CN202976181U - 基于物联网和3d gis的桥梁管理*** - Google Patents

Abstract

本实用新型属于桥梁建筑检修技术领域，具体涉及基于物联网和3DGIS的桥梁管理***，包括信息采集装置、桥梁检修监控装置和***服务器，信息采集装置和桥梁检修监控装置与***服务器通讯连接，所述的信息采集装置包括电子标签和第一通讯端，电子标签与第一通讯端电连接；所述桥梁检修监控装置包括摄像头、输出端和第二通讯端，该桥梁检修监控装置设置在检修桥梁上，摄像头和输出端分别与第二通讯端电连接；所述***服务器包括处理器、存储器、显示操作装置、桥梁三维地理信息装置和第三通讯端，所述存储器、显示操作装置、桥梁三维地理信息装置和第三通讯端分别与处理器电连接。本实用新型通过物联网技术与3DGIS技术的应用，使桥梁检修管理更加高效，大大降低了桥梁检修管理的强度。

Description

基于物联网和3D GIS的桥梁管理***

技术领域

本实用新型属于桥梁建筑检修技术领域，具体涉及基于物联网和3D GIS的桥梁管理***。

背景技术

物联网是通过射频识别RFID、红外感应器、全球定位***、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

地理信息***(GIS-Geographic Information System)以计算机为手段,对具有地理特征的空间数据进行处理，能以一个空间信息为主线，将其它各种与其有关的空间位置信息结合起来。它的诞生改变了传统的数值处理信息方式，使信息处理由数值领域步入空间领域。

在桥梁建筑检修技术领域，无论是检修人员的检修工作，还是物流配送车的配送工作基本都是人工调度，存在调度量大，不易管理的缺陷，并且对于跨度大、高度高的桥梁（尤其是江河上的桥梁）检修，人工检修存在检修量大、高危险的缺陷，采用机械智能化的检修是必然趋势，但目前与这种机械智能化检修配套的管理***技术尚不成熟。

实用新型内容

本实用新型是为了克服上述桥梁检修中存在的管理强度大、检修量大、危险的缺陷，而提出的一种基于物联网和3D GIS的桥梁管理***。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

基于物联网和3D GIS的桥梁管理***，包括信息采集装置、桥梁检修监控装置和***服务器，信息采集装置和桥梁检修监控装置与***服务器通讯连接，所述的信息采集装置包括电子标签和第一通讯端，电子标签与第一通讯端电连接；所述桥梁检修监控装置包括摄像头、输出端和第二通讯端，该桥梁检修监控装置设置在检修桥梁上，摄像头和输出端分别与第二通讯端电连接；所述***服务器包括处理器、存储器、显示操作装置、桥梁三维地理信息装置和第三通讯端，所述存储器、显示操作装置、桥梁三维地理信息装置和第三通讯端分别与处理器电连接。

本实用新型的有益效果：首先，本实用新型通过信息采集装置采集桥梁构件信息，通过检修监控装置监控桥梁的现场检修，将采集监控到的信息传给***服务器，在***服务器内经分析处理，将得到的信息存储到三维地理信息装置中的三维桥梁构件信息和检修信息数据库中，为桥梁的调度检修管理提供信息支持，实现桥梁构件设施的物联网调度管理；第二，本实用新型在***服务器中另设置了桥梁三维地理信息装置，通过三维数据库的应用，桥梁检修调度可实现立体化、智能化的全方位管理，尤其桥梁检修的各个环节均可在一台计算机的管理下有序进行，甚至一人就可实现整个桥梁检修工作的调度管理，智能化的管理使桥梁检修管理更加高效，大大降低了桥梁检修管理的强度。

进一步，所述的信息采集装置分别设置在桥梁构件上、检修机械手上、机器人上、桥梁检修母车上、母车配套备件上、物流配送车上和中心耗材库桥梁构件上。

进一步，所述的桥梁三维地理信息装置包括地理信息处理器、显示器、地理信息存储器，显示器和地理信息存储器分别与地理信息处理器电连接。

进一步，所述的桥梁三维地理信息装置还包括3D GIS行走导航器，3D GIS行走导航器与地理信息处理器电连接，该3D GIS行走导航器与检修机器人通讯连接。

进一步，所述的桥梁检修监控装置摄像头采用3D高清摄像头。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意框图；

图2是本实用新型***服务器层级调度管理示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本实施例***的框图，下面将详细的阐述本实施例的具体方案：

某地设有一桥梁检修管理中心，该管理中心为一座或多座桥梁检修提供服务，在检修管理中心设有物流配送库和中心耗材库，其中，物流配送库为桥梁检修母车提供补给，中心耗材库主要为备件耗材的进存管理和综合服务管理。进入中心耗材库里的桥梁构件均要安装信息采集装置，同时物流配送车和桥梁检修母车本身也要安装信息采集装置，便于后续统一调度管理。桥梁检修中如果通过机械手或机器人来检修，那么机械手、机器人以及为机器人提供备件耗材的母车机器人配套装备均需安装信息采集装置，上述的信息采集装置为电子标签和与电子标签电连接的第一通讯端，作为另一种选择，信息采集装置也可以选择3D图像识别装置采集。在检修的桥梁上安装多个3D高清摄像头、输出端和第二通讯端，摄像头和输出端分别与第二通讯端电连接，以便后续实现远程现场检修作业的监控。

管理中心内设有***服务器，即计算机或者上位机，若为上位机，那么物流配送车和桥梁检修母车上也可安装与上位机通讯的下位机，所述的***服务器设有处理器、存储器、显示操作装置、桥梁三维地理信息装置和第三通讯端，存储器、显示操作装置、桥梁三维地理信息装置和第三通讯端分别与处理器电连接。桥梁三维地理信息装置设有地理信息处理器、显示器、地理信息存储器和3D GIS行走导航器，显示器、地理信息存储器和3D GIS行走导航器分别与地理信息处理器电连接，该3D GIS行走导航器与检修机器人通讯连接。

桥梁三维地理信息装置中将建立3D GIS数据库，3D GIS数据库基础数据通过桥梁构件CAD图库进行3D转换，并扫描录入地理信息存储器中，后续动态数据通过各个设施上的信息采集装置和现场3D高清摄像头采集、传输转换录入逐步完善。

3D GIS行走导航器通过获得的待检修桥梁信息建立3D GIS行走导航图，

建立3D GIS行走导航图的原理如下：采用类洪水算法扫描出最优行走路线图：即在3D GIS技术的基础上应用数字高程模型（DEM）的格网模型进行洪水淹没分析，例如混沌大洪水混合优化（基于大洪水算法寻优思想和混沌序列的内在随机性、遍历性和规律性特点，当边界条件不满足时，递归前进，当边界条件满足时，递归返回），该过程为综合分形递归迭代循环遍历桥梁3D GIS构件对象集合、模拟推演、预统计、编排确定机械手或机器人3D GIS行走路线图，最后将该行走导航图下载给每个作业的机械手或机器人。

***服务器中的处理器处理自动管理服务和人工服务，如数据的查询、调用等，为管理人员提供信息的共享等。

***服务器同时存储检修操作仿真学习模块，记录各种检测维修操作的3D GIS空间工作程序范例，以供机械手或机器人进一步学习：检修操作仿真学习模块通过对3D GIS数据库基础数据及采集的现场检修操作的3D信息的编辑，形成3D GIS空间工作程序范例或3D影像，***服务器通过联网客户端授权远程管理，经虚拟现实***操控，供检修机械手或机器人学习。

如图2所示，为本***调度管理模式，***服务器

更具体的，若按照已建成的桥梁规划设计来应用本管理***，本管理***包括了以下方面的内容：

1.***总管理：桥梁三维地理信息装置维护***总体信息数据库，包括***参数配置，除用户、计算机、组织单位等传统网络基础设施信息外，还包括物联网管理中心及监控管理分中心、桥梁检修项目、物流配送及备件进存等的注册表。

2.新建项目

2.1 项目基础数据库

***服务器按项目类型（管理中心、桥梁检修项目及物流配送项目）基础数据库模板分别建立实例并更新注册表目录。

桥梁检修项目基础数据库包括：所属桥梁名称、具***置号、技术等级、管理单位、桥梁各个构件结构参数、桥梁整体结构参数等。中心耗材备件仓库的基础数据库包括：服务区域、耗材备件目录、合格供应商等。

2.2 物联网项目相关和3D GIS数据库

2.2.1预制各个桥梁构件物联网实体的3D数字模型数据库

建立特征值集，特征值集用于现场图像实体目标比对识别定位管理，3D数字模型用于3D GIS附属物图层展示叠加。

最便捷的方案为利用原桥梁构件CAD图库导入，再转换编辑成实体的3D数字模型数据库，抽取识别特征值集。

2.2.2 预制3D GIS***图层及各种物联网设施属性图层

桥梁构件3D GIS数据库编辑：操作管理人员远程控制，利用3D高清摄像头采集桥梁构件3D影像***；预处理桥梁构件未经技术处理的全息原图，滤除背景中的干扰和噪声、编码、传输、比对识别各种物联网构件；通过电子标签获取桥梁构件、机械手或机器人、母车机器人配套装备、物流配送车和桥梁检修母车的RFID信息，通过对图像分割和计算各种特征量的分析处理，再比对物品的3D数字模型数据库，模型匹配判断图像中是否存在符合某类特征值集的实体，若存在则再识别出它的3D坐标位置、测量并记录实际状态属性。完善记录、存储入3D GIS***图层和物联网设施属性图层。

3.实时监控、回放

观察已打开的项目，可以选择现场传回的实时监控信号，也可从数据库调阅某历史时段的记录数据，不同历史时段的数据可比较显示。

除利用2D显示屏幕窗口外，本***因特有3D GIS数据库，因此须利用3D显示器，如三维投影仪等全方位展示现场场景。

***服务器同时存储检修操作仿真学习模块，远程操控紧急异常事故时：中心控制人员穿戴虚拟现实交互套件中的数据手套和头盔，切换启用虚拟现实网络远程人机交互模式，头盔上安装有显示器，通过显示器中心控制人员可观察检修现场的立体影像，中心控制人员将自己手臂运动的位置信息通过数据手套向现场机械手或机器人发送动作指令，机械手或机器人接收动作指令并转换为程序参数，进而执行动作。中心控制人员头颈和眼珠的转动信息通过头盔上设置的传感器及数据信息发送装置向机器人的3D高清摄像头云台发动作指令，摄像头云台在动作指令的控制下，随中心控制人员头颈的转动而将新视角影像送回至头盔上的两眼装置中，该装置将送回的影像转化为实时的状态参数并反馈给控制中心，反馈回的状态参数数据将作为机械手学习的素材，供回放用。

4.3D GIS行走导航器中的行走导航图

3D GIS行走导航图以矢量形式表示，以矢量图形构成整个地图，具有无级放大、缩小、可分块管理和自由移动、使用灵活的特点。

执行行走导航图控制的软件利用支持对象技术的高级语言和GIS厂商提供的控件构成面向最终用户的可执行应用程序。软件具有的基本功能包括：信息源的终端响应和实时处理；各种图像处理和定位；控制、显示、记录、标绘、修改各类信息；***管理、检测和故障诊断；用户命令的处理。

5. ***服务器物联网设施整体管理

所有设施都有订货、仓储、配送、使用、更换、回收报废等物流过程。

所有设施（检修母车、机械手或机器人、备件耗材）和桥梁构件均须贴RFID标签，使桥梁检修全过程利用RFID技术实现统一管理。RFID技术提供准确、实时的物流信息采集、信息处理，备件设施运转环节的自动化操作，实现管理和决策的自动化乃至智能化，库存管理可实时掌握商品的库存信息，从中了解每种商品的需求，及时进行补货管理，同时自动生成订单，有效降低库存水平、优化配送线路。

Claims (5)

1.基于物联网和3D GIS的桥梁管理***，其特征在于：包括信息采集装置、桥梁检修监控装置和***服务器，信息采集装置和桥梁检修监控装置与***服务器通讯连接，所述的信息采集装置包括电子标签和第一通讯端，电子标签与第一通讯端电连接；所述桥梁检修监控装置包括摄像头、输出端和第二通讯端，该桥梁检修监控装置设置在检修桥梁上，摄像头和输出端分别与第二通讯端电连接；所述***服务器包括处理器、存储器、显示操作装置、桥梁三维地理信息装置和第三通讯端，所述存储器、显示操作装置、桥梁三维地理信息装置和第三通讯端分别与处理器电连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网和3D GIS的桥梁管理***，其特征在于：所述的信息采集装置分别设置在桥梁构件上、检修机械手上、机器人上、桥梁检修母车上、母车配套备件上、物流配送车上和中心耗材库桥梁构件上。

3.根据权利要求1所述的所述的基于物联网和3D GIS的桥梁管理***，其特征在于：所述的桥梁三维地理信息装置包括地理信息处理器、显示器、地理信息存储器，显示器和地理信息存储器分别与地理信息处理器电连接。

4.根据权利要求3所述的所述的基于物联网和3D GIS的桥梁管理***，其特征在于：所述的桥梁三维地理信息装置还包括3D GIS行走导航器，3D GIS行走导航器与地理信息处理器电连接，该3D GIS行走导航器与检修机器人通讯连接。

5.根据权利要求1所述的所述的基于物联网和3D GIS的桥梁管理***，其特征在于：所述的桥梁检修监控装置摄像头采用3D高清摄像头。

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