本發(fā)明涉及一種用于熱網(wǎng)運(yùn)檢人員的智能微慣導(dǎo)三維定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

實(shí)現(xiàn)三維定位的方法很多種，常見的有基于光學(xué)原理的方法，通過(guò)雙或單個(gè)攝像頭獲取三維定位信息；有基于磁性原理的方法，通過(guò)被測(cè)物發(fā)出的磁場(chǎng)由磁性感應(yīng)器感應(yīng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度和磁場(chǎng)的偏角來(lái)確定被測(cè)物的位置；有基于聲學(xué)原理的方法，使用高頻聲音通過(guò)三角形法測(cè)量被測(cè)物的三維位置；還有就是微慣導(dǎo)法，利用陀螺儀技術(shù)確定物體的三維定位。其各有各自適合的應(yīng)用范圍和優(yōu)勢(shì)，但也存在一些不足，如光學(xué)原理的三維定位方法可定位范圍小、對(duì)光線和光路敏感、圖像處理算法不是很有效等；磁性原理的三維定位方法易于被周圍磁性物干擾測(cè)試定位；聲學(xué)原理的三維定位方法可能會(huì)被周圍物反射波影響測(cè)量，且只能有一個(gè)聲源；微慣導(dǎo)三維定位法誤差會(huì)隨時(shí)間逐步增加，需要進(jìn)行誤差修正?？梢?，雖然三維定位的方法很多，但卻只能各自應(yīng)用于適合的范圍。對(duì)于某些特殊的場(chǎng)合環(huán)境并不適用，如熱網(wǎng)熱源的運(yùn)檢工作人員定位，由于環(huán)境存在多聲源、系統(tǒng)復(fù)雜、光線差、磁場(chǎng)干擾等情況，同時(shí)又要求定位誤差小等。

本發(fā)明提出了一種用于熱網(wǎng)運(yùn)檢人員的智能微慣導(dǎo)三維定位系統(tǒng)，采用了PDMS三維建模技術(shù)與微慣導(dǎo)定位技術(shù)的無(wú)縫融合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)檢人員三維定位和軌跡模擬、可視化直觀指揮調(diào)度、建筑三維展示及高危險(xiǎn)區(qū)提醒功能。

目前，利用微慣導(dǎo)三維定位的相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用很多，主要相關(guān)成果有：(1)一種基于三維多點(diǎn)無(wú)線與微慣導(dǎo)的室內(nèi)定位系統(tǒng)、方法(專利號(hào)：201210385728.1)，該發(fā)明針對(duì)室內(nèi)較多的定位技術(shù)為單獨(dú)的無(wú)線射頻三角定位技術(shù)或單獨(dú)的慣性導(dǎo)航傳感器均存在誤差較大而提出了一種定位精度高的基于三維多點(diǎn)無(wú)線與微慣導(dǎo)的室內(nèi)定位系統(tǒng)、方法及室內(nèi)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括定標(biāo)裝置和感測(cè)裝置，定標(biāo)裝置包括至少三個(gè)第一無(wú)線收發(fā)單元，用于每隔預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)射一次信號(hào)；感測(cè)裝置包括慣性傳感單元，用于感測(cè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，及第二無(wú)線收發(fā)單元用于接收到每個(gè)第一無(wú)線收發(fā)單元所發(fā)射信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生一響應(yīng)信號(hào)。根據(jù)微慣性傳感單元感測(cè)目標(biāo)物的第一坐標(biāo)空間和響應(yīng)信號(hào)計(jì)算的第二空間坐標(biāo)的融合處理來(lái)確定最終室內(nèi)空間坐標(biāo)定位。(2)一種現(xiàn)場(chǎng)人員三維定位導(dǎo)航系統(tǒng)(專利號(hào)：201310645196.8)，該發(fā)明是基于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)對(duì)實(shí)施執(zhí)行任務(wù)的消防隊(duì)員進(jìn)行準(zhǔn)確追蹤定位，便于指揮中心了解任務(wù)現(xiàn)場(chǎng)，有效的作出相應(yīng)的部署方案，彌補(bǔ)了GPS定位的缺陷。其三維展示平臺(tái)是谷歌地圖形成的三維模型，嵌入慣性導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的三維定位導(dǎo)航，是一種消防員火警現(xiàn)場(chǎng)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由人員位置定位識(shí)別標(biāo)簽、位置數(shù)據(jù)傳輸模塊和三維展示平臺(tái)組成。(3)微慣性測(cè)量裝置(專利號(hào)：201210240106.X)，該發(fā)明提出了一種微慣性測(cè)量裝置，可用于測(cè)量微小飛行器高動(dòng)態(tài)、大過(guò)載運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，計(jì)算出微小飛行器的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡。該測(cè)量裝置主要由殼體、頂蓋、主電路板、微慣性測(cè)量組合組成。其中殼體和頂蓋限定出腔室，主電路 板和微慣導(dǎo)測(cè)量組合設(shè)置其內(nèi)，且相互連接。微慣導(dǎo)測(cè)量組合包括三軸微機(jī)械陀螺儀、三軸微機(jī)械加速度計(jì)和三軸磁強(qiáng)計(jì)、第一和第二雙軸微機(jī)械加速度計(jì)。

以上微慣導(dǎo)三維定位的相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用，雖各有其優(yōu)勢(shì)和方案可行性，但卻只能各自應(yīng)用于適合的范圍。對(duì)于某些特殊的場(chǎng)合環(huán)境并不適用，如熱網(wǎng)熱源的運(yùn)檢工作人員定位，由于環(huán)境存在多聲源、系統(tǒng)復(fù)雜、光線差、磁場(chǎng)干擾等情況，同時(shí)又要求定位誤差小等。

目前，公司熱源龐大系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理工作仍是運(yùn)行管理人員的難題，尤其是對(duì)運(yùn)檢人員的管理工作。由于運(yùn)檢人員較多，管理方面存在一定難度，很容易產(chǎn)生管理漏洞。同時(shí)，熱源廠(天然氣熱源廠)本身也是易燃易爆、且高溫地帶，很容易發(fā)生危險(xiǎn)，造成不可挽回的損失和后果。針對(duì)此問題，本發(fā)明提出了一種用于熱網(wǎng)運(yùn)檢人員的智能微慣導(dǎo)三維定位系統(tǒng)，采用了PDMS三維建模技術(shù)與微慣導(dǎo)定位技術(shù)的無(wú)縫融合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)檢人員三維定位和軌跡模擬、可視化直觀指揮調(diào)度、建筑三維展示及高危險(xiǎn)區(qū)提醒功能，有效的解決了運(yùn)檢人員及其他人員的管理工作，減少管理者的負(fù)擔(dān)，減少管理和安全意外發(fā)生，保障工人的安全，避免因意外給供熱公司帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，提高工廠的名譽(yù)，為公司帶來(lái)更大的效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明專利的目的在于提供一種用于熱網(wǎng)運(yùn)檢人員的智能微慣導(dǎo)三維定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括定位終端(1)，手持終端(2)，智能報(bào)警系統(tǒng)(3)，接收終端(4)和監(jiān)管終端(5)，所述定位終端(1)， 手持終端(2)可由運(yùn)檢人員佩戴；

所述定位終端(1)內(nèi)置有內(nèi)置慣性導(dǎo)航模塊，該慣性導(dǎo)航模塊可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前運(yùn)檢人員的移動(dòng)位移距離、方向角所在高度以及傾角等各種姿態(tài)參數(shù)，通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊輸出位置相關(guān)坐標(biāo)參數(shù)，再使其與PDMS三維建筑模型的坐標(biāo)x，y，z重合，通過(guò)運(yùn)檢人員時(shí)刻位置的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精準(zhǔn)定位；

經(jīng)過(guò)定位后將把目標(biāo)定位信息由接收終端(4)傳輸至監(jiān)管終端(5)，并在在三維展示平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)人員行走軌跡實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬，每個(gè)的人員行走的軌跡采用一種顏色表現(xiàn)，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控人員的位置；

所述PDMS三維建筑模型內(nèi)設(shè)置危險(xiǎn)區(qū)范圍，該范圍與智能報(bào)警系統(tǒng)(3)對(duì)接，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)有工作人員進(jìn)入危險(xiǎn)范圍時(shí)智能報(bào)警系統(tǒng)發(fā)射出報(bào)警信號(hào)給接收終端，再轉(zhuǎn)至運(yùn)檢人員的手持終端(2)語(yǔ)音提醒。

2、如權(quán)力要求1所述的一種用于熱網(wǎng)運(yùn)檢人員的智能微慣導(dǎo)三維定位系統(tǒng)，其特征在于所述手持終端(2)內(nèi)置有內(nèi)置ARM芯片三防智能機(jī)

3、如權(quán)力要求1所述的一種用于熱網(wǎng)運(yùn)檢人員的智能微慣導(dǎo)三維定位系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)管終端(5)具有三維展示平臺(tái)，所述監(jiān)管終端(5)可以發(fā)射命令信息通過(guò)接收終端傳輸至手持終端的運(yùn)行人員。

有益效果：

本專利是針對(duì)目前熱網(wǎng)熱源龐大系統(tǒng)運(yùn)行管理工作難、工作場(chǎng)合 易燃易爆且高溫，容易發(fā)生危險(xiǎn)而造成嚴(yán)重?fù)p失和后果，而提出了一種用于熱網(wǎng)運(yùn)檢人員的智能微慣導(dǎo)三維定位系統(tǒng)，采用了PDMS三維建模技術(shù)與微慣導(dǎo)定位技術(shù)的無(wú)縫融合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)檢人員三維定位和軌跡模擬、可視化直觀指揮調(diào)度、建筑三維展示及高危險(xiǎn)區(qū)提醒功能。通過(guò)三維展示平臺(tái)，管理人員可時(shí)刻對(duì)熱網(wǎng)運(yùn)檢人員工作進(jìn)行了解、指揮調(diào)度，并且當(dāng)運(yùn)檢人員接近危險(xiǎn)物或危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，平臺(tái)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)給工作人員，提醒工作人員而減少事故發(fā)生。其系統(tǒng)組成為:

定位終端、手持終端、接收終端、監(jiān)管終端、報(bào)警提醒系統(tǒng)及PDMS三維模型。其中，定位終端內(nèi)置慣性導(dǎo)航模塊，以鞋墊的形式進(jìn)行佩戴，負(fù)責(zé)定位數(shù)據(jù)的初次采集與處理；手持終端為內(nèi)置ARM芯片與Android系統(tǒng)的三防智能手機(jī)，支持400-480Mhz數(shù)據(jù)傳輸，支持藍(lán)牙數(shù)據(jù)透?jìng)?，支持WiFi通信。具有各種數(shù)據(jù)(定位數(shù)據(jù)是其一種)的接收、處理、轉(zhuǎn)發(fā)功能；接收終端主要設(shè)備為“無(wú)線數(shù)傳接受模塊”，該模塊和數(shù)據(jù)終端中的“無(wú)線數(shù)傳發(fā)送模塊”是相對(duì)應(yīng)的，主要用于接收和發(fā)送模塊傳送過(guò)來(lái)的各種重要數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存儲(chǔ)和分析；監(jiān)管終端即為三維展示平臺(tái)，負(fù)責(zé)全面的信息展現(xiàn)，把收集到的各種數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理，以圖片、動(dòng)畫、聲音等多種方式呈現(xiàn)運(yùn)檢人員各種具體參數(shù)，管理人員可時(shí)刻對(duì)熱網(wǎng)運(yùn)檢人員工作進(jìn)行了解、指揮調(diào)度；報(bào)警提醒系統(tǒng)是在精確定位的基礎(chǔ)上，根據(jù)三維建模中危險(xiǎn)物或危險(xiǎn)區(qū)在監(jiān)管終端設(shè)置系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)射報(bào)警信號(hào)的功能，即工作人員或其他人進(jìn)入該區(qū)域，則自動(dòng)提醒報(bào)警；PDMS三維模型是按全比例進(jìn)行建模的，通過(guò)與定位終端即慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的無(wú)縫融合，即人員位置的確定 取決于所經(jīng)過(guò)的坐標(biāo)軌跡，避免了位置誤差隨時(shí)間增加的問題，使得三維定位精確高。這些系統(tǒng)組合即可實(shí)現(xiàn)對(duì)熱網(wǎng)熱源運(yùn)檢人員三維定位和軌跡模擬、可視化直觀指揮調(diào)度、建筑三維展示及高危險(xiǎn)區(qū)提醒功能。

附圖說(shuō)明

圖1為本專利的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖所示首先，運(yùn)檢人員通過(guò)所佩戴的定位終端內(nèi)置的慣性導(dǎo)航模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前運(yùn)檢人員(識(shí)別標(biāo)簽)移動(dòng)位移距離、方向角所在高度以及傾角各種姿態(tài)參數(shù)，通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊輸出位置相關(guān)坐標(biāo)參數(shù)，再使其與PDMS三維建筑模型的坐標(biāo)x，y，z重合，通過(guò)運(yùn)檢人員時(shí)刻位置的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精準(zhǔn)定位。然后，把目標(biāo)定位信息由接收終端傳輸至監(jiān)管終端，在三維展示平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)人員行走軌跡實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬，每個(gè)的人員行走的軌跡采用一種顏色表現(xiàn)，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控人員的位置。同時(shí)，在對(duì)目標(biāo)精準(zhǔn)定位的基礎(chǔ)上，在PDMS三維建筑模型內(nèi)設(shè)置廠區(qū)內(nèi)外的危險(xiǎn)區(qū)范圍，把相關(guān)信息與智能報(bào)警系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)當(dāng)有工作人員進(jìn)入危險(xiǎn)范圍時(shí)智能報(bào)警系統(tǒng)發(fā)射出報(bào)警信號(hào)給接收終端，再轉(zhuǎn)至運(yùn)檢人員的手持終端語(yǔ)音提醒。最后，管理人員通過(guò)監(jiān)管終端了解各運(yùn)檢人員相關(guān)信息、位置的情況下，可以實(shí)現(xiàn)可視化直觀指揮調(diào)度，分配臨時(shí)巡檢路線或臨時(shí)其他工作。

應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范 圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。