一种地下廊道平面位置信息测量方法及装置与流程

本发明涉及廊道施工技术领域，特别是一种地下廊道平面位置信息测量方法及装置。

背景技术：

近年来，随着水利工程建设日趋完善，水工建筑物的地下检修逐渐引起重视。随着与地面距离的增大，地下检修人员与地面监控人员的联系以及寻找检修点成为了一个难以解决的问题。由于地下廊道内信号传输不便，地下廊道内的检修信息无法及时传送到监测控制终端，地下廊道检修人员也无法确定自己所处的具体位置，无法准确迅速找到下一个检修点。同时，在发生紧急情况时，地面监测人员需及时与地下检修维护人员进行信息交互。因此，需要设计一种在地下廊道后期运营过程中的精确定位方法及装置。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是一种地下廊道平面位置信息测量方法及装置，能够解决背景技术中的问题，精确定位廊道中检修人员位置，为廊道上下检修人员提供信息交互的渠道，便于检修作业的顺利进行。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种地下廊道平面位置信息测量方法，依靠红外定位装置配合手机软件以及计算机终端，根据廊道形状与走向，分直线型廊道、弯道型廊道与倾斜型廊道进行测量，其特征是：

所述的直线型廊道测量的装置布置步骤具体包括：

1)沿廊道走向在廊道两个侧壁上分别设置一组红外定位装置；

2)检修人员利用手机在坐标系中定位自身在廊道内的位置信息；

所述的弯道型廊道测量的装置布置步骤具体包括：

1)在弯道型廊道曲率半径最小的外侧墙壁位置设置一台红外定位装置；

2)在已布置的红外定位装置的最大测量范围与廊道外侧墙壁焦点位置做标记；

3)以标记为圆心，红外定位装置测量半径为半径绘制虚拟圆，在所绘制出的虚拟圆与外侧廊道的交点位置布置红外定位装置；

所述的倾斜型廊道测量的装置布置步骤具体包括：

1)按照红外定位装置扫描平面范围与廊道地面平行的原则，沿廊道走向在廊道两个侧壁上分别设置一组红外定位装置；

2)红外定位装置安装后，装置与竖直方向之间的夹角和廊道坡面坡度相同；

所述的数据处理步骤具体包括：

1)检修人员所在位置信息通过手机软件发送至位于地面的计算机终端中；

2)计算机终端将检修人员所在位置信息发送至红外定位装置中；

3)红外定位装置将接收到的检修人员所在位置信息与红外定位装置自身的绝对位置相结合，并计算出检修人员在坐标系中的位置；

4)红外定位装置将检修人员在坐标系中的位置处理后传输至计算机终端所建立的坐标系中；

5)计算机终端将坐标系中的检修人员坐标信息传输至手机软件中。

优选的方案中，所述的直线型廊道测量和倾斜型廊道测量中，两组红外定位装置交错设置，且相邻两个红外定位装置的间距为m，采用以下计算式确定m值：

式中：

l——廊道宽度；

r——红外定位装置测量半径；

m——相邻两台红外定位装置之间的间距。

优选的方案中，所述的数据处理步骤的步骤5)中，

当红外定位装置仅定位到一个检修人员时，计算机终端将接收到的检修人员坐标直接显示在坐标系中并传输至手机软件上；

当红外定位装置定位到至少两个检修人员时，计算机终端对接收到的多个检修人员坐标进行筛选，并选择与红外定位装置距离最小的坐标作为检修人员坐标，将检修人员坐标显示在坐标系中并传输至手机软件上。

优选的方案中，所述的数据处理步骤的步骤3)具体包括以下步骤：

1)红外定位装置预先测量其测量范围内所对应的对立廊道侧壁位置数据ab并上传至静态数据库中；

2)红外定位装置将由计算机终端发出的检修人员所在位置信息与静态数据库内已上传的数据进行比对；

3)若计算机终端发出的检修人员所在位置信息与静态数据库数据内已上传的数据有交集且匹配，则检修人员所在位置信息不计入数据库；

若计算机终端发出的检修人员所在位置信息与静态数据库数据有交集但不匹配，则检修人员所在位置信息计入数据库；

若计算机终端发出的检修人员所在位置信息与静态数据库数据无交集，则检修人员所在位置信息计入数据库。

优选的方案中，所述的步骤3)中，当检修人员位于相邻两台红外定位装置测量范围的交集d中时，相邻两台红外定位装置均能检测到独立数据，通过两台红外定位装置所检测到的独立数据，计算出检修人员所在坐标并上传至计算机终端。

一种用于地下廊道平面位置信息测量方法的装置，包括步进电机、红外测距装置、信号中继站和主控核心处理区，步进电机与两个红外测距装置相连接，红外测距装置以步进电机为轴，呈对称分布。

优选的方案中，所述的红外测距装置和主控核心处理区相连接，将所测数据实时上传至主控核心处理区；

单个红外测距装置包括红外发射装置和红外接收装置。

优选的方案中，所述的信号中继站与主控核心处理区相连接，主控核心处理区将处理好的实时数据通过信号中继站建立的数据网传送至地面监测终端。

优选的方案中，所述的主控核心处理区，其结构包括数据库部分、信息接收部分、数据处理部分和信息传递部分；

所述的数据库部分包括静态数据库、第一动态数据库、第二动态数据库；

所述的静态数据库为无检修人员在场时，从红外定位装置到各个可测范围廊道壁的距离和角度信息；

所述的第一动态数据库为有检修人员在场时，从红外定位装置到各个可测范围廊道壁的距离和角度信息；

所述的第二动态数据库为与第一动态数据库相对应的极坐标定位信息的二维坐标定位信息；

所述的信息接收部分用于接收红外测距装置的距离信息、步进电机的时间信息；

所述的数据处理部分包括步进电机数据处理部分和综合处理部分；

所述的综合处理部分将处理得到的各个时刻的红外测距信息和该时刻的角度信息组合，与静态数据库中相同角度对应的距离信息进行对比并上传；

所述的信息传递部分用于将第一动态数据库和第二动态数据库的信息通过信号中继站建立的数据网上传到计算机终端中。

优选的方案中，所述的综合处理部分将处理得到的各个时刻的红外测距信息和该时刻的角度信息组合，与静态数据库中相同角度对应的距离信息进行对比；

若有差异，则将该数据上传至第一动态数据库；

同时综合处理部分将极坐标系定位信息转化为二维坐标系定位信息，与红外定位装置自身位置相叠加得到最终的定位信息，将原始的极坐标定位信息与二维坐标系定位信息同时上传至第二动态数据库中。

本发明所提供的一种地下廊道平面位置信息测量方法及装置，通过采用上述方法及结构，为廊道中的检修人员与地面人员提供了有利的沟通交流渠道，并使廊道内检修人员能够对自身位置进行精准定位，从而提升廊道检修施工效率，避免因廊道内信号弱而导致的数据信息传输不及时的情况。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的直线型廊道中红外定位装置的安装位置示意图。

图2为本发明的直线型廊道中单个红外定位装置数据测量范围示意图。

图3为本发明的直线型廊道中相邻两个红外定位装置数据测量范围示意图。

图4为本发明的弯道型廊道中红外定位装置的安装位置示意图。

图5为本发明的倾斜型廊道中红外定位装置的安装位置示意图。

图6为本发明的红外定位装置结构图。

图7为本发明的数据传输流程图。

图中：红外定位装置1，主控核心处理区2，红外测距装置3,步进电机4。

具体实施方式

实施例1：

如图1-5中，一种地下廊道平面位置信息测量方法，依靠红外定位装置1配合手机软件以及计算机终端，根据廊道形状与走向，分直线型廊道、弯道型廊道与倾斜型廊道进行测量，其特征是：

所述的直线型廊道测量的装置布置步骤具体包括：

1)沿廊道走向在廊道两个侧壁上分别设置一组红外定位装置1；

2)检修人员利用手机在坐标系中定位自身在廊道内的位置信息；

所述的弯道型廊道测量的装置布置步骤具体包括：

1)在弯道型廊道曲率半径最小的外侧墙壁位置设置一台红外定位装置1；

2)在已布置的红外定位装置1的最大测量范围与廊道外侧墙壁焦点位置做标记；

3)以标记为圆心，红外定位装置1测量半径为半径绘制虚拟圆，在所绘制出的虚拟圆与外侧廊道的交点位置布置红外定位装置1；

所述的倾斜型廊道测量的装置布置步骤具体包括：

1)按照红外定位装置1扫描平面范围与廊道地面平行的原则，沿廊道走向在廊道两个侧壁上分别设置一组红外定位装置1；

2)红外定位装置1安装后，装置与竖直方向之间的夹角和廊道坡面坡度相同；

所述的数据处理步骤具体包括：

1)检修人员所在位置信息通过手机软件发送至位于地面的计算机终端中；

2)计算机终端将检修人员所在位置信息发送至红外定位装置1中；

3)红外定位装置1将接收到的检修人员所在位置信息与红外定位装置1自身的绝对位置相结合，并计算出检修人员在坐标系中的位置；

4)红外定位装置1将检修人员在坐标系中的位置处理后传输至计算机终端所建立的坐标系中；

5)计算机终端将坐标系中的检修人员坐标信息传输至手机软件中。

优选的方案中，所述的直线型廊道测量和倾斜型廊道测量中，两组红外定位装置1交错设置，且相邻两个红外定位装置1的间距为m，采用以下计算式确定m值：

式中：

l——廊道宽度；

r——红外定位装置1测量半径；

m——相邻两台红外定位装置1之间的间距。

3、根据权利要求1所述的一种地下廊道平面位置信息测量方法，其特征在于：所述的数据处理步骤的步骤5)中，

当红外定位装置1仅定位到一个检修人员时，计算机终端将接收到的检修人员坐标直接显示在坐标系中并传输至手机软件上；

当红外定位装置1定位到至少两个检修人员时，计算机终端对接收到的多个检修人员坐标进行筛选，并选择与红外定位装置1距离最小的坐标作为检修人员坐标，将检修人员坐标显示在坐标系中并传输至手机软件上。

实施例2：

如图2，在实施例1的基础上，所述的数据处理步骤的步骤3)具体包括以下步骤：

1)红外定位装置1预先测量其测量范围内所对应的对立廊道侧壁位置数据ab并上传至静态数据库中；

2)红外定位装置1将由计算机终端发出的检修人员所在位置信息与静态数据库内已上传的数据进行比对；

3)若计算机终端发出的检修人员所在位置信息与静态数据库数据内已上传的数据有交集且匹配，则检修人员所在位置信息不计入数据库；

若计算机终端发出的检修人员所在位置信息与静态数据库数据有交集但不匹配，则检修人员所在位置信息计入数据库；

若计算机终端发出的检修人员所在位置信息与静态数据库数据无交集，则检修人员所在位置信息计入数据库。

由红外定位装置1测量并上传至静态数据库的数据属于ab段墙壁，即检修人员处于阴影区域a时物体的位置数据会被装置用来与静态数据库作对比，若不符则计入第一动态数据库；

若检修人员处于阴影区域b、c时，由于无此处的静态数据库，则数据为错误值(即误差过大被舍去)，因此会对所有测得的检修人员数据进行处理并上传至第一动态数据库；

同理，在出入口的位置，会有墙体同样被判定为错误值，当有检修人员时，测距值出现变动，经过处理得到检修人员的位置。

如图三所示：相邻两装置的重叠范围用阴影面积d所示。在没有检修人员时，阴影范围装置的测距值为错误值，当存在检修人员时，两装置均有独立数据，并通过运算得出最终位置，并上传终端处理。

实施例3：

如图4，在实施例1的基础上，所述的步骤3)中，当检修人员位于相邻两台红外定位装置1测量范围的交集d中时，相邻两台红外定位装置1均能检测到独立数据，通过两台红外定位装置1所检测到的独立数据，计算出检修人员所在坐标并上传至计算机终端。

实施例4：

如图6，在实施例1的基础上，采用地下廊道平面位置信息测量装置进行廊道测量工作，装置包括步进电机4、红外测距装置3、信号中继站和主控核心处理区2，步进电机4与两个红外测距装置3相连接，红外测距装置3以步进电机4为轴，呈对称分布。

优选的方案中，所述的红外测距装置3和主控核心处理区2相连接，将所测数据实时上传至主控核心处理区2；

单个红外测距装置3包括红外发射装置和红外接收装置。

优选的方案中，所述的信号中继站与主控核心处理区2相连接，主控核心处理区2将处理好的实时数据通过信号中继站建立的数据网传送至地面监测终端。

优选的方案中，所述的主控核心处理区2，其结构包括数据库部分、信息接收部分、数据处理部分和信息传递部分；

所述的数据库部分包括静态数据库、第一动态数据库、第二动态数据库；

所述的静态数据库为无检修人员在场时，从红外定位装置1到各个可测范围廊道壁的距离和角度信息；

所述的第一动态数据库为有检修人员在场时，从红外定位装置1到各个可测范围廊道壁的距离和角度信息；

所述的第二动态数据库为与第一动态数据库相对应的极坐标定位信息的二维坐标定位信息；

所述的信息接收部分用于接收红外测距装置3的距离信息、步进电机4的时间信息；

所述的数据处理部分包括步进电机4数据处理部分和综合处理部分；

所述的综合处理部分将处理得到的各个时刻的红外测距信息和该时刻的角度信息组合，与静态数据库中相同角度对应的距离信息进行对比并上传；

所述的信息传递部分用于将第一动态数据库和第二动态数据库的信息通过信号中继站建立的数据网上传到计算机终端中。

实施例5：

如图7中，数据传输处理流程主要为：

综合处理部分将处理得到的各个时刻的红外测距信息和该时刻的角度信息组合，与静态数据库中相同角度对应的距离信息进行对比；

若有差异，则将该数据上传至第一动态数据库；

同时综合处理部分将极坐标系定位信息转化为二维坐标系定位信息，与红外定位装置1自身位置相叠加得到最终的定位信息，将原始的极坐标定位信息与二维坐标系定位信息同时上传至第二动态数据库中。

采用上述方法及装置，解决了地下检修人员与地面监控人员的信息交互问题，同时加快了检修点位置确定效率，有效提升了信息传递效率以及廊道检修效率。