CN114509781A - 一种电网排管工程的数字化显示设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电网排管工程的数字化显示设备和方法，方法包括通过激光雷达进行点云扫描，获取电网排管工程的点云数据，并实时通过定位模块采集电网排管工程内的定位信息；根据点云数据和定位信息，进行三维重建，构建电网排管工程的三维数字图像；将电网排管工程的标注信息添加到三维数字图像中；实时通过摄像头获取电网排管工程的实际图像数据，并同步通过定位模块获取定位信息，从而匹配三维数字图像，将三维数字图像叠加到实际图像数据中，得到带标注的电网排管工程图像显示结果。与现有技术相比，本发明能将排管三维重建模型直接映射、叠加在现实场景中，大大提高验收质量和效率，并具有稳固可靠、操作方便、使用舒适度高等优点。

Description

一种电网排管工程的数字化显示设备和方法
技术领域
本发明涉及电网排管工程设备技术领域，尤其是涉及一种电网排管工程的数字化显示设备和方法。
背景技术
近年来随着行业内需与政策助力，三维重建、全时空AR定位与可视化技术等逐渐应用在电力行业信息化管理中。该项融合技术可以帮助电缆排管全过程智能管控。解决了施工过程多涉及隐蔽工程，存在不可追溯性问题；解决了目前测绘资料只注重二维平面，对于埋深深度数据无法确认问题；解决了市政道路环境变化快，可见围墙参照物不可作为相对定位依据(马路拓宽，绿化变动，电杆等随时变化)不利于运检问题等诸多问题。
电网排管工程的数字化显示技术可进行电网基建排管工程项目的三维重建、全时空AR定位与可视化技术融合，可在现实世界中叠加数字图像，将孪生模型添加到显示中，实现埋深深度数据、隐蔽工程数据的三维显示，为实现电缆排管工程设计、施工、运维和改扩建的全生命周期管控创造条件。
但电网排管工程数字化显示技术的应用环境属于工地建设区域，普通的数字化显示设备易损坏，报修率高，因此迫切需要一种既能实现电网排管工程数字化显示，又坚固可靠，适应于工地建设应用环境的电网排管工程的数字化显示系统。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在电网排管工程内的隐蔽工程难以结合实际找到对应位置的缺陷而提供一种辅助提供硬件支持的电网排管工程的数字化显示设备和方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种电网排管工程的数字化显示设备，用于显示电网排管工程的标注数据，所述数字化显示设备包括激光雷达、定位模块、摄像头、控制器、无线传输模块、显示屏、为整个设备供电的电源和支撑整个设备的壳体，所述控制器分别连接所述激光雷达、定位模块、摄像头、无线传输模块和显示屏，所述激光雷达和摄像头的探测端均位于所述壳体的反面，所述显示屏的显示端位于所述壳体的正面。
进一步地，所述数字化显示设备还包括按键模块，该按键模块连接所述控制器，所述按键模块固定在所述壳体表面，并位于所述显示屏的一侧。
进一步地，所述壳体中靠近所述按键模块的一侧设有握把。
进一步地，所述握把包括主杆、第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆和第二连接杆分别连接在所述主杆的两端，形成凹字形结构，所述第一连接杆和第二连接杆均还连接所述壳体的一侧。
进一步地，所述壳体中靠近所述按键模块的一侧还设有多个曲面凹槽，所述多个曲面凹槽均正对所述主杆。
进一步地，所述壳体中设有所述按键模块和显示屏的一面还设有手部软垫，该手部软垫位于所述按键模块的下方，所述手部软垫的一端位于所述主杆正对的区域。
进一步地，所述壳体为防水结构。
进一步地，所述壳体的一侧设有通孔，该通孔内安装有防撞玻璃，所述显示屏位于所述防撞玻璃的内侧。
进一步地，所述无线传输模块为wifi模块、4g模块或蓝牙模块。
进一步地，所述电源为蓄电池。
本发明还提供一种采用如上所述的一种电网排管工程的数字化显示设备的显示方法，包括以下步骤：
采用所述数字化显示设备，在电网排管工程区域内，通过激光雷达进行点云扫描，获取电网排管工程的点云数据，并实时通过定位模块采集电网排管工程内的定位信息；
根据所述电网排管工程的点云数据和定位信息，进行三维重建，构建电网排管工程的三维数字图像；
将预先获取的电网排管工程的标注信息添加到所述三维数字图像中，得到带标注的电网排管工程的三维数字图像；
实时通过摄像头获取电网排管工程的实际图像数据，并同步通过所述定位模块获取定位信息，根据所述定位信息与所述带标注的电网排管工程的三维数字图像匹配，将带标注的电网排管工程的三维数字图像叠加到所述实际图像数据中，得到带标注的电网排管工程图像显示结果。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明设置了激光雷达和定位模块，分别能够采集电网排管工程的点云数据和定位数据，用于进行电网排管工程的三维重建；通过摄像头可实现电网排管工程的实际图像采集，并通过定位模块实现定位，用于在现实图像中叠加三维数字图像，并通过显示屏实现数据显示，为电网排管工程的隐蔽工程数字化显示提供硬件基础，辅助提高施工与验收的质量和效率。
(2)设置了按键模块，能在施工环境中更快速、稳定地进行控制，避免施工人员对触摸屏式的设备的控制障碍；设置了握把，能方便施工人员在使用过程中可靠稳定地抓取数字化显示设备；壳体上设置了曲面凹槽和手部软垫，能配合手指间隙，方便施工人员握住数字化显示设备，提高手握过程的舒适性；安装有防撞玻璃，位于显示屏外侧，进一步保护显示屏。
(3)采用本发明方法，能将排管三维重建模型直接映射、叠加在现实场景中，让业主方、运检的项目管理人员和工程人员实时有效地开展所见即所得的正式场景验收工作。例如，使用者不再依据二维图纸“指手画脚”般地讨论具体现场情况，而是直接通过操作三维重建进行排管施工过程全记录。使用者还可以核查相关设施设备的施工状态，并进行对照记录，实现基于三维重建模型的电缆排管全过程智能管控。由于过程中可从不同角度比对设计和施工的差异，大大提高了验收质量和效率。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种电网排管工程的数字化显示设备的外部结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种电网排管工程的数字化显示设备的内部结构示意图；
图中，1、激光雷达，2、定位模块，3、摄像头，4、控制器，5、无线传输模块，6、显示屏，7、电源，8、壳体，801、曲面凹槽，802、手部软垫，9、握把，901、主杆，902、第一连接杆，903、第二连接杆，10、按键模块。
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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
实施例1
如图2所示，本实施例提供一种电网排管工程的数字化显示设备，用于显示电网排管工程的标注数据，数字化显示设备包括激光雷达1、定位模块2、摄像头3、控制器4、无线传输模块5、显示屏6、为整个设备供电的电源7和支撑整个设备的壳体8，控制器4分别连接激光雷达1、定位模块2、摄像头3、无线传输模块5和显示屏6，激光雷达1和摄像头3的探测端均位于壳体8的反面，显示屏6的显示端位于壳体8的正面。
本方案设置了激光雷达1和定位模块2，分别能够采集电网排管工程的点云数据和定位数据，用于进行电网排管工程的三维重建；通过摄像头3可实现电网排管工程的实际图像采集，并通过定位模块2实现定位，用于在现实图像中叠加三维数字图像，并通过显示屏6实现数据显示，为电网排管工程的隐蔽工程数字化显示提供硬件基础，辅助提高施工与验收的质量和效率。
如图1所示，数字化显示设备还包括按键模块10，该按键模块10连接控制器4，按键模块10固定在壳体8表面，并位于显示屏6的一侧。采用按键模块10能在施工环境中更快速、稳定地进行控制，避免施工人员对触摸屏式的设备的控制障碍。
壳体8中靠近按键模块10的一侧设有握把9。方便施工人员在使用过程中可靠稳定地抓取数字化显示设备。
具体地，握把9包括主杆901、第一连接杆902和第二连接杆903，第一连接杆902和第二连接杆903分别连接在主杆901的两端，形成凹字形结构，第一连接杆902和第二连接杆903均还连接壳体8的一侧。
壳体8中靠近按键模块10的一侧还设有多个曲面凹槽801，多个曲面凹槽801均正对主杆901。曲面凹槽801的设置配合手指间隙，方便施工人员握住数字化显示设备。
壳体8中设有按键模块10和显示屏6的一面还设有手部软垫802，该手部软垫802位于按键模块10的下方，手部软垫802的一端位于主杆901正对的区域。
手部软垫802能正对施工人员大拇指所在位置，提高手握过程的舒适性。
壳体8为防水结构。避免入水导致的数字化显示设备故障。壳体8的一侧设有通孔，该通孔内安装有防撞玻璃，显示屏6位于防撞玻璃的内侧。在显示屏6外增设防撞玻璃，进一步保护显示屏6。无线传输模块5为wifi模块、4g模块或蓝牙模块。电源7为蓄电池。
本实施例还提供一种采用如上的一种电网排管工程的数字化显示设备的显示方法，包括以下步骤：
采用数字化显示设备，在电网排管工程区域内，通过激光雷达1进行点云扫描，获取电网排管工程的点云数据，并实时通过定位模块2采集电网排管工程内的定位信息；
根据电网排管工程的点云数据和定位信息，进行三维重建，构建电网排管工程的三维数字图像；
将预先获取的电网排管工程的标注信息添加到三维数字图像中，得到带标注的电网排管工程的三维数字图像；
使用过程中，实时通过摄像头获取电网排管工程的实际图像数据，并同步通过定位模块2获取定位信息，根据定位信息与带标注的电网排管工程的三维数字图像匹配，将带标注的电网排管工程的三维数字图像叠加到实际图像数据中，得到带标注的电网排管工程图像显示结果。
该方法的具体实施过程包括：
(1)依据图纸分割并与GIS数据绑定。建立系统，使用者可依据排管标准图纸进行工井和工段切分。划分的详细规则除了根据工井序号切分，还可以根据工段长度、管理维护目标等进行切分，切分后的图纸可以与GIS系统进行绑定，也可以与后续现场采集的RTK放样点进行配准，图纸将规范后续点云扫描和模型处理流程。
(2)现场实施人员使用点云扫描技术，在施工过程中，使用电网排管工程的数字化显示设备通过激光雷达对每个施工关键节点进行点云扫描，进行数据采集。完成采集后，实施人员再使用电网排管工程的数字化显示设备在现场进行放样点测量与配准，准确显示管道和施工分段的定位节点，并与采集的点云数据进行融合处理。
(3)点云扫描后，收集的数据在后台云端进行处理，形成施工各个阶段的3D模型，处理过程将进行埋深测量与标注，并且导入到软件中。竣工后，实施人员携带电网排管工程的数字化显示设备，通过摄像头获取环境图像，采取两点定位或者与定位模块联合进行3D/BIM模型现场定位，即可查看施工过程中各个节点的3D/BIM模型。
在应用真实实践中，由于将排管三维重建模型直接映射、叠加在现实场景中，让业主方、运检的项目管理人员和工程人员实时有效地开展所见即所得的正式场景验收工作。例如，使用者不再依据二维图纸“指手画脚”般地讨论具体现场情况，而是直接通过操作三维重建进行排管施工过程全记录。使用者还可以核查相关设施设备的施工状态，并进行对照记录，实现基于三维重建模型的电缆排管全过程智能管控。由于过程中可从不同角度比对设计和施工的差异，大大提高了验收质量和效率。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电网排管工程的数字化显示设备，其特征在于，用于显示电网排管工程的标注数据，所述数字化显示设备包括激光雷达(1)、定位模块(2)、摄像头(3)、控制器(4)、无线传输模块(5)、显示屏(6)、为整个设备供电的电源(7)和支撑整个设备的壳体(8)，所述控制器(4)分别连接所述激光雷达(1)、定位模块(2)、摄像头(3)、无线传输模块(5)和显示屏(6)，所述激光雷达(1)和摄像头(3)的探测端均位于所述壳体(8)的反面，所述显示屏(6)的显示端位于所述壳体(8)的正面。
2.根据权利要求1所述的一种电网排管工程的数字化显示设备，其特征在于，所述数字化显示设备还包括按键模块(10)，该按键模块(10)连接所述控制器(4)，所述按键模块(10)固定在所述壳体(8)表面，并位于所述显示屏(6)的一侧。
3.根据权利要求2所述的一种电网排管工程的数字化显示设备，其特征在于，所述壳体(8)中靠近所述按键模块(10)的一侧设有握把(9)。
4.根据权利要求3所述的一种电网排管工程的数字化显示设备，其特征在于，所述握把(9)包括主杆(901)、第一连接杆(902)和第二连接杆(903)，所述第一连接杆(902)和第二连接杆(903)分别连接在所述主杆(901)的两端，形成凹字形结构，所述第一连接杆(902)和第二连接杆(903)均还连接所述壳体(8)的一侧。
5.根据权利要求4所述的一种电网排管工程的数字化显示设备，其特征在于，所述壳体(8)中靠近所述按键模块(10)的一侧还设有多个曲面凹槽(801)，所述多个曲面凹槽(801)均正对所述主杆(901)。
6.根据权利要求5所述的一种电网排管工程的数字化显示设备，其特征在于，所述壳体(8)中设有所述按键模块(10)和显示屏(6)的一面还设有手部软垫(802)，该手部软垫(802)位于所述按键模块(10)的下方，所述手部软垫(802)的一端位于所述主杆(901)正对的区域。
7.根据权利要求1所述的一种电网排管工程的数字化显示设备，其特征在于，所述壳体(8)为防水结构。
8.根据权利要求1所述的一种电网排管工程的数字化显示设备，其特征在于，所述壳体(8)的一侧设有通孔，该通孔内安装有防撞玻璃，所述显示屏(6)位于所述防撞玻璃的内侧。
9.根据权利要求1所述的一种电网排管工程的数字化显示设备，其特征在于，所述无线传输模块(5)为wifi模块、4g模块或蓝牙模块。
10.一种采用如权利要求1-9任一所述的一种电网排管工程的数字化显示设备的显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用所述数字化显示设备，在电网排管工程区域内，通过激光雷达(1)进行点云扫描，获取电网排管工程的点云数据，并实时通过定位模块(2)采集电网排管工程内的定位信息；
根据所述电网排管工程的点云数据和定位信息，进行三维重建，构建电网排管工程的三维数字图像；
将预先获取的电网排管工程的标注信息添加到所述三维数字图像中，得到带标注的电网排管工程的三维数字图像；
实时通过摄像头获取电网排管工程的实际图像数据，并同步通过所述定位模块(2)获取定位信息，根据所述定位信息与所述带标注的电网排管工程的三维数字图像匹配，将带标注的电网排管工程的三维数字图像叠加到所述实际图像数据中，得到带标注的电网排管工程图像显示结果。
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CN217467183U (zh) * 2022-02-17 2022-09-20 国网上海市电力公司 一种电网排管工程的数字化显示设备

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