一種用于地下管線定位的定位設(shè)備及定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地下管線精確定位方法，特別是涉及一種結(jié)合載波相位差分和地理信息系統(tǒng)以及電子標(biāo)識(shí)器的城市地下管線定位設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前由于城市管線管理缺失，各類地下管線檔案原始數(shù)據(jù)定位不準(zhǔn)確，缺少有效的手段來對(duì)管線路由信息和屬性信息進(jìn)行有效的定位和標(biāo)識(shí)，大多數(shù)地下管線圖是以地面上建筑物作為參照物來定位管線。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，大部分道路和管線需要新建或改建，依照竣工圖紙會(huì)大大影響對(duì)管道的精確定位。其次，由于市政管網(wǎng)中供水、電力、通信、燃?xì)獾雀鞣N材質(zhì)和屬性的管道往往擁擠在一起，從而很難確認(rèn)某種管線的位置和類型，使得“挖爆管”和誤開挖事故時(shí)常發(fā)生。因此，準(zhǔn)確定位地下管線位置的方法對(duì)于城市管線管理是迫切需要的。
[0003]目前，還沒有一種特別有效的在各種環(huán)境下都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地下管線的精確定位，目前已有的管線定位手段，大多是采用物探的方法或者是單獨(dú)應(yīng)用地下電子標(biāo)識(shí)的方法，還有就是單獨(dú)應(yīng)用導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)載波相位差分技術(shù)實(shí)施定位的方法。然而這些方法都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，其中物探法屬于專業(yè)應(yīng)用，不直觀、效率低，往往在管線最初定位時(shí)和沒有相應(yīng)區(qū)域的管線資料時(shí)才采用這種方法。利用地下電子標(biāo)識(shí)器或應(yīng)用載波相位差分技術(shù)來對(duì)管線進(jìn)行定位，都是之前已完成管線物探的前提下，通過安裝地下電子標(biāo)識(shí)器獲取管線的精確位置或通過載波相位差分技術(shù)獲取自身的精確位置進(jìn)而對(duì)管線進(jìn)行定位的。地下電子標(biāo)識(shí)最大的優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，通過標(biāo)識(shí)閱讀器讀取電子標(biāo)識(shí)信號(hào)，定位電子標(biāo)識(shí)位置進(jìn)而定位地下管線位置。然而利用電子標(biāo)識(shí)就是定位點(diǎn)是離散的，只能對(duì)地下管線關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行定位，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)任意點(diǎn)進(jìn)行定位，而且由于電子標(biāo)識(shí)本身造價(jià)和埋設(shè)施工等造價(jià)，成本較高。若利用導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)載波相位差分技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)地下管線定位，使用非常方便而且成本相對(duì)較低，只需要安裝一個(gè)定位基準(zhǔn)站，就可實(shí)現(xiàn)在其周圍30平方公里范圍內(nèi)對(duì)移動(dòng)站信號(hào)進(jìn)行差分，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)管線的精確定位。然而對(duì)衛(wèi)星信號(hào)實(shí)施差分，需要能夠?qū)崟r(shí)接受到衛(wèi)星信號(hào)，但是衛(wèi)星信號(hào)時(shí)常會(huì)受到天氣和周圍建筑的影響，因此應(yīng)用載波相位差分技術(shù)進(jìn)行管線定位會(huì)受到使用環(huán)境的影響。若將兩種方式相結(jié)合的定位方法，就可以提高對(duì)管線定位的環(huán)境適應(yīng)性，而且能夠?qū)芫€任意點(diǎn)進(jìn)行定位，而且建設(shè)成本也不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)合載波相位差分和地理信息系統(tǒng)以及電子標(biāo)識(shí)器的地下管線定位設(shè)備和方法，以解決當(dāng)前城市綜合管線定位方法中存在的環(huán)境適應(yīng)性低或無法對(duì)管線任意部分進(jìn)行定位的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0006]一種用于地下管線定位的定位設(shè)備，該設(shè)備包括
[0007]數(shù)據(jù)處理單元，根據(jù)采集得到的不同定位數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析計(jì)算，獲得地下管線的可視化數(shù)據(jù)信息；
[0008]GPRS無線通信模塊，用于與后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
[0009]切換單元，基于待定位地下管線周邊的地理環(huán)境信息，切換衛(wèi)星定位方式或RFID射頻定位方式對(duì)待定位地下管線進(jìn)行定位；
[0010]RFID射頻探測(cè)模塊，用于對(duì)地下電子標(biāo)示器的閱讀信號(hào)進(jìn)行發(fā)射/接收和信息處理；
[0011]載波相位差分定位模塊，基于GPRS無線通信模塊接收到的外部基準(zhǔn)站的誤差數(shù)據(jù)，對(duì)地下管線的定位信息進(jìn)行修正，獲得地下管線的精確定位信息。
[0012]優(yōu)選的，該設(shè)備進(jìn)一步包括電源管理模塊，為設(shè)備內(nèi)部功能模塊分配供電。
[0013]優(yōu)選的，該設(shè)備進(jìn)一步包括顯示模塊，用于顯示地下管線的定位數(shù)據(jù)，所述定位數(shù)據(jù)包括經(jīng)度、瑋度和海拔。
[0014]優(yōu)選的，該設(shè)備進(jìn)一步包括存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)片上系統(tǒng)、基于地圖的可視化系統(tǒng)、相應(yīng)的矢量地圖數(shù)據(jù)和SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0015]優(yōu)選的，所述切換單元包括
[0016]地理信息采集模塊，基于地理信息系統(tǒng)GIS，獲取待定位地下管線周邊的地理環(huán)境信息；
[0017]切換模塊，對(duì)衛(wèi)星定位方式或RFID射頻定位方式進(jìn)行切換。
[0018]優(yōu)選的，所述GPRS無線通信模塊采用WCDMA或無線3G信號(hào)通信。
[0019]優(yōu)選的，該設(shè)備進(jìn)一步包括與所述RFID射頻探測(cè)模塊連接的RFID天線。
[0020]一種包含如上所述的定位設(shè)備的定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)包括:
[0021]差分基準(zhǔn)站，接收導(dǎo)航衛(wèi)星的載波相位信號(hào)，并進(jìn)行差分計(jì)算，獲得載波相位差分的誤差；
[0022]后臺(tái)服務(wù)器，將所述相位差分的誤差發(fā)送至定位設(shè)備；
[0023]定位設(shè)備，基于導(dǎo)航衛(wèi)星的載波相位差分的誤差，對(duì)地下管線進(jìn)行精確定位。
[0024]一種用于地下管線定位的定位方法，該方法的步驟包括
[0025]S1、基于地理信息系統(tǒng)GIS，獲取待定位地下管線周邊的地理環(huán)境信息，若待定位地下管線周邊天氣不好或障礙物遮擋嚴(yán)重，則切換至RFID射頻定位方式，執(zhí)行步驟S2至S4 ;反之，則切換至衛(wèi)星定位方式，執(zhí)行步驟S5
[0026]根據(jù)已測(cè)的定位點(diǎn)位置，建立差分基準(zhǔn)站；
[0027]S2、利用差分基準(zhǔn)站接收導(dǎo)航衛(wèi)星的載波相位信號(hào)，并進(jìn)行差分計(jì)算，獲得載波相位差分的誤差；
[0028]S3、通過后臺(tái)服務(wù)器以無線傳輸?shù)姆绞?，將載波相位差分的誤差發(fā)送至定位設(shè)備;
[0029]S4、定位設(shè)備中的載波相位差分定位模塊基于導(dǎo)航衛(wèi)星的載波相位差分的誤差，對(duì)地下管線進(jìn)行精確定位；
[0030]S5、利用定位設(shè)備中的RFID射頻模塊對(duì)地下電子標(biāo)示器的閱讀信號(hào)進(jìn)行發(fā)射/接收和信息處理，并對(duì)待定位地下管線定位。
[0031]
[0032]本發(fā)明的有益效果如下:
[0033]本發(fā)明所述技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0034]1、定位方法的環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。結(jié)合載波相位差分、地理信息系統(tǒng)和電子標(biāo)識(shí)器技術(shù)，在接受不到GPS信號(hào)或GPRS網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)，也可以通過RFID進(jìn)行管線定位。
[0035]2、成本低。比較單單利用安裝RFID電子標(biāo)識(shí)的方法，無需安裝大量的標(biāo)識(shí)設(shè)備，只需在衛(wèi)星和網(wǎng)絡(luò)較差的區(qū)域安裝地下電子標(biāo)識(shí)器就可以了。
[0036]3、人機(jī)交互性好。結(jié)合了地理信息系統(tǒng)，可以將已有的管線數(shù)據(jù)矢量錄入到系統(tǒng)中，管線定位操作人員可以很直觀的看到管線的路由信息。另外，嵌入式系統(tǒng)自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)，也可以方便操作人員讀取定位管線的屬性信息，包括管徑、材質(zhì)、建設(shè)年代、使用狀況等數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0037]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；
[0038]圖1示出本發(fā)明所述定位設(shè)備的示意圖；
[0039]圖2示出本發(fā)明所述定位系統(tǒng)的示意圖；
[0040]圖3示出本發(fā)明所述定位設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]附圖標(biāo)號(hào)
[0042]URFID射頻探測(cè)模塊，2、載波相位差分模塊，3、載波相位差分模塊，4、地理信息采集模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0043]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0044]如圖1和圖3所示，本發(fā)明公開了一種用于地下管線定位的定位設(shè)備，該設(shè)備包括例如CPU芯片的數(shù)據(jù)處理單元，用于根據(jù)采集得到的不同定位數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析計(jì)算，獲得地下管線的可視化數(shù)據(jù)信息；GPRS無線通信模塊，用于與后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；切換單元，基于待定位地下管線周邊的地理環(huán)境信息，切換衛(wèi)星定位方式或RFID射頻定位方式對(duì)待定位地下管線進(jìn)行定位；RFID射頻探測(cè)模塊2，用于對(duì)地下電子標(biāo)示器的閱讀信號(hào)進(jìn)行發(fā)射/接收和信息處理；載波相位差分定位模塊3，通過GPRS接受到的基準(zhǔn)站的誤差數(shù)據(jù)，對(duì)接受到的地下管線定位的位置信息進(jìn)行修正，最終獲得地下管線的精確定位信息，即通過進(jìn)行差分計(jì)算，將地下管線的位置數(shù)據(jù)減去誤差數(shù)據(jù)，具體的誤差值是依據(jù)每顆導(dǎo)航衛(wèi)星的各個(gè)時(shí)刻的誤差值進(jìn)行修正。所述切換單元包括地理信息采集模塊4，基于地理信息系統(tǒng)GIS，獲取待定位地下管線周邊的地理環(huán)境信息；和，切換模塊，對(duì)衛(wèi)星定位方式或RFID射頻定位方式進(jìn)行切換。該設(shè)備進(jìn)一步包括為設(shè)備內(nèi)部功能模塊分配供電的電源管理模塊。該設(shè)備進(jìn)一步包括用于顯示地下管線的經(jīng)度、瑋度和海拔等定位數(shù)據(jù)的顯示模塊。該設(shè)備進(jìn)一步包括存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)片上系統(tǒng)、基于地圖的可視化系統(tǒng)、相應(yīng)的矢量地圖數(shù)據(jù)和SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)。本方案中，所述GPRS無線通信模塊采用WCDMA或無線3G信號(hào)通信。該設(shè)備進(jìn)一步包括與所述RFID射頻探測(cè)模塊連接的RFID天線1。本方案中，各模塊連接或焊接在PCB主板上，用于支持各模塊間的信息交互。
[0045]如圖2所示，本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種包含上述的定位設(shè)備的定位系統(tǒng)，其特征在于，該定位系統(tǒng)包括:差分基準(zhǔn)站，接收導(dǎo)航衛(wèi)星的載波相位信號(hào)，并進(jìn)行差分計(jì)算，獲得載波相位差分的誤差；后臺(tái)服務(wù)器，將所述相位差分的誤差發(fā)送至定位設(shè)備；以及，定位設(shè)備，基于導(dǎo)航衛(wèi)星的載波相位差分的誤差，對(duì)地下管線進(jìn)行精確定位。
[0046]本發(fā)