CN109685704A - 基于vr的管网巡检*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及城市管网监控技术领域，特别涉及一种基于VR的管网巡检***，包括设置在巡检节点的管网故障定位装置、巡检终端、VR交互设备和BIM数据服务器，所述管网故障定位装置包括用于获取巡检节点处的管网故障信息和位置信息，巡检终端用于获取巡检员的位置信息，所述BIM数据服务器用于将接收到的巡检节点处的管网故障信息、位置信息和巡检员的位置信息分别标记在城市管网BIM模型和三维城市BIM模型中，并生成可视化模型数据；所述巡检终端还用于接收可视化模型数据并结合VR交互设备生成三维场景，得到三维管网信息。本发明能够让监控中心对巡检节点处的施工进行实时监测，并对施工方提供技术支持，避免巡检节点处的管网频繁发生事故。
Description
技术领域
本发明涉及城市管网监控技术领域，特别涉及一种基于VR的管网巡检***。
背景技术
城市地下管线历来是城市的“血管”和“神经”，地下管线涉及给水、排水、燃气等十多种地下管线，形成了一张错综复杂的地下管线网络(即城市管网)，传统的平面二维管网的管理方式难以准确、直观地显示地下电力管线交叉排列的空间位置关系。
“数字城市”(digital city)是指利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来的全部内容在网络上进行数字化虚拟实现。在数字城市中融入三维管网，即结合地理信息***(GIS)技术、BIM技术、数据库技术、AR技术和VR技术，直观显示地下管线的空间层次和位置，以仿真方式形象展现地下管线的埋深、材质、形状、走向以及工井结构和周边环境。采用三维管网的巡检体系，能够让巡检人员可以从巡检终端上观察到地下管线的位置，从而便于巡检员对地下管网进行巡检。
但是目前，施工方在不能取得地下三维管网模型的情况下，只能根据平面二维管网图纸来了解地下管网的分布信息和安置深度信息，但是从二维管网图纸上获取的信息有限。若在不充分了解地下管网信息的情况下进行施工，可能出现道路大面积损伤、地下管网被破坏等现象，导致城市地下管网的管理混乱，严重影响城市的正常运行，同时也带来很多不安定因素。为此管理部门根据常年城市管网事故和维修统计数据分析得出城市管网施工频繁的区域，并将其标记为巡检节点，安排巡检员着重检查。但是仅依靠人工检查费时费力，不能实时检查，而且也避免不了巡检节点处频繁发生事故。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种基于VR的管网巡检***，能够让监控中心对巡检节点处的施工进行实时监测，并对施工方提供技术支持，避免巡检节点处的管网频繁发生事故。
为达到上述目的，本发明提供了一种基于VR的管网巡检***，包括巡检终端、VR交互设备、BIM数据服务器和设置在巡检节点的管网故障定位装置，所述管网故障定位装置包括用于获取巡检节点处的管网故障信息的数据获取模块，用于获取巡检节点处的位置信息的第一定位模块，用于将管网故障信息和位置信息发送给BIM数据服务器的第一通信模块；所述巡检终端包括用于获取巡检员的位置信息的第二定位模块，用于将位置信息发送给BIM数据服务器的第二通信模块；所述BIM数据服务器包括可视化模型数据库，所述可视化模型数据库包括城市管网BIM模型数据库、三维城市BIM模型数据库，所述BIM数据服务器用于将接收到的巡检节点处的管网故障信息、位置信息和巡检员的位置信息分别标记在城市管网BIM模型和三维城市BIM模型中，并生成可视化模型数据；所述巡检终端用于接收BIM数据服务器发送的可视化模型数据，所述巡检终端还用于与VR交互设备结合使用以便于巡检员获取巡检节点处的管网故障信息、位置信息；
还包括施工报备终端和监控中心，所述巡检节点处设置有二维码标签，所述施工报备终端用于供施工方在施工前向监控中心报备施工信息，所述监控中心在施工方向监控中心报备施工信息后向施工报备终端发送巡检节点的管网信息；
所述施工报备终端包括扫描模块和第三通信模块，所述扫描模块用于当施工方在报备的巡检节点处施工时，扫描二维码标签填写管网确认信息，所述第三通信模块用于将管网确认信息发送至监控中心；所述监控中心接收到管网确认信息后与管网信息进行对比，所述监控中心在对比结果一致后控制BIM数据服务器向施工报备终端发送当前巡检节点的可视化模型数据，施工方通过VR交互设备与施工报备终端结合使用，获取当前巡检节点的三维管网信息；所述监控中心还用于通知当前巡检节点的附近的巡检员赶往施工现场，巡检员根据VR交互设备显示的可视化模型数据获取巡检节点处的管网信息对施工方进行监督指导。
本发明的工作原理及优点在于：
1.在巡检节点处设置二维码标签，表示当前巡检节点为事故频发的管网地段，提醒施工方施工需小心谨慎；
2.施工报备终端的设置，是为了让施工方在施工前向监控中心报备施工信息，同时在施工信息报备后，监控中心向施工报备终端发送当前巡检节点的管网信息，为施工方提供信息支持，也便于监控中心对当前巡检节点进行实时监测，避免施工方不了解地下管网错误施工而损坏管网；
3.扫码模块的设置，在施工方需正式进行施工时，施工方通过施工报备终端扫描二维码标签并填写管网确认信息，由监控中心来对比管网确认信息与管网信息是否一致，信息一致，则表示施工方已了解监控中心之前发送过的管网信息，对当前巡检节点处的管网有足够的了解，管网的施工安全有保障。同时监控中心向施工报备终端发送当前节点的可视化模型数据，施工方将施工报备终端与VR交互设备结合使用，能够获取地下管网的立体三维信息，为施工方施工提供更有利的支持，有效避免施工方错误施工而损坏管网。
4.监控中心在得知施工方施工时，通过巡检终端通知当前巡检节点附近的巡检员赶往施工现场，巡检员根据VR交互设备显示的可视化模型数据获取巡检节点处的管网信息对施工方进行监督指导，为施工方施工提供有利的技术支持。
进一步，巡检节点处还设置有监测设备，所述监测设备包括摄像头、第四通信模块和控制器，所述监测设备用于对巡检节点进行实时监测，所述控制器用于通过第四通信模块将监测数据发送至监控中心。
监测设备能对巡检节点进行实时监控，避免施工方在没有报备施工信息的情况下进行非法施工。
进一步，监测设备还包括有用于测量施工挖掘坑深度的测距模组，所述测距模组包括辅助测量模块和测量处理模块，所述辅助测量模块包括设置在挖掘坑周围的安全防护栏，设置在挖掘坑中用于辅助测量的辅助球，以及设置在安全防护栏上的卷尺并且其测量初始端固定在辅助球上，所述测量处理模块包括图像分析模块和图像信息识别模块；摄像头对挖掘坑以及挖掘坑中的辅助球进行拍摄获取图像，所述图像分析模块用于通过图像中辅助球的位置分析图像中的挖掘坑的边缘与卷尺的交点，所述图像信息识别模块用于放大识别交点处的卷尺上的刻度，控制器通过第四通信模块将刻度信息发送至监控中心。
测距模组的设置是为了便于检测施工方对地面的挖掘深度，使得监控中心能够实时了解施工方的挖掘深度，在地下管网被破坏前及时采取措施进行预警。其中安全防护栏的设置可以将施工现场与行人隔离开，还可以为卷尺提供一个固定的作用；辅助球在重力的作用下会停留在挖掘坑的底部，同时还会带动卷尺伸长，施工现场的施工人员能够根据卷尺的刻度方便了解挖掘坑的深度。而测量处理模块的图像分析模块可从图像中找到辅助球的位置，图像分析模块还可根据辅助球的位置分析出图像中的挖掘坑的边缘与卷尺的交点，而图像信息识别模块可放大识别交点处的卷尺上的刻度，而且交点处的卷尺的刻度信息就是挖掘坑的深度。控制器通过通信模块将挖掘坑的深度信息发送给监控中心，便于监控中心实时了解挖掘坑的深度信息，在地下管网被破坏前能够及时采取措施进行预警，避免由于施工人员的疏忽，使地下管网在被破坏前施工人员未能及时停止施工的情况。
进一步，监测设备还包括有报警模块，所述控制器用于在施工方挖掘深度超过的规定深度前控制报警模块发出警报。
报警模块是为了提醒施工方不要超过报备的挖掘深度，避免挖到管网，造成管网的损坏。
进一步，报警模块为蜂鸣器。
蜂鸣器相比于报警指示灯等效果更优，报警指示灯需要施工人员时刻观察才能注意到报警信息，而施工人员在施工时不可能时刻注意到警报信息，使报警指示灯达不到报警效果；而蜂鸣器不需要施工人员时时刻刻去观察，只需通过声音即可得知报警信息。
进一步，巡检终端还包括摄像模块，所述摄像模块用于对发生故障的巡检节点的外部环境进行现场数据采集。
巡检员通过摄像头的施工方的施工现场进行数据采集，便于监控中心了解施工方的施工情况。
进一步，第一定位模块和第二定位模块均采用北斗定位模块。
北斗定位模块相比于GPS定位模块定位精度更高、价格更实惠，功能更多。
进一步，第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块和第四通信模块均采用4G通信模块。
4G通信模块数据传输速度快。
附图说明
图1为本发明基于VR的管网巡检***实施例的逻辑框图；
图2为本发明基于VR的管网巡检***实施例的监测设的逻辑框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例：
一种基于VR的管网巡检***，如图1所示，包括巡检终端、施工报备终端、VR交互设备、BIM数据服务器、监控中心和设置在巡检节点的管网故障定位装置。
管网故障定位装置包括用于获取巡检节点处的管网故障信息的数据获取模块，用于获取巡检节点处的位置信息的第一定位模块，用于将管网故障信息和位置信息发送给BIM数据服务器的第一通信模块。
BIM数据服务器包括可视化模型数据库，所述可视化模型数据库包括城市管网BIM模型数据库、三维城市BIM模型数据库，所述BIM数据服务器用于将接收到的巡检节点处的管网故障信息、位置信息和巡检员的位置信息分别标记在城市管网BIM模型和三维城市BIM模型中，并生成可视化模型数据。
巡检终端包括用于获取巡检员的位置信息的第二定位模块，用于将位置信息发送给BIM数据服务器的第二通信模块、显示模块和摄像模块。巡检终端用于接收BIM数据服务器发送的可视化模型数据并通过显示模块显示，所述巡检终端还用于与VR交互设备结合使用生成可视化三维场景，以便于巡检员获取巡检节点处的管网故障信息、位置信息。所述摄像模块用于对发生故障的巡检节点的外部环境进行现场数据采集。
巡检节点处设置有二维码标签，所述施工报备终端用于在施工前施工方向监控中心报备施工信息，所述监控中心在施工方向监控中心报备施工信息后向施工报备终端发送该处巡检节点的管网信息；
施工报备终端包括扫描模块和第三通信模块，所述扫描模块用于当施工方在报备的巡检节点处施工时，扫描二维码标签填写管网确认信息，所述第三通信模块用于将管网确认信息发送至监控中心；
监控中心接收到管网确认信息后与管网信息进行对比，所述监控中心在对比结果一致后控制BIM数据服务器向施工报备终端发送当前巡检节点的可视化模型数据，施工方通过VR交互设备与施工报备终端结合使用，获取当前巡检节点的三维管网信息；
监控中心还用于通过巡检终端通知当前巡检节点的附近的巡检员赶往施工现场，巡检员根据VR交互设备显示的可视化模型数据获取正在施工的巡检节点处的管网信息以及位置信息，迅速赶往施工现场对施工方进行监督指导。
如图2所示，巡检节点处还设置有监测设备，所述监测设备包括摄像头、第四通信模块和控制器，所述监测设备用于对巡检节点进行实时监测，所述控制器用于通过第四通信模块将监测数据发送至监控中心。
监测设备还包括有用于测量施工挖掘坑深度的测距模组，所述测距模组包括辅助测量模块和测量处理模块，所述辅助测量模块包括设置在挖掘坑周围的安全防护栏，设置在挖掘坑中用于辅助测量的辅助球，以及设置在安全防护栏上的卷尺并且其测量初始端固定在辅助球上，所述测量处理模块包括图像分析模块和图像信息识别模块；摄像头对挖掘坑以及挖掘坑中的辅助球进行拍摄获取图像，所述图像分析模块用于通过图像中辅助球的位置分析图像中的挖掘坑的边缘与卷尺的交点，所述图像信息识别模块用于放大识别交点处的卷尺上的刻度，控制器通过第四通信模块将刻度信息发送至监控中心。所述监测设备还包括有报警模块，所述控制器用于在施工方挖掘深度超过的规定深度前控制报警模块发出警报。所述报警模块为蜂鸣器。
第一定位模块和第二定位模块均采用北斗定位模块。所述第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块和第四通信模块均采用4G通信模块。
具体实施过程如下：
在巡检节点处设置二维码标签，表示当前巡检节点为事故频发的管网地段，提醒施工方施工需小心谨慎；
施工方在巡检节点施工时，首先施工方在施工前需先向监控中心报备施工信息，在施工信息报备后，监控中心向施工报备终端发送当前巡检节点的管网信息，为施工方提供信息支持；
在施工方需正式进行施工时，施工方通过施工报备终端扫描二维码标签并填写管网确认信息，由监控中心来对比管网确认信息与管网信息是否一致，信息一致，则表示施工方已了解监控中心之前发送过的管网信息，对该巡检节点处的管网有足够的了解，施工方能够合理正确的施工，并且对管网的施工安全有保障。同时监控中心向施工报备终端仅发送当前施工的巡检节点的可视化模型数据，施工方将施工报备终端与VR交互设备结合使用，能够获取当前巡检节点的地下管网的立体三维信息，为施工方施工提供更有利的支持。
监控中心在得知施工方在施工时，监控中心通过巡检终端的第二地位模块了解当前巡检节点附近的巡检员分布位置，找到距离当前巡检最近的巡检人员，并通过巡检终端通知当前该巡检员赶往施工现场；巡检员可通过巡检终端向BIM数据服务器获取可视化模型数据，并结合VR交互设备显示的可视化模型数据获取巡检节点处的三维位置信息、三维管网信息，迅速赶往施工现场，并且根据获取的三维管网信息对施工方进行监督指导，为施工方施工提供有利的技术支持。
测距模组的设置是为了便于检测施工方对地面的挖掘深度，使得监控中心能够实时了解施工方的挖掘深度，在地下管网被破坏前及时采取措施进行预警。其中安全防护栏的设置可以将施工现场与行人隔离开，还可以为卷尺提供一个固定的作用；辅助球在重力的作用下会停留在挖掘坑的底部，同时还会带动卷尺伸长，施工现场的施工人员能够根据卷尺的刻度方便了解挖掘坑的深度。而测量处理模块的图像分析模块可从图像中找到辅助球的位置，图像分析模块还可根据辅助球的位置分析出图像中的挖掘坑的边缘与卷尺的交点，而图像信息识别模块可放大识别交点处的卷尺上的刻度，而且交点处的卷尺的刻度信息就是挖掘坑的深度。控制器通过通信模块将挖掘坑的深度信息发送给监控中心，便于监控中心实时了解挖掘坑的深度信息，在地下管网被破坏前能够及时采取措施进行预警，避免由于施工人员的疏忽，使地下管网在被破坏前施工人员未能及时停止施工的情况。
在检测到挖掘坑的深度即将到达报备的地面施工深度时，蜂鸣器发出警报，提醒施工方不要超过报备的挖掘深度，避免挖到管网，造成管网的损坏。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (8)
1.基于VR的管网巡检***，包括巡检终端、VR交互设备和BIM数据服务器和设置在巡检节点的管网故障定位装置，所述管网故障定位装置包括用于获取巡检节点处的管网故障信息的数据获取模块，用于获取巡检节点处的位置信息的第一定位模块，用于将管网故障信息和位置信息发送给BIM数据服务器的第一通信模块；所述巡检终端包括用于获取巡检员的位置信息的第二定位模块，用于将位置信息发送给BIM数据服务器的第二通信模块；所述BIM数据服务器包括可视化模型数据库，所述可视化模型数据库包括城市管网BIM模型数据库、三维城市BIM模型数据库，所述BIM数据服务器用于将接收到的巡检节点处的管网故障信息、位置信息和巡检员的位置信息分别标记在城市管网BIM模型和三维城市BIM模型中，并生成可视化模型数据；所述巡检终端用于接收BIM数据服务器发送的可视化模型数据，所述巡检终端还用于与VR交互设备结合使用以便于巡检员获取巡检节点处的管网故障信息、位置信息；
其特征在于：还包括施工报备终端和监控中心，所述巡检节点处设置有二维码标签，所述施工报备终端用于供施工方在施工前向监控中心报备施工信息，所述监控中心在施工方向监控中心报备施工信息后向施工报备终端发送巡检节点的管网信息；
所述施工报备终端包括扫描模块和第三通信模块，所述扫描模块用于当施工方在报备的巡检节点处施工时，扫描二维码标签填写管网确认信息，所述第三通信模块用于将管网确认信息发送至监控中心；所述监控中心接收到管网确认信息后与管网信息进行对比，所述监控中心在对比结果一致后控制BIM数据服务器向施工报备终端发送当前巡检节点的可视化模型数据，施工方通过VR交互设备与施工报备终端结合使用，获取当前巡检节点的三维管网信息；所述监控中心还用于通知当前巡检节点的附近的巡检员赶往施工现场，巡检员根据VR交互设备显示的可视化模型数据获取巡检节点处的管网信息对施工方进行监督指导。
2.根据权利要求1所述的基于VR的管网巡检***，其特征在于：所述巡检节点处还设置有监测设备，所述监测设备包括摄像头、第四通信模块和控制器，所述监测设备用于对巡检节点进行实时监测，所述控制器用于通过第四通信模块将监测数据发送至监控中心。
3.根据权利要求2所述的基于VR的管网巡检***，其特征在于：所述监测设备还包括有用于测量施工挖掘坑深度的测距模组，所述测距模组包括辅助测量模块和测量处理模块，所述辅助测量模块包括设置在挖掘坑周围的安全防护栏，设置在挖掘坑中用于辅助测量的辅助球，以及设置在安全防护栏上的卷尺并且其测量初始端固定在辅助球上，所述测量处理模块包括图像分析模块和图像信息识别模块；摄像头对挖掘坑以及挖掘坑中的辅助球进行拍摄获取图像，所述图像分析模块用于通过图像中辅助球的位置分析图像中的挖掘坑的边缘与卷尺的交点，所述图像信息识别模块用于放大识别交点处的卷尺上的刻度，控制器通过第四通信模块将刻度信息发送至监控中心。
4.根据权利要求3所述的基于VR的管网巡检***，其特征在于：所述监测设备还包括有报警模块，所述控制器用于在施工方挖掘深度超过的规定深度前控制报警模块发出警报。
5.根据权利要求4所述的基于VR的管网巡检***，其特征在于：所述报警模块为蜂鸣器。
6.根据权利要求1所述的基于VR的管网巡检***，其特征在于：所述巡检终端还包括摄像模块，所述摄像头模块用于对发生故障的巡检节点的外部环境进行现场数据采集。
7.根据权利要求1所述的基于VR的管网巡检***，其特征在于：所述第一定位模块和第二定位模块均采用北斗定位模块。
8.根据权利要求1或2所述的基于VR的管网巡检***，其特征在于：所述第一通信模块、第二通信模块、第三通信模块和第四通信模块均采用4G通信模块。
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