CN207867024U - 隧道内设备定位系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种隧道内设备定位系统。系统包括：RFID电子标签、定位基站、服务器，其中，RFID电子标签安装在隧道内设备上，用于存储隧道内设备信息，将包含有该隧道内设备信息的RFID电子标签信号发送给定位基站，该定位基站包括N个，分别设置在隧道内的不同位置处，用于通过无线通讯方式接收RFID电子标签信号，解析出该隧道内设备信息，并将该隧道内设备信息以及接收到该RFID电子标签信号的接收时间发送至与之相连的服务器，服务器根据从每个定位基站接收到的隧道内设备信息以及接收时间，确定出所述隧道内设备的位置。因此，可实现对隧道内设备实时定位，此外，通过多个定位基站对隧道内设备进行定位，可提高对隧道内设备的精准定位。

Description

隧道内设备定位系统

技术领域

本公开涉及工程机械领域，具体地，涉及一种隧道内设备定位系统。

背景技术

随着我国交通运输业的发展，人们的日常出行，以及所需的工业用品和生活用品的运输也离不开公路、铁路。而在铺设铁路、公路时，常需要穿过隧道，特别地，随着地铁的出现，隧道内施工项目越来越多。

隧道施工环境恶劣艰苦，地质条件复杂，工种危险系数高，工作人员和设备繁多，且都密集的聚集于狭长的地下封闭环境，使隧道施工企业面临巨大的管理困难，给设备的管理和生产安全带来了极大的压力和挑战，企业迫切的需要一套准确、稳定、高效的设备管理定位系统保证工作人员和设备的安全。然而，现有的工程机械设备中不配备有定位功能，通常情况下，如果不对隧道内设备进行定位将无法获知该隧道内设备具体用在哪一个项目上，以及运用在某一个项目上的施工进度，从而导致无法对该隧道内设备及时操控。

实用新型内容

为了解决相关技术中存在的问题，本公开提供一种隧道内设备定位系统。

为了实现上述目的，本公开提供一种隧道内设备定位系统，包括：

RFID电子标签、定位基站、服务器，

所述RFID电子标签安装在隧道内设备上，用于存储隧道内设备信息，并将包含有所述隧道内设备信息的RFID电子标签信号发送给所述定位基站；

所述定位基站包括N个，分别设置在隧道内的不同位置处，用于根据接收到的所述RFID电子标签信号解析出所述隧道内设备信息，并将所述隧道内设备信息以及接收到所述RFID电子标签信号的接收时间发送至所述服务器，其中，N为大于等于3的整数；

所述服务器，与所述定位基站相连，用于根据从每个定位基站接收到的所述隧道内设备信息以及所述接收时间，确定出所述隧道内设备的位置。

可选地，所述定位基站包括：RFID读写器、第一电源，

所述第一电源与所述RFID读写器相连，用于为所述RFID读写器提供电能；

所述RFID读写器与所述服务器相连，其中，所述RFID读写器包括：第一接收装置、获取装置、解析装置以及第一发送装置；

所述第一接收装置与所述获取装置和所述解析装置分别相连，用于接收所述RFID电子标签信号；

所述获取装置，用于获取所述第一接收装置接收到所述RFID电子标签信号的接收时间；

所述解析装置，用于解析出与所述RFID电子标签信号对应的隧道内设备信息；

所述第一发送装置与所述获取装置和所述解析装置分别相连，用于将所述接收时间和所述隧道内设备信息发送给所述服务器。

可选地，在所述RFID标签为无源标签时，所述定位基站包括：第二发送装置，用于向所述RFID电子标签发送电磁波；

所述RFID电子标签包括：第二接收装置、转换装置以及第三发送装置，

所述第二接收装置，用于接收所述定位基站发送的电磁波；

所述转换装置，与所述第二接收装置相连，用于将接收到的所述电磁波转换成感应电流；

所述第三发送装置，与所述转换装置相连，用于利用所述感应电流提供的电能将所述RFID电子标签信号发送给所述定位基站。

可选地，在所述RFID电子标签为有源标签时，所述RFID电子标签包括：第二电源，用于为所述RFID电子标签发送所述RFID电子标签信号提供电能。

可选地，所述系统还包括：

显示设备，与所述服务器相连，用于显示所述服务器确定的所述隧道内设备的位置。

可选地，所述显示设备设置在隧道内或隧道外。

可选地，所述显示设备为计算机或移动终端。

可选地，所述系统还包括：

存储设备，用于存储隧道地图；

所述服务器与所述存储设备相连，用于将所述隧道内设备的位置标记在所述隧道地图上；

所述显示设备用于显示标记后的隧道地图。

可选地，所述RFID电子标签信号为脉冲信号。

本公开实施例提供一种隧道内设备定位系统，该系统包括：RFID电子标签、定位基站、服务器，其中，RFID电子标签安装在隧道内设备上，用于存储隧道内设备信息，并将包含有该隧道内设备信息的RFID电子标签信号发送给定位基站，该定位基站包括N个，分别设置在隧道内的不同位置处，用于通过无线通讯方式接收RFID电子标签信号，解析出该隧道内设备信息，并将该隧道内设备信息以及接收到该RFID电子标签信号的接收时间发送至与之相连的服务器，服务器根据从每个定位基站接收到的隧道内设备信息以及接收时间，确定出所述隧道内设备的位置。

因此，采用上述技术方案，利用RFID电子标签可以在磁场环境下发射射频信号，与定位基站进行无线通讯的特性，无需建立机械或光学接触，能够实现对安装有RFID电子标签的隧道内设备进行实时定位，此外，RFID电子标签存储空间大，使得RFID电子标签和定位基站之间的通讯信息较为丰富，且通过多个定位基站对隧道内设备进行定位，可提高对隧道内设备的精准定位。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开实施例提供的一种隧道内设备定位系统的框图。

图2是本公开实施例提供的一种隧道内设备定位系统的另一框图。

图3是本公开实施例提供的一种确定隧道内设备位置的示意图。

图4是本公开实施例提供的一种隧道内设备定位系统的另一框图。

图5是本公开实施例提供的一种隧道内设备定位系统的另一框图。

附图标记说明

10：隧道内设备定位系统 11：RFID电子标签

12：定位基站 13：服务器

121：RFID读写器 122：第一电源

1211：第一接收装置 1212：获取装置

1213：解析装置 1214：第一发送装置

14：显示设备 15：存储设备

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

通常情况下多采用差分GPS定位技术对物体进行定位，其中，差分GPS定位，是指用户在GPS接收机附近设置一个已知准确位置的差分基准站，基准站的接收机连续接收GPS导航信号，将测得的位置或距离数据与已知的位置、距离数据进行比较，确定误差，得出准确校准值，然后将这些校准数据通过数据链发送给覆盖区域内的用户，用以校准用户的定位结果，这种定位方法虽然定位精度高，但是由于导航信号在隧道内衰减较快，因而无法对隧道内设备进行准确定位。针对上述无法利用差分GPS定位技术对隧道内设备进行定位的问题，在本公开实施例中提出一种隧道内设备定位系统，在该系统中利用RFID(RadioFrequency Identification；射频识别)技术，实现定位基站与隧道内设备之间的通讯，进而确定出该隧道内设备的位置，其中，RFID技术又称无线射频识别，可通过无线电通讯识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

请参考图1，图1是本公开实施例提供的一种隧道内设备定位系统的框图。如图1所示，隧道内设备定位系统10可以包括：RFID电子标签11、定位基站12和服务器13，其中，RFID电子标签11通过无线的方式与定位基站12之间进行通讯，定位基站12通过网络传输线路与服务器13相连。

RFID电子标签11安装在隧道内设备上，用于存储隧道内设备信息，并在磁场环境下，将包含有该隧道内设备信息的RFID电子标签信号发送给定位基站12。其中，在每个施工单元中均包含有多个隧道内设备，在每个隧道内设备上均安装有一个RFID电子标签，每个RFID电子标签中均存储有与该RFID电子标签对应的隧道内设备信息，其中，所述RFID电子标签信号为脉冲信号。

通常情况下，定位基站的辐射范围，也即是可接受到信号的范围是有限的，为了保证定位基站至少可接收到一个RFID电子标签11发射的RFID电子标签信号，可将该定位基站设置在安装有RFID电子标签11的隧道内设备附近。然而隧道内设备的位置是不固定的，并随着施工进度的变化而变化，而施工进度则可以用于表征隧道内的作业面，也即是说，隧道内设备的位置是随着隧道内的作业面而变化的，因此，在本公开实施例中的定位基站12包含有N个，N为大于等于3的正整数，该N个定位基站12分别设置在隧道内的不同位置处，且设置的位置随同隧道一直向该隧道的作业面延展，进而可以保证每个定位基站尽可能的接收多个RFID电子标签11发射的RFID电子标签信号。

在实际应用中，RFID电子标签按照能源的供给方式可以包括无源RFID电子标签和有源RFID电子标签，其中，无源RFID电子标签也称之为被动式电子标签，其内部不包含有供电电源，而是通过内部的集成电路将接收到的电磁波转换成电流以提供电能，因此，无源RFID电子标签属于近距离接触式识别标签。有源RFID电子标签内部包含有电源，也称为主动式电子标签，适用于远距离读写的应用场合。

可选地，在RFID电子标签为无源标签时，定位基站包括：第二发送装置，该第二发送装置用于向无源RFID电子标签发送电磁波。相应地，无源RFID电子标签包括：第二接收装置、转换装置以及第三发送装置，其中，转换装置分别与第二接收装置和第三发送装置相连，第二接收装置用于通过无线的方式接收定位基站发送的电磁波并将该电磁波发送给与之相连的转换装置，进而该转换装置将接收到的电磁波转换成感应电流，为第三发送装置向定位基站发送RFID电子标签信号提供电能。

可选地，在RFID电子标签为有源标签时，该RFID电子标签包括：第二电源，该第二电源用于为RFID电子标签发送RFID电子标签信号提供电能。

在本公开实施例中，由于无源标签无法为其发射信号提供电能，需要首先接收定位基站发射的电磁波，将其转换为电能，为其发射信号提供能量，不需要额外的外部设备为该无源标签提供发射信号的电能。在FID电子标签为有源标签时，其内部可以包含有电源，用于为该RFID电子标签发送RFID电子标签信号提供电能，因此，在上述技术方案中，均不需要额外的设备为RFID电子标签发送RFID电子标签信号提供电能，因此，减少了该隧道内设备定位系统所包含的元器件，简化了该隧道内设备定位系统在隧道内的布局。

在RFID电子标签11利用自身含有的电源为其提供发送信号的电能，或者，利用从定位基站12接收到的电磁波转换到的感应电流，为其提供信号的电能之后，向定位基站12发送RFID电子标签信号，定位基站12通过无线的方式接收该RFID电子标签信号，并解析出RFID电子标签对应隧道内设备信息，并将该隧道内设备信息以及接收RFID电子标签信号的时间发送给服务器13。

可选地，请参考图2，图2是本公开实施例提供的一种隧道内设备定位系统的另一框图。如图2所示，针对每一个定位基站12包括：RFID读写器121、第一电源122，第一电源122与RFID读写器121相连，用于为RFID读写器121提供电能，保证RFID读写器121处于正常工作状态，RFID读写器121与服务器13相连，其中，RFID读写器121包括：第一接收装置1211、获取装置1212、解析装置1213以及第一发送装置1214。

第一接收装置1211与获取装置1212和解析装置1213分别相连，且第一发送装置1214与获取装置1212和解析装置1213分别相连。其中，第一接收装置1211用于接收RFID电子标签11发射的RFID电子标签信号，该RFID电子标签信号中包含有已加密压缩的隧道内设备信息，因此，在第一接收装置1211接收到该RFID电子标签信号时，解析装置1213相应地对该RFID电子标签信号进行解密解压，以获取到RFID电子标签11对应的隧道内设备信息，同时，在第一接收装置1211接收到该RFID电子标签信号时，获取装置1212获取第一接收装置1211接收到该RFID电子标签信号的接收时间。在解析装置1213解析出RFID电子标签对应的隧道内设备信息，以及获取装置1212获取到第一接收装置1211接收该RFID电子标签信号的接收时间之后，将该隧道内设备信息以及该接收时间通过第一发送装置1214发送给服务器13。

服务器13用于接收隧道内的N个定位基站中的每一个定位基站所发送的隧道内设备信息以及定位基站接收到RFID电子标签信号的接收时间，并根据该隧道内设备信息以及该接收时间，确定出该隧道内设备的位置。其中，隧道内设备信息用于将多个隧道内设备进行区分，在区分出每一个隧道内设备后，根据至少三个定位基站12所接收到该隧道内设备对应的RFID电子标签信号的接收时间，确定出该至少三个定位基站12接收到该信号的时间差，根据该时间差以及射频信号在空中传播的速度，确定出该隧道内设备距离至少三个定位基站12的距离差，进而根据该距离差确定出该隧道内设备的位置。

根据该距离差确定出该隧道内设备的位置的具体实施方式为：根据双曲线原理，即双曲线上的任意一个点距离平面上两个定点的距离之差的绝对值为定值，可以根据隧道内设备距离两个定位基站的距离差，确定出针对该距离差的一条双曲线，隧道内设备的位置即在该双曲线上，根据该隧道内设备距离不同定位基站的距离差可确定出多条双曲线，则该多条双曲线的交点即为该隧道内设备的位置，其中，每条双曲线的焦点即为定位基站的位置，且该定位基站的位置是在设置该定位基站时所确定的。

具体地，在该施工现场内，建立一个坐标系，隧道内设备以及每个定位基站均位于该坐标系内，且隧道内设备在该坐标系下的坐标均已知。利用隧道内设备到至少三个定位基站的距离差，确定出至少三个含有隧道内设备位置坐标的方程，根据该至少三个方程中的任意两个方程确定出隧道内设备的位置坐标，其中，该至少三个定位基站均可以接收到该隧道内设备上的RFID电子标签发射的信号。

示例地，请参考图3，图3是本公开实施例提供的一种确定隧道内设备位置的示意图。如图3所示，以O点为原点建立坐标系，在该坐标系中以3个定位基站为例，该3个定位基站均可以接收到该隧道内设备上的RFID电子标签发射的信号。假设该3个定位基站在该坐标系中的坐标已知且分别为A(x1，y1)、B(x2，y2)、C(x3，y3)，隧道内设备的坐标为D(x，y)，且计算出的定位基站A与定位基站B到隧道内设备D的距离差为a，定位基站C与定位基站B到隧道内设备D的距离差为b，定位基站C与定位基站A到隧道内设备D的距离差为c，因此，可确定出以下距离方程：

其中，x1，y1，x2，y2，x3，y3，a、b、c已知，根据以上三个公式中的任意两个公式，确定出隧道内设备的位置坐标(x，y)。

本公开实施例提供的隧道内设备定位系统，包括：RFID电子标签、定位基站、服务器，其中，RFID电子标签安装在隧道内设备上，用于存储隧道内设备信息，并将包含有该隧道内设备信息的RFID电子标签信号发送给定位基站，该定位基站包括N个，分别设置在隧道内的不同位置处，用于通过无线通讯方式接收RFID电子标签信号，并解析出该隧道内设备信息，将该隧道内设备信息以及接收到该RFID电子标签信号的接收时间发送至与之相连的服务器，服务器根据从每个定位基站接收到的隧道内设备信息以及接收时间，确定出隧道内设备距离每个定位基站的距离差，进而根据该距离差确定出所述隧道内设备的位置。

因此，采用上述技术方案，利用RFID电子标签可以在磁场环境下发射射频信号，与定位基站进行无线通讯的特性，无需建立机械或光学接触，能够实现对安装有RFID电子标签的隧道内设备进行实时定位，此外，RFID电子标签存储空间大，使得RFID电子标签和定位基站之间的通讯信息较为丰富，且通过多个定位基站对隧道内设备进行定位，可提高对隧道内设备的精准定位。

可选地，请参考图4，图4是本公开实施例提供的一种隧道内设备定位系统的另一框图。如图4所示，隧道内设备定位系统10还包括：显示设备14，与服务器13相连，服务器13在确定出隧道内设备的位置时，将该隧道内设备的位置以及隧道内设备信息发送给与之相连的显示设备14，该显示设备14可以设置在隧道内或者隧道外，将该隧道内设备的位置显示出来，便于隧道内或者隧道外的工作人员获知该隧道内设备的位置，进而便于了解隧道内的施工进度。示例地，该显示设备可以是计算机、移动终端等。

可选地，显示设备14可以包括多个，分别设置在隧道内和隧道外，用于在隧道内和隧道外将隧道内设备的位置同步显示出来，便于多个指挥端的工作人员获知该隧道内施工的进度，使得多个指挥端的工作人员及时指挥调度隧道内设备，提高施工效率，缩短施工周期，便于监测和记录。

可选地，请参考图5，图5是本公开实施例提供的一种隧道内设备定位系统的另一框图。如图5所示，隧道内设备定位系统10还包括：存储设备15，用于存储隧道地图，相应地，上述服务器13与该存储设备15相连，服务器13用于在确定出隧道内设备的位置之后，将隧道内设备的位置标记在该隧道内设备施工的隧道地图上；显示设备14通过网络传输线路与服务器13相连，用于显示标记之后的隧道地图，该隧道地图中包含有隧道内设备的位置，便于工作人员准确识别隧道工程内的施工作业轨迹，了解作业地点和进度，进一步实现对各个施工单元进行及时协调、有效指挥调度，降低施工成本，提高施工效率。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (9)

1.一种隧道内设备定位系统，其特征在于，所述系统包括：

RFID电子标签、定位基站、服务器，

所述RFID电子标签安装在隧道内设备上，用于存储隧道内设备信息，并将包含有所述隧道内设备信息的RFID电子标签信号发送给所述定位基站；

所述定位基站包括N个，分别设置在隧道内的不同位置处，用于根据接收到的所述RFID电子标签信号解析出所述隧道内设备信息，并将所述隧道内设备信息以及接收到所述RFID电子标签信号的接收时间发送至所述服务器，其中，N为大于等于3的整数；

所述服务器，与所述定位基站相连，用于根据从每个定位基站接收到的所述隧道内设备信息以及所述接收时间，确定出所述隧道内设备的位置。

2.根据权利要求1所述的隧道内设备定位系统，其特征在于，所述定位基站包括：RFID读写器、第一电源，

所述第一电源与所述RFID读写器相连，用于为所述RFID读写器提供电能；

所述RFID读写器与所述服务器相连，其中，所述RFID读写器包括：第一接收装置、获取装置、解析装置以及第一发送装置；

所述第一接收装置与所述获取装置和所述解析装置分别相连，用于接收所述RFID电子标签信号；

所述获取装置，用于获取所述第一接收装置接收到所述RFID电子标签信号的接收时间；

所述解析装置，用于解析出与所述RFID电子标签信号对应的隧道内设备信息；

所述第一发送装置与所述获取装置和所述解析装置分别相连，用于将所述接收时间和所述隧道内设备信息发送给所述服务器。

3.根据权利要求1所述的隧道内设备定位系统，其特征在于，在所述RFID电子标签为无源标签时，所述定位基站包括：第二发送装置，用于向所述RFID电子标签发送电磁波；

所述RFID电子标签包括：第二接收装置、转换装置以及第三发送装置，

所述第二接收装置，用于接收所述定位基站发送的电磁波；

所述转换装置，与所述第二接收装置相连，用于将接收到的所述电磁波转换成感应电流；

所述第三发送装置，与所述转换装置相连，用于利用所述感应电流提供的电能将所述RFID电子标签信号发送给所述定位基站。

4.根据权利要求1所述的隧道内设备定位系统，其特征在于，在所述RFID电子标签为有源标签时，所述RFID电子标签包括：第二电源，用于为所述RFID电子标签发送所述RFID电子标签信号提供电能。

5.根据权利要求1所述的隧道内设备定位系统，其特征在于，所述系统还包括：

显示设备，与所述服务器相连，用于显示所述服务器确定的所述隧道内设备的位置。

6.根据权利要求5所述的隧道内设备定位系统，其特征在于，所述显示设备设置在隧道内或隧道外。

7.根据权利要求5所述的隧道内设备定位系统，其特征在于，所述显示设备为计算机或移动终端。

8.根据权利要求5所述的隧道内设备定位系统，其特征在于，所述系统还包括：

存储设备，用于存储隧道地图；

所述服务器与所述存储设备相连，用于将所述隧道内设备的位置标记在所述隧道地图上；

所述显示设备，用于显示标记后的隧道地图。

9.根据权利要求1-8任一所述的隧道内设备定位系统，其特征在于，所述RFID电子标签信号为脉冲信号。