專利名稱：基于gps和網(wǎng)站地圖服務器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及采集方法
技術領域：
本發(fā)明涉及為工程施工人員和管理者提供基于GPS和網(wǎng)站地圖服務器 的數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)。本發(fā)明涉及的工程包含但不限于地下管線探測、排水 管道檢測、供水管道測漏、燃氣泄漏檢測、樁基檢測、地質(zhì)勘探。
背景技術：
大多數(shù)工程的施工特點是大范圍多點移動作業(yè)，需要多個人工和設備同 時進行施工。由于作業(yè)數(shù)據(jù)和地理坐標點具有對應關系，以傳統(tǒng)的手工記 錄方式，極容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)和地理坐標點錯位。例如，管線探測得到的深度、 電流數(shù)據(jù)和探測點位有對應關系，施工人員在多個點作業(yè)時，需要記錄數(shù) 據(jù)，傳統(tǒng)的方式是以手工畫圖的方式，記錄探測數(shù)據(jù)和周圍道路，顯著建 筑物、地貌和標志，以此來確定纟笨測^:據(jù)和:深測點位之間的對應關系；又 一個例子，排水管道檢測視頻和被^r測管道也有對應關系，當施工人員在 大范圍移動，完成多點作業(yè)和檢測后，同樣也是采用手工方式，通過畫探 測地點周邊特征圖和人工關聯(lián)視頻和管道的方式來記錄探測視頻和管道的 關系。當作業(yè)范圍大，需在大量作業(yè)點釆集數(shù)據(jù)時，采用人工記錄的方式 難免出現(xiàn)差錯，出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集混亂的情況。而且，數(shù)據(jù)和作業(yè)地點地理位 置之間的對應關系是通過手工繪制作業(yè)點周邊特征進行確認的，這種確認 方式不精確，也不夠直觀，容易發(fā)生混淆。
另外，由于施工范圍大，需要在多個作業(yè)點之間流動，施工過程中管理 者并不能跟蹤全部的作業(yè)過程，因此施工者不能確保所有數(shù)據(jù)都是真實而 且正確的。由于傳統(tǒng)的手工記錄數(shù)據(jù)方式，缺乏對數(shù)據(jù)有效性的驗證，因 此對錯誤和造々i的數(shù)據(jù)，沒有辦法鑒別數(shù)據(jù)的真?zhèn)魏驼_性。由于缺乏作 業(yè)過程監(jiān)控手段和數(shù)據(jù)鑒別技術的支持，施工單位和管理者可能需要承擔 錯誤和造假數(shù)據(jù)帶來的后果。
發(fā)明內(nèi)容
基于GPS和網(wǎng)站地圖服務器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及方法，通過本發(fā)明方便直觀 地瀏覽、管理、查詢lt據(jù)。
一種基于GPS和網(wǎng)站地圖服務器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括紅盒子設備、 網(wǎng)站地圖服務器、終端設備，其特征在于紅盒子設備通過無線通信鏈路
接入Internet再與網(wǎng)站地圖服務器相連，終端設備通過Internet與網(wǎng)站 地圖服務器相連。
本系統(tǒng)至少一個紅盒子設備，這里所指的紅盒子相對應于飛機的黑匣 子，是一個記錄施工數(shù)據(jù)和施工過程信息的設備，具體的來說，是一個集 GPS接收機、無線通信模塊以及數(shù)據(jù)采集模塊的集合體，紅盒子的組成部 分包括
(1) 紅盒子至少包含一個GPS接收單元，GPS接收單元內(nèi)置于紅盒子 內(nèi)，且GPS接收單元配置為接收來自不同GPS衛(wèi)星的至少3個不同的GPS 信號，并確定GPS信號中的經(jīng)度坐標、綿度坐標和GPS時間作為探測點的 時間、位置信息。該信息用于確定探測事件在地理坐標和時間四維空間中 的唯一性；
(2) 紅盒子至少包含一個無線通信模塊，無線通信模塊具有接入 internet網(wǎng)絡的能力，提供用于發(fā)送數(shù)據(jù)的通信鏈路。當施工人員確認發(fā) 送數(shù)據(jù)后，無線通信模塊將包含時間和GPS坐標、以及探測數(shù)據(jù)或探測數(shù) 據(jù)編碼內(nèi)容的組合組合數(shù)據(jù)以GPRS、 WC畫A、 CDMA、 WI函AX、 WIFI、 TDSCDMA 信號中的一種發(fā)送到網(wǎng)站地圖服務器上，所述的探測數(shù)據(jù)為探測儀器采集 的作業(yè)數(shù)據(jù)，探測數(shù)據(jù)編碼為采用編碼方式表示的探測數(shù)據(jù)，探測儀器在 施工現(xiàn)場；
(3 )紅盒子至少包含一個數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)置在紅盒 子內(nèi)，施工人員在施工過程中將采集到的探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼采集到 數(shù)據(jù)采集模塊中，數(shù)據(jù)采集模塊將探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼和時間、GPS 經(jīng)度坐標、GPS煒度坐標組合成一組組合數(shù)據(jù)，通過通信鏈路發(fā)送到網(wǎng)站 地圖服務器上。該組數(shù)據(jù)用于確定探測數(shù)據(jù)在四維空間中的唯一性。
至少一臺網(wǎng)站地圖服務器，接入Internet網(wǎng)絡，網(wǎng)站地圖服務器接收 到紅盒子發(fā)送的組合數(shù)據(jù)，并對收到的組合數(shù)據(jù)進行分析，建立起探測數(shù) 據(jù)和時間、空間的對應關系。網(wǎng)站地圖服務器提供了如下接口
(1) 網(wǎng)站地圖服務器提供電子地圖接口，電子地圖的配置為提供多 個分辨級別的衛(wèi)星圖，以及多個分辨級別的測繪地圖，測繪地圖上提供地 名標注，便于施工人員和管理者辨認探測數(shù)據(jù)的地理方位，施工人員和管 理者可通過輸入設備調(diào)整地圖的分辨級別，用于控制電子地圖的可見范圍。
(2) 網(wǎng)站地圖服務器提供施工人員工作軌跡實時監(jiān)控接口。網(wǎng)站地圖 服務器可實時接收紅盒子發(fā)送的GPS坐標信息，并以此定位施工人員所處 地理位置，確認施工人員是否按照管理者的設定的任務進行作業(yè)。
(3) 網(wǎng)站地圖服務器提供探測數(shù)據(jù)的標注接口，根據(jù)組合數(shù)據(jù)中的經(jīng) 度坐標、煒度坐標，配合電子地圖，將探測數(shù)據(jù)標注到電子地圖上。并且
網(wǎng)站地圖服務器還給施工人員和管理者提供按時間、按數(shù)據(jù)類型查詢的接 口，當用戶提交條件查詢后，網(wǎng)站地圖服務呈現(xiàn)滿足條件的數(shù)據(jù)，并將滿 足條件的數(shù)據(jù)在電子地圖上標注出來。電子地圖上的數(shù)據(jù)標注，包含了時
間、GPS坐標、探測數(shù)據(jù)內(nèi)容，施工人員和管理者可以直觀、快速了解某
個探測數(shù)據(jù)的內(nèi)容以及它對應的地理坐標點。電子地圖上標注的數(shù)據(jù)中， 不同的數(shù)據(jù)類型采用不同的地標，因此不同類型的數(shù)據(jù)在地圖上有不 同的視覺特性。視覺特性的圖標為以地標的不同顏色、不同形狀、不 同圖案以及不同大小代表了不同含義的探測數(shù)據(jù)和作業(yè)事件。
(4)網(wǎng)站地圖服務器還提供工作軌跡回放的接口，可根據(jù)探測事件發(fā) 生的時間先后順序，在電子地圖上以動畫地形式展現(xiàn)特定時間內(nèi)的作業(yè)軌跡。
本發(fā)明的系統(tǒng)還至少包括一 臺用于地圖瀏覽的終端設備，接入 internet網(wǎng)絡。施工人員或者管理者通過瀏覽器訪問網(wǎng)站地圖服務器，獲 取網(wǎng)站地圖服務器提供的電子地圖、作業(yè)過程實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)標注以及軌 跡回放接口 。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，基于GPS和網(wǎng)站地圖服務器的數(shù)據(jù)采集方法， 按以下步驟進行(1)由施工人員隨身攜帶的紅盒子設備的GPS接收單元 接收來自不同GPS衛(wèi)星的至少3個不同的GPS信號，并確定GPS信號中的 經(jīng)度坐標、煒度坐標和GPS時間作為作業(yè)點的時間、位置信息；位置信息 就是GPS信號中的經(jīng)度坐標、煒度坐標，紅盒子的數(shù)據(jù)采集模塊在施工過 程中將采集到的探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼和時間、GPS經(jīng)度坐標、煒度坐 標組合成一組數(shù)據(jù)，通過無線通信模塊發(fā)送到網(wǎng)站地圖服務器上；(2)網(wǎng) 站地圖服務器接入Internet,實時接收紅盒子發(fā)送的組合數(shù)據(jù)，分析并建 立起探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼和時間、空間的對應關系，網(wǎng)站地圖服務器 提供多分辨級別電子地圖和用于確定探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼、事件唯一 性的服務接口； ( 3)用戶通過終端設備接入到Internet,通過網(wǎng)站地圖服 務器提供的多分辨級別電子地圖和用于確定探測數(shù)據(jù)、事件唯一性的服務 接口訪問網(wǎng)站地圖服務器，控制電子地圖顯示范圍，實時動態(tài)監(jiān)控作業(yè)軌 跡，瀏覽電子地圖上具有不同視覺特性的數(shù)據(jù)標注。
該方法還包括當施工現(xiàn)場不能把所有探測數(shù)據(jù)通過無線鏈路發(fā)送到 網(wǎng)站地圖服務器時，施工人員將施工過程中的作業(yè)時間、位置信息、探測 數(shù)據(jù)編碼組合起來，發(fā)送到網(wǎng)站地圖服務器，并通過訪問網(wǎng)站地圖服務器， 獲取包含探測數(shù)據(jù)編碼的組合數(shù)據(jù)，根據(jù)所述的探測數(shù)據(jù)編碼還原探測數(shù) 據(jù)和作業(yè)時間、作業(yè)位置的對應關系，建立探測數(shù)據(jù)和時間、GPS坐標的 ;晴確對應關系。
本發(fā)明由所述內(nèi)置于紅盒子的GPS接收單元接收來自于不同GPS衛(wèi)星 的至少3個不同GPS信號，并取GPS時間和GPS經(jīng)緯度坐標確定作為探測 作業(yè)的時間、位置信息，以此方法來標識該探測事件和探測數(shù)據(jù)在四維空 間的唯一性；通過內(nèi)置于紅盒子的數(shù)據(jù)采集模塊，施工人員在施工現(xiàn)場， 紅盒子的數(shù)據(jù)采集模塊將探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼和GPS時間、GPS坐標 組合起來，并以完整的一組組合數(shù)據(jù)通過無線通訊單元發(fā)送到網(wǎng)站地圖服 務器，在網(wǎng)站地圖服務器上實時記錄現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)和該數(shù)據(jù)對應的時間、 GPS坐標，建立探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼和時間、GPS坐標的精確對應關系。
本發(fā)明還在網(wǎng)站地圖服務器上提供.-
(1)多種分辨級別的電子地圖服務，包含衛(wèi)星圖片和帶有地理名稱標 注的測繪地圖服務，以及；
(2 )根據(jù)紅盒子發(fā)送的實時組合數(shù)據(jù)，以此定位施工人員所處地理位 置，實時監(jiān)控作業(yè)軌跡，以及；
(3 )將現(xiàn)場發(fā)回的探測數(shù)據(jù)在電子地圖上以不同圖標標注，點擊圖標 將展開圖標內(nèi)容，不同的數(shù)據(jù)類型具有不同的視覺特性，以及；
(4 )以時間先后順序在電子地圖上展現(xiàn)特定時間內(nèi)的作業(yè)軌跡。 通過本發(fā)明方便直觀地瀏覽、管理、查詢數(shù)據(jù)。
圖1為本發(fā)明的方框圖。
圖2本發(fā)明的第一種實施例紅盒子設備的方框圖。 圖3本發(fā)明的第二種實施例的紅盒子系統(tǒng)方框圖。 圖4本發(fā)明的實時監(jiān)控和軌跡回放地圖服務示意圖。 圖5本發(fā)明的數(shù)據(jù)標注地圖服務示意圖。
具體實施方式
下面將參考
本發(fā)明的不同實施例。
參照圖1，出示了本發(fā)明的基于GPS技術和網(wǎng)站地圖服務器的監(jiān)控和 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本發(fā)明的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括至紅盒子11、通信鏈路 12、網(wǎng)站地圖服務器14、終端設備15,多個全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星100， 每個衛(wèi)星都輸出GPS信號10,紅盒子接收到GPS信號后，結合探測數(shù)據(jù)或 探測數(shù)據(jù)編碼，將組合數(shù)據(jù)打成包通過無線通信鏈路12 、 Internet網(wǎng)絡 13發(fā)到網(wǎng)站地圖服務器14，用戶利用終端設備15,通過Internet網(wǎng)絡13 訪問網(wǎng)站地圖服務器，得到作業(yè)信息以及探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼。
參照圖2,出示了本發(fā)明的第一種實施例中紅盒子的組成。第一種實 施例中紅盒子包括了 GPS接收單元16、數(shù)據(jù)采集模塊18、以及無線通信模 塊19和無線鏈路20。 GPS接收單元、數(shù)據(jù)采集模塊以及無線通信模塊都可
以從市場購買得到，參照圖1,多個GPS衛(wèi)星IOO輸出各自的GPS信號10， 圖2中的GPS接收單元16從獲取的3個以上的GPS信號中提取當前GPS坐 標，包含GPS經(jīng)度坐標、GPS緯度坐標、以及GPS時間，同時，施工儀器 通過USB口、串口、藍牙中的一種，將探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼傳送到數(shù) 據(jù)采集模塊18,數(shù)據(jù)采集模塊18將GPS數(shù)據(jù)和探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼 組合起來打成包，利用無線通信模塊19通過無線通信鏈路20發(fā)送到網(wǎng)站 地圖服務器。本實施例中的無線通信鏈路20，可能是GPRS，也可以是CDMA， 或者是WIFI，無線通信鏈路20的選擇，需根據(jù)實施地理范圍內(nèi)無線通信 信號的覆蓋范圍來確定。
參照圖3，出示了本發(fā)明的第二種實施例中紅盒子的組成。第二種實 施例中紅盒子包括了 GPS接收單元16、數(shù)據(jù)采集模塊18、以及無線通信模 塊19和無線鏈路20，多個GPS衛(wèi)星IOO輸出各自的GPS信號10， GPS接 收單元16從獲取的3個以上的GPS信號中提取當前GPS坐標，包含GPS經(jīng) 度坐標、GPS煒度坐標以及GPS時間，同時，用戶通過手動錄入現(xiàn)場探測 數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼，用戶確認之后，數(shù)據(jù)采集模塊18將GPS數(shù)據(jù)和探測 數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼組合起來打成包，利用無線通信模塊19通過無線通信 鏈路20發(fā)送到網(wǎng)站地圖服務器。第二實施例中紅盒子的探測數(shù)據(jù)或探測數(shù) 據(jù)編碼由人工錄入，不通過硬件電路直接從作業(yè)設備上獲取。
參照圖4，出示了本發(fā)明的實時監(jiān)控和軌跡回放地圖服務示意圖，本
發(fā)明的所有實施例都具有實時監(jiān)控和軌跡回放的地圖服務功能。參照圖1， 用戶利用網(wǎng)絡終端i殳備15通過Internet網(wǎng)絡13，訪問網(wǎng)站地圖服務器， 在服務頁面中輸入帳號和密碼后，可以獲取實時監(jiān)控和軌跡回放的服務。 參照圖4，施工人員200的狀態(tài)在電子地圖中以信息框201的形式顯示出 來，用戶在電子地圖上可直觀察看。累積的實時狀態(tài)信息都保存在網(wǎng)站地 圖服務器上，用戶在服務頁面中輸入時間范圍，可查詢到在特定時間范圍 內(nèi)某個施工人員的工作軌跡，在電子地圖上，工作軌跡以動畫的形式描述。 參照圖5，出示了本發(fā)明的數(shù)據(jù)標注地圖服務示意圖，本發(fā)明的所有 實施例都具有數(shù)據(jù)標注的地圖服務功能。參照圖1,用戶利用網(wǎng)絡終端設 備15通過Internet網(wǎng)絡13，訪問網(wǎng)站地圖服務器，在服務頁面中輸入帳 號和密碼后，可以獲取數(shù)據(jù)標注的服務。參照圖4中，數(shù)據(jù)203以各種不 同的圖標來表示，每個數(shù)據(jù)203都有一個隱藏的信息框201,當用戶點擊 圖標后，該數(shù)據(jù)所有詳細的信息都在信息框列出來。不同圖標表示不同數(shù) 據(jù)類型的方式，具有較明顯的視覺特性，可直觀表達數(shù)據(jù)類型。
權利要求
1.一種基于GPS和網(wǎng)站地圖服務器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括紅盒子設備、網(wǎng)站地圖服務器、終端設備，其特征在于紅盒子設備通過無線通信鏈路接入Internet再與網(wǎng)站地圖服務器相連，終端設備通過Internet與網(wǎng)站地圖服務器相連。
2、 根據(jù)權利要求1所述的基于GPS和網(wǎng)站地圖服務器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 其特征在于所述的紅盒子設備，包含至少一個GPS接收單元、 一個無線 通信模塊、 一個數(shù)據(jù)采集模塊，GPS接收單元接收來自不同GPS衛(wèi)星的至 少3個不同的GPS信號，并以此作為作業(yè)點的時間、位置信息；數(shù)據(jù)采集 模塊在施工過程中將采集到的探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼和時間、GPS經(jīng)度 坐標、煒度坐標組合成一組組合數(shù)據(jù)，通過無線通信模塊發(fā)送到網(wǎng)站地圖 服務器上。
3、 根據(jù)權利要求1所述的的基于GPS和網(wǎng)站地圖服務器的數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)，其特征在于所述的網(wǎng)站地圖服務器，接收并分析紅盒子設備發(fā)送的 組合數(shù)據(jù)，建立起探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼、時間、位置的對應關系。
4、 根據(jù)權利要求1所述的基于GPS和網(wǎng)站地圖服務器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 其特征在于所述的網(wǎng)站地圖服務器，累積記錄紅盒子發(fā)送的組合數(shù)據(jù)， 以動畫的方式描述紅盒子作業(yè)軌跡和作業(yè)狀態(tài)，動畫顯示以時間為順序， 圖標最開始顯示在時間的開始點位置，隨著時間的推移，圖標移動到時間 對應的地點上。
5、 根據(jù)權利要求1所述的基于GPS和網(wǎng)站地圖服務器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 其特征在于所述的網(wǎng)站地圖服務器，記錄并分析紅盒子發(fā)送的組合數(shù)據(jù)， 在電子地圖上以不同視覺特性的圖標，分類將數(shù)據(jù)標注在電子地圖上。
6、 基于GPS和網(wǎng)站地圖服務器的數(shù)據(jù)采集方法，按以下步驟進行(1) 由施工人員隨身攜帶的紅盒子設備的GPS接收單元接收來自不同GPS衛(wèi)星 的至少3個不同的GPS信號，并確定GPS信號中的經(jīng)度坐標、煒度坐標和 GPS時間作為作業(yè)點的時間、位置信息；紅盒子的數(shù)據(jù)采集模塊在施工過 程中將采集到的探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼和時間、GPS經(jīng)度坐標、GPS綽度 坐標、組合成一組組合數(shù)據(jù)，通過無線通信模塊發(fā)送到網(wǎng)站地圖服務器上； 所述的探測數(shù)據(jù)為探測儀器采集的作業(yè)數(shù)據(jù)，探測數(shù)據(jù)編碼為采用編碼方 式表示的探測數(shù)據(jù)；(2)網(wǎng)站地圖服務器接入Internet,實時接收紅盒子 發(fā)送的組合數(shù)據(jù)，分析并建立起探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼和時間、空間的 對應關系，網(wǎng)站地圖服務器提供多分辨級別電子地圖和用于確定探測數(shù)據(jù) 或探測數(shù)據(jù)編碼、事件唯一性的服務接口； ( 3 )用戶通過終端設備接入到 Internet,通過網(wǎng)站地圖服務器提供的多分辨級別電子地圖和用于確定探 測數(shù)據(jù)、事件唯一性的服務接口訪問網(wǎng)站地圖服務器，控制電子地圖顯示 范圍，實時動態(tài)監(jiān)控作業(yè)軌跡，瀏覽電子地圖上不同視覺特性的數(shù)據(jù)標注。 7、根據(jù)權利要求6所述的基于GPS和網(wǎng)站地圖服務器的數(shù)據(jù)采集方法， 其特征在于當探測數(shù)據(jù)不能發(fā)送到服務器時，以探測數(shù)據(jù)編碼發(fā)送到網(wǎng) 站地圖服務器，用戶訪問網(wǎng)站地圖服務器，獲取包含探測數(shù)據(jù)編碼的組合 數(shù)據(jù)，根據(jù)所述的探測數(shù)據(jù)編碼還原探測數(shù)據(jù)和作業(yè)時間、作業(yè)位置的對 應關系。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于GPS和網(wǎng)站地圖服務器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括紅盒子設備、網(wǎng)站地圖服務器、終端設備，紅盒子設備通過無線通信鏈路接入Internet與網(wǎng)站地圖服務器相連，終端設備通過Internet與網(wǎng)站地圖服務器相連；該方法通過由現(xiàn)場施工人員攜帶的紅盒子從GPS衛(wèi)星接收GPS信號，并確定施工者的位置信息，將采集探測數(shù)據(jù)或探測數(shù)據(jù)編碼及時間、位置信息組合成組合數(shù)據(jù)，通過無線通信鏈路發(fā)送到網(wǎng)站地圖服務器，網(wǎng)站地圖服務器提供包含衛(wèi)星圖片、地理標注的電子地圖服務、工作軌跡監(jiān)控和回放、數(shù)據(jù)標注接口，用戶通過終端設備連接Internet，可以實時動態(tài)監(jiān)控作業(yè)軌跡，瀏覽電子地圖上具有不同視覺特性的數(shù)據(jù)標注，方便直觀地瀏覽、管理、查詢數(shù)據(jù)。
文檔編號H04L29/08GK101369012SQ200810197240
公開日2009年2月18日 申請日期2008年10月14日 優(yōu)先權日2008年10月14日
發(fā)明者馮成會, 波 方, 王永濤 申請人:武漢中儀物探科技有限公司