输出的位置信息和时间信息，并将接收的位置信息和时间信息与对应的施工人员进行关联，同时接收客户端的调用指令；
客户端，将施工人员和GPS定位器的关联信息传输给云服务器，并能够按照使用人员要求向云服务器发出调用指令，获得对应施工人员在设定时间范围内的位置信息和时间信息，计算得施工人员在设定时间段内移动距离信息、高度差信息、工作时长以及移动用时信息，并与预存的标准数据信息进行比较并输出本次外出作业的评估结果。
8.根据权利要求7所述的基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估系统，其特征在于，所述客户端自带电子地图，施工人员出行前，可以利用该电子地图进行目的地的搜索、同时对出行方案给出建议，同时该客户端基于最佳出行方案获得本次出行的标准数据信息。
9.根据权利要求7所述的基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估系统，其特征在于，所述客户端得到每次外出作业的评估结果后，生成列表显示于人机界面中。
10.根据权利要求7所述的基于GPS技术的电力野外高空作业行为评估系统，其特征在于，所述客户端同时保存施工人员的信息和本次外出作业的轨迹信息，并生成历史记录保存到云端数据库。
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