CN111104447A - 一种测量机器人远程自动化数据采集控制系统和方法 - Google Patents

一种测量机器人远程自动化数据采集控制系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种测量机器人远程自动化数据采集控制系统和方法，利用测量机器人的GEOCOM接口技术，在客户端编程开发远程调用服务程序，并根据测量机器人控制的逻辑完善控制程序，在客户端运行，通过虚拟串口通讯方式调用测量机器人，实现客户端对测量机器人的远程自动化控制。

Description

一种测量机器人远程自动化数据采集控制系统和方法
技术领域
本发明属于自动化控制技术领域，特别涉及一种测量机器人远程自动化控制技术。
背景技术
随着高精度测量机器人的推广和应用，基于测量机器人的自动化数据采集也得到了较好的应用，在对测量机器人进行远程控制的过程中，通常通过客户端连接被控制的测量机器人，通过客户端输入控制指令，并将其读取的控制指令发送至服务端，使客户端依据上述控制指令控制与其连接的测量机器人。
目前，测量机器人的远程控制方法和系统主要是通过专门的测控软件来实现，该类系统软件仅能实现与测量机器人的连接及相对测量机器人位置的空间距离及角度的数据采集，对于观测点的数据处理与分析需要靠人工利用其它的数据处理软件进行处理，该类方法无法做到对观测点实时、准确的三维数据获取，导致很多自动化观测数据无法及时有效的反映观测点的变化情况，因此，传统的远程控制系统无法满足自动化观测关于全自动化、时效性及可靠性要求。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种测量机器人远程自动化数据采集控制系统和方法，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
测量机器人远程自动化数据采集控制系统，包括：客户端、服务器、通讯模块、控制模块、数据库、测量机器人和观测网；客户端和服务器通过通讯模块连接，客户端向服务器发送采集数据的请求，服务器向客户端发送采集数据的应答；测量机器人和服务器连接，采集观测网的数据，发送至服务器；控制模块和客户端连接，接收外部控制指令，发送至客户端；数据库和客户端连接，存储客户端接收的数据。
客户端，包括：数据采集控制系统，基于GEOCOM接口的技术标准设定的接口函数和测量机器人的控制逻辑所需的命令函数编译而成，测量机器人通过GEOCOM接口和服务器传输数据。
通讯模块，包括：DTU模块，为客户端和服务器设置虚拟串口以建立无线通讯。
控制模块，包括：采集设置模块、数据分析模块、平差处理模块和存储备份模块，以所述先后顺序的逻辑关系进行系统集成；采集设置模块，通过对单台或多台采集、观测周期及频率、观测测回数和观测起始时间点的设置，实现本系统的自动化控制；数据分析模块，根据初始距离原始观测数据及历次测距原始观测数据，以三倍测距观测中误差为阈值，剔除超出阈值的粗差数据；平差处理模块，设置不稳定基准点以剔除不稳定数据，保留观测网的稳定数据；存储备份模块，在客户端和数据库建立同步存储，实现客户端的存储和数据库的备份。
测量机器人远程自动化数据采集控制方法，包括：在客户端和服务器之间建立通讯，客户端接收外部控制指令，发送请求至服务器，服务器发送应答至客户端；测量机器人采集数据并发送至服务器，服务器向客户端发送采集数据，客户端处理数据，存储并备份至数据库。
在客户端和服务器建立通讯，包括：根据DTU协议，在客户端和服务器之间设置虚拟串口，建立无线通讯。
发送请求至服务器和发送应答至客户端，包括：测量机器人按照GEOCOM接口的技术标准和服务器传输数据，基于GEOCOM接口的技术标准设定的接口函数和测量机器人的控制逻辑所需的命令函数，将客户端的请求和服务器的应答进行编译。
客户端接收外部控制指令，包括：设置单台或双台采集、观测周期及频率、观测测回数和观测起始时间点，实现测量过程的自动化控制。
客户端处理数据，包括：分析初始距离原始观测数据及历次测距原始观测数据，以三倍测距观测中误差为阈值，将超出阈值的数据作为粗差数据剔除；根据历史数据分析基准数据的稳定性，剔除不稳定数据，保留观测网的稳定数据。
本发明一方面通过对观测数据分析与剔除及数据平差处理的远程自动化控制，大大提高了观测成果的准确性，另一方面观测数据处理的时效性较现有技术有了极大的提高，同时进一步降低了人工数据处理的工作量，提高了方法的自动化水平及适用性。
附图说明
图1是系统结构图；
图2是方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做具体的说明。
测量机器人远程自动化数据采集控制系统的结构，如图1所示，包括：客户端、服务器、通讯模块、控制模块、数据库、测量机器人和观测网；客户端和服务器通过DTU通讯模块连接，客户端向服务器发送采集数据的请求，服务器向客户端发送采集数据的应答；测量机器人和服务器连接，采集观测网的数据，发送至服务器；控制模块和客户端连接，接收外部控制指令，发送至客户端；数据库和客户端连接，存储客户端接收的数据。
客户端，包括：数据采集控制系统，基于GEOCOM接口的技术标准设定的接口函数和测量机器人的控制逻辑所需的命令函数编译而成，根据测量机器人控制的逻辑要求完善控制程序，将测量机器人控制所需的命令函数文件程序化，测量机器人通过GEOCOM接口和服务器传输数据，利用测量机器人GEOCOM接口技术，在客户端编程开发远程调用控制程序，所开发的调用程序为根据测量机器人GEOCOM接口技术标准设定的接口函数描述性程序。
通讯模块，包括：DTU模块，为客户端和服务器设置虚拟串口以建立无线通讯，通过虚拟串口调用测量机器人的远程接口，实现客户端与服务器之间的点对点应答式无线远程通讯，在建立控制程序系统与测量机器人之间的通讯前，根据服务器的可被侦听的IP地址和对应的虚拟串口号，完成对通讯端口号、数据传输波特率、通讯协议的设置。
控制模块，包括：采集设置模块、数据分析模块、平差处理模块和存储备份模块，以所述先后顺序的逻辑关系进行系统集成，根据测量需求进行相应的参数设置，将相应请求指令函数发送至测量机器人，并将应答返回值发送至客户端，重复该步骤工作，并同步对返回值进行分析，剔除异常值并重新观测，至观测工作完成，将采集的原始数据存储于远程数据库中，调用基准数据稳定性分析模块进行基准数据稳定分析、判定、剔除，获得稳定的基准数据，并进行观测网的整体平差处理，得到所需的观测成果，并存储于远程数据库中，进而实现从原始数据、分析、粗差剔除、原始数据存储、基准数据稳定分析、观测网整体平差、观测成果存储与备份的全过程自动化。
采集设置模块，通过对单台仪器数据采集模式、两台及以上数据采集模式、观测周期及频率、观测测回数、观测的起始时间点等参数的设置，实现对仪器的观测周期、起止时间、观测测回数、数据处理模式的远程自动化控制。
数据分析模块，结合初始距离原始观测数据及历次测距原始观测数据，根据仪器标称精度及观测数据按照相应公式，计算三倍测距观测中误差作为阈值，进行自动检查，对于差异至超过阈值的数据，作为粗差剔除，并由程序重新发送观测指令，要求对差异超限点重新进行观测，再次进行粗差判定，若仍大于阈值，只保留该数据，通过该步骤及时发现测量过程中的粗差数据并剔除，确保后续数据处理的可靠性。
平差处理模块，按照变形监测基准点稳定性检验方法所述相关理论，进行基准点稳定性分析，在确定不稳定基准点后，由程序自动剔除不稳定基准数据，利用通过稳定性判定的基准数据进行观测网数据处理，从而获得所需的数据成果，确保了观测成果的准确可靠。
存储备份模块，对经过处理完成的观测成果，由程序按照设置好的路径，直接存储于客户端的数据库中，同步存储于另一台服务器的数据库中进行备份，确保观测成果的安全性及时效性。
系统对上述模块按照所述先后顺序的逻辑关系进行系统集成，各模块之间的运行实现无缝对接，在实现客户端与服务器之间的无线远程通讯后，控制程序根据测量机器人测量需求，向测量机器人发送相关指令，并获得应答，并根据需要向测量机器人重复发送相应类型和数量的指令，直至测量工作完成，并同步完成观测基准数据的稳定性分析、判定、剔除、观测网整体平差、观测成果存储与备份，从而实现自动化控制，提高观测成果获取的时效性。
测量机器人远程自动化数据采集控制系统的方法，如图2所示，包括：在客户端和服务器之间建立通讯，客户端接收外部控制指令，发送请求至服务器，服务器发送应答至客户端；测量机器人采集数据并发送至服务器，服务器向客户端发送采集数据，客户端处理数据，存储并备份至数据库。
在客户端和服务器建立通讯，包括：根据DTU协议，在客户端和服务器之间设置虚拟串口，通过虚拟串口调用测量机器人的远程接口，实现客户端与服务器之间的点对点应答式无线远程通讯，在建立控制程序系统与测量机器人之间的通讯前，根据服务器的可被侦听的IP地址和对应的虚拟串口号，完成对通讯端口号、数据传输波特率、通讯协议的设置。
基于GEOCOM接口的技术标准设定的接口函数和测量机器人的控制逻辑所需的命令函数编译而成，根据测量机器人控制的逻辑要求完善控制程序，将测量机器人控制所需的命令函数文件程序化，测量机器人通过GEOCOM接口和服务器传输数据，利用测量机器人GEOCOM接口技术，在客户端编程开发远程调用控制程序，所开发的调用程序为根据测量机器人GEOCOM接口技术标准设定的接口函数描述性程序。
通过对单台仪器数据采集模式、两台及以上数据采集模式、观测周期及频率、观测测回数、观测的起始时间点等参数的设置，实现对仪器的观测周期、起止时间、观测测回数、数据处理模式的远程自动化控制。
结合初始距离原始观测数据及历次测距原始观测数据，根据仪器标称精度及观测数据按照相应公式，计算三倍测距观测中误差作为阈值，进行自动检查，对于差异至超过阈值的数据，作为粗差剔除，并由程序重新发送观测指令，要求对差异超限点重新进行观测，再次进行粗差判定，若仍大于阈值，只保留该数据，通过该步骤及时发现测量过程中的粗差数据并剔除，确保后续数据处理的可靠性。
按照变形监测基准点稳定性检验方法所述相关理论，进行基准点稳定性分析，在确定不稳定基准点后，由程序自动剔除不稳定基准数据，利用通过稳定性判定的基准数据进行观测网数据处理，从而获得所需的数据成果，确保了观测成果的准确可靠。
对经过处理完成的观测成果，由程序按照设置好的路径，直接存储于客户端的数据库中，同步存储于另一台服务器的数据库中进行备份，确保观测成果的安全性及时效性。
按照上述的过程循环，在实现客户端与服务器之间的无线远程通讯后，控制程序根据测量机器人测量需求，向测量机器人发送相关指令，并获得应答，并根据需要向测量机器人重复发送相应类型和数量的指令，直至测量工作完成，并同步完成观测基准数据的稳定性分析、判定、剔除、观测网整体平差、观测成果存储与备份，从而实现自动化控制，提高观测成果获取的时效性。
上述作为本发明的实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种测量机器人远程自动化数据采集控制系统，其特征在于，包括：客户端、服务器、通讯模块、控制模块、数据库、测量机器人和观测网；客户端和服务器通过通讯模块连接，客户端向服务器发送采集数据的请求，服务器向客户端发送采集数据的应答；测量机器人和服务器连接，采集观测网的数据，发送至服务器；控制模块和客户端连接，接收外部控制指令，发送至客户端；数据库和客户端连接，存储客户端接收的数据。
2.根据权利要求2所述的测量机器人远程自动化数据采集控制系统，其特征在于，所述客户端，包括：数据采集控制系统，基于GEOCOM接口的技术标准设定的接口函数和测量机器人的控制逻辑所需的命令函数编译而成，测量机器人通过GEOCOM接口和服务器传输数据。
3.根据权利要求1所述的测量机器人远程自动化数据采集控制系统，其特征在于，所述通讯模块，包括：DTU模块，为客户端和服务器设置虚拟串口以建立无线通讯。
4.根据权利要求1所述的测量机器人远程自动化数据采集控制系统，其特征在于，所述控制模块，包括：采集设置模块、数据分析模块、平差处理模块和存储备份模块，以所述先后顺序的逻辑关系进行系统集成；
采集设置模块，通过对单台或双台采集、观测周期及频率、观测测回数和观测起始时间点的设置，实现本系统的自动化控制；
数据分析模块，根据初始距离原始观测数据及历次测距原始观测数据，以三倍测距观测中误差为阈值，剔除超出阈值的粗差数据；
平差处理模块，设置不稳定基准点以剔除不稳定数据，保留观测网的稳定数据；
存储备份模块，在客户端和数据库建立同步存储，实现客户端的存储和数据库的备份。
5.一种测量机器人远程自动化数据采集控制方法，其特征在于，包括：在客户端和服务器之间建立通讯，客户端接收外部控制指令，发送请求至服务器，服务器发送应答至客户端；测量机器人采集数据并发送至服务器，服务器向客户端发送采集数据，客户端处理数据，存储并备份至数据库。
6.根据权利要求5所述的测量机器人远程自动化数据采集控制方法，其特征在于，所述在客户端和服务器建立通讯，包括：根据DTU协议，在客户端和服务器之间设置虚拟串口，建立无线通讯。
7.根据权利要求6所述的测量机器人远程自动化数据采集控制方法，其特征在于，所述发送请求至服务器和发送应答至客户端，包括：测量机器人按照GEOCOM接口的技术标准和服务器传输数据，基于GEOCOM接口的技术标准设定的接口函数和测量机器人的控制逻辑所需的命令函数，将客户端的请求和服务器的应答进行编译。
8.根据权利要求5所述的测量机器人远程自动化数据采集控制方法，其特征在于，所述客户端接收外部控制指令，包括：设置单台或多台采集、观测周期及频率、观测测回数和观测起始时间点，实现测量过程的全自动化控制。
9.根据权利要求5所述的测量机器人远程自动化数据采集控制方法，其特征在于，所述客户端处理数据，包括：分析初始距离原始观测数据及历次测距原始观测数据，以三倍测距观测中误差为阈值，将超出阈值的数据作为粗差数据剔除；根据历史数据分析基准数据的稳定性，剔除不稳定数据，保留观测网的稳定数据。
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