用于矿井地面快速巡查的导航方法及系统与流程

本发明涉及矿区地物巡查及各类工程地面选址的技术领域，具体涉及一种用于矿井地面快速巡查的导航方法及系统。

背景技术：

目前矿井地面调查(包括地物调查、地面塌陷区域范围圈定、与井下配套设施的地面项目选址、勘探钻孔选址、出露地层素描)的工作方式流程都是由地物专员先在办公室根据相关图件(如采掘工程平面图、地表等高线图、巷道布置图等)确定目标区域位置，记录目标区域坐标，然后由地物专员亲自带领相关人员到地面利用gps寻找目标区域位置。市面所有的手持gps采用的都是国家地理地图，不能显示井下巷道与地面构筑物等信息，无法快速、准确将地面地物信息与井下位置相对应。因此，在地面调查时无法快速、准确知道井下对应巷道位置。如果现场现状不符合设计要求，就必须回办公室重新读取位置坐标，再次进行现场确认，直至完成目的，这种方式效率低下，对专业人员依赖性大，而且增加了专业人员的出勤次数和成本，严重影响了各种工作的高效开展。

技术实现要素：

本发明实施例旨在提供一种用于矿井地面快速巡查的导航方法及系统，以解决现有技术中地面调查效率低、成本高的问题。

本发明实施例提供一种用于矿井地面快速巡查的导航方法，应用于配置有导航系统的移动终端中，包括如下步骤：

获取矿井的地下布局图件，确定所述地下布局图件所采用的图件坐标系；

根据图件坐标系与所述导航系统所采用的导航坐标系之间的对应关系，将所述地下布局图件中的坐标参数转换为对应的导航坐标系坐标参数，得到第一交换图件；

将所述第一交换图件的格式转换为与导航系统底图相同的格式，得到第二交换图件；

用所述第二交换图件替换所述导航系统底图，得到导航界面；

获取所述移动终端的当前位置坐标，将所述当前位置坐标显示于所述导航界面中。

可选地，上述的用于矿井地面快速巡查的导航方法中，根据图件坐标系与所述导航系统所采用的导航坐标系之间的对应关系，将所述地下布局图件中的坐标参数转换为对应的导航坐标系坐标参数，得到第一交换图件之前，还包括：

在所述地下布局图件内选择至少三处预设标识点进行标注，并获得每一预设标志点在所述图件坐标系下的第一坐标参数；

获取预存的每一所述预设标识点在所述导航坐标系下的第二坐标参数；

根据所有预设标志点的第一坐标参数和第二坐标参数，计算得到图件坐标系与导航坐标系之间的对应关系。

可选地，上述的用于矿井地面快速巡查的导航方法中，用所述第二交换图件替换所述导航系统底图，得到导航界面的步骤中，还包括：

对所述导航界面进行栅格化处理。

可选地，上述的用于矿井地面快速巡查的导航方法中，还包括如下步骤：

实时记录所述移动终端的当前位置坐标，根据记录结果形成移动终端移动路径，将所述移动路径发送至主控上位机。

可选地，上述的用于矿井地面快速巡查的导航方法中，还包括如下步骤：

获取带有当前位置坐标信息的现场图片，并将所述现场图片发送至主控上位机。

本发明实施例还提供一种用于矿井地面快速巡查的导航装置，包括：

图件获取单元，获取矿井的地下布局图件，确定所述地下布局图件所采用的图件坐标系；

坐标转换单元，根据图件坐标系与所述导航系统所采用的导航坐标系之间的对应关系，将所述地下布局图件中的坐标参数转换为对应的导航坐标系坐标参数，得到第一交换图件；

格式转换单元，将所述第一交换图件的格式转换为与导航系统底图相同的格式，得到第二交换图件；

底图处理单元，用所述第二交换图件替换所述导航系统底图，得到导航界面；

导航结果显示单元，获取所述移动终端的当前位置坐标，将所述当前位置坐标显示于所述导航界面中。

可选地，上述的用于矿井地面快速巡查的导航装置中，还包括坐标对应关系换算单元，具体用于：

在所述地下布局图件内选择至少三处预设标识点进行标注，并获得每一预设标志点在所述图件坐标系下的第一坐标参数；

获取预存的每一所述预设标识点在所述导航坐标系下的第二坐标参数；

根据所有预设标志点的第一坐标参数和第二坐标参数，计算得到图件坐标系与导航坐标系之间的对应关系。

可选地，上述的用于矿井地面快速巡查的导航装置中，底图处理单元还用于：

对所述导航界面进行栅格化处理。

可选地，上述的用于矿井地面快速巡查的导航装置中，还包括：

路径回传单元，实时记录所述移动终端的当前位置坐标，根据记录结果形成移动终端移动路径，将所述移动路径发送至主控上位机。

可选地，上述的用于矿井地面快速巡查的导航装置中，还包括：

现场图片回传装置，获取带有当前位置坐标信息的现场图片，并将所述现场图片发送至主控上位机。

本发明提供的上述技术方案与现有技术相比，至少具有如下技术效果：

本发明提供的用于矿井地面快速巡查的导航方法及系统，对已有的矿井的地下布局图件进行坐标转换、格式转换的处理之后，使其能够符合移动终端内导航系统中所采用的坐标系、底图格式的要求。因此，最终能够将处理后的地下布局图件在导航系统中作为导航界面显示出来，使得最终得到的导航界面中包含地下布局。由于移动终端本身配置有定位功能模块，在启用导航系统时可实时自动获取移动终端的当前位置坐标并在导航界面中显示，由此便可以将移动终端的当前位置坐标在地下布局中的导航界面中显示出来。通过上述方案，能够使带有地下布局的图件与移动终端中的导航系统配合，以快速在加载有巷道、地物、地层等重要信息的导航地图中寻找到工作人员的具体位置，直观地引导工作人员到达井下巷道对应地表的位置，辅助地工作人员完善采掘工程平面图上漏失的地物信息。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述用于矿井地面快速巡查的导航方法的流程图；

图2为本发明一个实施例所述得到图件坐标系与导航坐标系之间的对应关系的方法流程图；

图3为本发明另一个实施例所述用于矿井地面快速巡查的导航方法的流程图；

图4为本发明一个实施例所述用于矿井地面快速巡查的导航装置的原理框图；

图5为本发明一个实施例在煤矿鸟瞰图中的使用效果图；

图6为本发明一个实施例所述采掘工程平面的使用效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种用于矿井地面快速巡查的导航方法，应用于配置有导航系统的移动终端中，如图1所示，包括如下步骤：

s101：获取矿井的地下布局图件，确定所述地下布局图件所采用的图件坐标系；通常情况下，所述地下布局图件为cad格式，工作人员预先将需要的图件信息通过cad软件制作在图纸上得到地下布局图件，在地下布局图件可以为采掘工作平面图、巷道布置图、带有巷道的鸟瞰图、地质地形图等相关图件。一般地下布局图件采用的坐标系为wgs84坐标系[坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的z轴指向bih(国际时间服务机构)1984.o定义的协议地球极(ctp)方向，x轴指向bih1984.0的零子午面和ctp赤道的交点，y轴与z轴、x轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系统]。

s102：根据图件坐标系与所述导航系统所采用的导航坐标系之间的对应关系，将所述地下布局图件中的坐标参数转换为对应的导航坐标系坐标参数，得到第一交换图件。一般导航坐标系可以选择地理坐标系、地球直角坐标系、载体坐标系、地心惯性坐标系等。移动终端中的导航系统版本类型是确定的，其所采用的坐标系也是确定的。当图件坐标系和和导航坐标系均确定后，即可获得图件坐标系与所述导航系统所采用的导航坐标系之间的对应关系，进而能够对图件坐标系中的每一坐标参数进行转换。

s103：将所述第一交换图件的格式转换为与导航系统底图相同的格式，得到第二交换图件。导航系统底图即为导航系统启动时显示的界面中所采用的图片，根据导航系统的版本类型就可以确定导航系统所使用的底图是什么样的格式的。通常为jpg，jpeg格式等。而第一交换图件，与地下布局图件的格式相同，采用cad软件绘制得到的图件其格式为dwg，利用cad软件打开相关图件后，将其输出jpg等格式的图片，或者直接将打开的图件界面截图后保存，最后采用photoshop等软件进行组合即可得到完整地下布局图片。

s104：用所述第二交换图件替换所述导航系统底图，得到导航界面。现有技术中导航系统底图均采用地面上的地表坐标，显示的也是地面上已有的建筑信息、标识等，通过本步骤，可以实现导航系统底图采用的是地表坐标，但是显示的却是矿井开发过程中在地下的布局情况，例如采掘工作平面图、巷道布置图、带有巷道的鸟瞰图、地质地形图。

s105：获取所述移动终端的当前位置坐标，将所述当前位置坐标显示于所述导航界面中。如需快速定位需要开启网络，不开启网络的情况下定位时间为2min左右，选择定位即可显示当前所处地点在矿井各种图件中的位置。现有技术中，一般通过通信信号和移动终端自身的gps定位模块相结合，来实现移动终端的定位。在矿井所在位置处，一般情况下，通信信号较差，此时如果使用通信网络进行定位，所需要的时间会比较长。

通过本实施例的上述方案，对已有的矿井的地下布局图件进行坐标转换、格式转换的处理之后，使其能够符合移动终端内导航系统中所采用的坐标系、底图格式的要求。因此，最终能够将处理后的地下布局图件在导航系统中作为导航界面显示出来，使得最终得到的导航界面中包含地下布局。由于移动终端本身配置有定位功能模块，在启用导航系统时可实时自动获取移动终端的当前位置坐标并在导航界面中显示，由此便可以将移动终端的当前位置坐标在地下布局中的导航界面中显示出来。通过上述方案，能够使带有地下布局的图件与移动终端中的导航系统配合，以快速在加载有巷道、地物、地层等重要信息的导航地图中寻找到工作人员的具体位置，直观地引导工作人员到达井下巷道对应地表的位置，辅助地工作人员完善采掘工程平面图上漏失的地物信息。

以上方案中，s102中如果能够确定图件坐标系和导航坐标系，则可利用已有的对应关系对图件中的坐标参数进行转换，如果不能够确定导航坐标系采用的是何种坐标时，可通过如图3所示的方法得到图件坐标系与导航坐标系之间的对应关系，该过程可设置于步骤s101和步骤s102之间。如图：

s201：在所述地下布局图件内选择至少三处预设标识点进行标注，并获得每一预设标志点在所述图件坐标系下的第一坐标参数；预设标识点为在绘制地下布局图件时就预先选定好的，其在图件坐标系中的第一坐标参数即为确定的。

s202：获取预存的每一所述预设标识点在所述导航坐标系下的第二坐标参数；本步骤中，可以通过移动终端在现场采集预设标识点的坐标参数来获取。

s203：根据所有预设标志点的第一坐标参数和第二坐标参数，计算得到图件坐标系与导航坐标系之间的对应关系。通过至少三个预设标识点的两组坐标参数进行对应，通过数学计算，即可得到两个坐标系的对应关系。

优选地，在以上方案中，步骤s103中还包括对所述导航界面进行栅格化处理。通过为导航界面设置栅格，能够为客户在进行定位时提供更精准的位置信息，而且通过确定当前位置以及图件中出现的具体布局分别在哪一栅格内，可以更直观地确认当前位置与图件中各布局部分之间的相对位置关系，给用户的地面巡查带来便利。

进一步优选地，如图3所示，上述方案中还可以包括如下步骤：

s106：实时记录所述移动终端的当前位置坐标，根据记录结果形成移动终端移动路径，将所述移动路径发送至主控上位机。本方案中，通过实时传回本人行走路径，使办公室人员对现场的巡查情况进行实时记录。

s107：获取带有当前位置坐标信息的现场图片，并将所述现场图片发送至主控上位机。本方案中，通过实时传回带有当前位置坐标信息的现场图片，能够使办公室的人对现场进行详细的了解与指导，方便、快捷、高效，更好地辅助地物巡查人员完善采掘工程平面图上漏失的地物信息。

实施例2

本实施例提供一种用于矿井地面快速巡查的导航装置，如图4所示，包括：

图件获取单元301，获取矿井的地下布局图件，确定所述地下布局图件所采用的图件坐标系；通常情况下，所述地下布局图件为cad格式，工作人员预先将需要的图件信息通过cad软件制作在图纸上得到地下布局图件，在地下布局图件可以为采掘工作平面图、巷道布置图、带有巷道的鸟瞰图、地质地形图等相关图件。一般地下布局图件采用的坐标系为wgs84坐标系[坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的z轴指向bih(国际时间服务机构)1984.o定义的协议地球极(ctp)方向，x轴指向bih1984.0的零子午面和ctp赤道的交点，y轴与z轴、x轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系统]。

坐标转换单元302，根据图件坐标系与所述导航系统所采用的导航坐标系之间的对应关系，将所述地下布局图件中的坐标参数转换为对应的导航坐标系坐标参数，得到第一交换图件；一般导航坐标系可以选择地理坐标系、地球直角坐标系、载体坐标系、地心惯性坐标系等。移动终端中的导航系统版本类型是确定的，其所采用的坐标系也是确定的。当图件坐标系和导航坐标系均确定后，即可获得图件坐标系与所述导航系统所采用的导航坐标系之间的对应关系，进而能够对图件坐标系中的每一坐标参数进行转换。

格式转换单元303，将所述第一交换图件的格式转换为与导航系统底图相同的格式，得到第二交换图件；导航系统底图即为导航系统启动时显示的界面中所采用的图片，根据导航系统的版本类型就可以确定导航系统所使用的底图是什么样的格式的。通常为jpg，jpeg格式等。而第一交换图件，与地下布局图件的格式相同，采用cad软件绘制得到的图件其格式为dwg，利用cad软件打开相关图件后，将其输出jpg等格式的图片，或者直接将打开的图件界面截图后保存，最后采用photoshop等软件进行组合即可得到完整地下布局图片。

底图处理单元304，用所述第二交换图件替换所述导航系统底图，得到导航界面；现有技术中导航系统底图均采用地面上的地表坐标，显示的也是地面上已有的建筑信息、标识等，通过本步骤，可以实现导航系统底图采用的是地表坐标，但是显示的却是矿井开发过程中在地下的布局情况，例如采掘工作平面图、巷道布置图、带有巷道的鸟瞰图、地质地形图。

导航结果显示单元305，获取所述移动终端的当前位置坐标，将所述当前位置坐标显示于所述导航界面中。如需快速定位需要开启网络，不开启网络的情况下定位时间为2min左右，选择定位即可显示当前所处地点在矿井各种图件中的位置。现有技术中，一般通过通信信号和移动终端自身的gps定位模块相结合，来实现移动终端的定位。在矿井所在位置处，一般情况下，通信信号较差，此时如果使用通信网络进行定位，所需要的时间会比较长。

通过本实施例的上述方案，对已有的矿井的地下布局图件进行坐标转换、格式转换的处理之后，使其能够符合移动终端内导航系统中所采用的坐标系、底图格式的要求。因此，最终能够将处理后的地下布局图件在导航系统中作为导航界面显示出来，使得最终得到的导航界面中包含地下布局。由于移动终端本身配置有定位功能模块，在启用导航系统时可实时自动获取移动终端的当前位置坐标并在导航界面中显示，由此便可以将移动终端的当前位置坐标在地下布局中的导航界面中显示出来。通过上述方案，能够使带有地下布局的图件与移动终端中的导航系统配合，以快速在加载有巷道、地物、地层等重要信息的导航地图中寻找到工作人员的具体位置，直观地引导工作人员到达井下巷道对应地表的位置，辅助地工作人员完善采掘工程平面图上漏失的地物信息。

在上述方案中，所述装置还可以包括坐标对应关系换算单元306，具体用于：

在所述地下布局图件内选择至少三处预设标识点进行标注，并获得每一预设标志点在所述图件坐标系下的第一坐标参数；预设标识点为在绘制地下布局图件时就预先选定好的，其在图件坐标系中的第一坐标参数即为确定的。

获取预存的每一所述预设标识点在所述导航坐标系下的第二坐标参数；可以通过移动终端在现场采集预设标识点的坐标参数来获取。

根据所有预设标志点的第一坐标参数和第二坐标参数，计算得到图件坐标系与导航坐标系之间的对应关系。通过至少三个预设标识点的两组坐标参数进行对应，通过数学计算，即可得到两个坐标系的对应关系。

较佳地，上述方案中，所述底图处理单元304还用于对所述导航界面进行栅格化处理。通过为导航界面设置栅格，能够为客户在进行定位时提供更精准的位置信息，而且通过确定当前位置以及图件中出现的具体布局分别在哪一栅格内，可以更直观地确认当前位置与图件中各布局部分之间的相对位置关系，给用户的地面巡查带来便利。

进一步地，上述方案中，所述装置还可以包括路径回传单元307，实时记录所述移动终端的当前位置坐标，根据记录结果形成移动终端移动路径，将所述移动路径发送至主控上位机。通过实时传回本人行走路径，使办公室人员对现场的巡查情况进行实时记录。

上述方案中，所述装置还可以包括现场图片回传装置308，获取带有当前位置坐标信息的现场图片，并将所述现场图片发送至主控上位机。通过实时传回带有当前位置坐标信息的现场图片，能够使办公室的人对现场进行详细的了解与指导，方便、快捷、高效，更好地辅助地物巡查人员完善采掘工程平面图上漏失的地物信息。

通过采用本发明以上实施例中的技术方案，在保德煤矿鸟瞰图和采掘工程面中的应用效果图如图5和图6所示。显然，通过以上方案提供的导航装置中，导航界面即为煤矿、采掘工作面的实际布局示意图。通过使用上述装置，在实际生产中至少存在如下效益：

(1)经济效益：

利用该装置避免了再次回办公室核对地物坐标位置，减少了地物调查用车的出勤次数与行车距离。通过统计自装置运行以来，相比以往出勤次数和行车距离减少二分之一，每年节省行车各类费用约30000元，从长远计算节省大量出车费用。每月专用于地面巡查的图纸有采掘工程平面图、巷道布置图、井上下对照图以及其他工程选址所用的专用图纸，按照每月各打印一份计算一年少打印图纸48份，以每张图纸200元计算，仅图纸一项最少节约9600元。

(2)时间效益：

极大的提高了人员的野外工作效率，按照每日单次完成任务需要5小时计算，每年节省约900小时的工作量。

(3)安全效益：

采用该装置后，在日后解决涉及到地面工程选址、当地地面建筑建设记录、矿区出露地层素描等工作时地物专员基本可以一次外出即完成任务，如果地物专员因为其他原因无法到现场时非专业人员只要安装该装置也可快速完成任务，减少了车辆出勤次数，大大缩短了项目人员工作时间，省去每月用于地物调查的图纸，经济效益巨大、符合大神东“高产、高效”的宗旨。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。