一種用于地下管線定位的定位設備及定位方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地下管線精確定位方法，特別是涉及一種結合載波相位差分和地理信息系統(tǒng)以及電子標識器的城市地下管線定位設備及方法。
【背景技術】
[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)定位不準確，缺少有效的手段來對管線路由信息和屬性信息進行有效的定位和標識，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。隨著我國城鎮(zhèn)化建設的推進，大部分道路和管線需要新建或改建，依照竣工圖紙會大大影響對管道的精確定位。其次，由于市政管網(wǎng)中供水、電力、通信、燃氣等各種材質和屬性的管道往往擁擠在一起，從而很難確認某種管線的位置和類型，使得“挖爆管”和誤開挖事故時常發(fā)生。因此，準確定位地下管線位置的方法對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)境下都能夠實現(xiàn)對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應用地下電子標識的方法，還有就是單獨應用導航衛(wèi)星信號載波相位差分技術實施定位的方法。然而這些方法都存在各自的優(yōu)缺點，其中物探法屬于專業(yè)應用，不直觀、效率低，往往在管線最初定位時和沒有相應區(qū)域的管線資料時才采用這種方法。利用地下電子標識器或應用載波相位差分技術來對管線進行定位，都是之前已完成管線物探的前提下，通過安裝地下電子標識器獲取管線的精確位置或通過載波相位差分技術獲取自身的精確位置進而對管線進行定位的。地下電子標識最大的優(yōu)點是環(huán)境適應性強，通過標識閱讀器讀取電子標識信號，定位電子標識位置進而定位地下管線位置。然而利用電子標識就是定位點是離散的，只能對地下管線關鍵點進行定位，無法實現(xiàn)對任意點進行定位，而且由于電子標識本身造價和埋設施工等造價，成本較高。若利用導航衛(wèi)星信號載波相位差分技術來實現(xiàn)對地下管線定位，使用非常方便而且成本相對較低，只需要安裝一個定位基準站，就可實現(xiàn)在其周圍30平方公里范圍內對移動站信號進行差分，進而實現(xiàn)對管線的精確定位。然而對衛(wèi)星信號實施差分，需要能夠實時接受到衛(wèi)星信號，但是衛(wèi)星信號時常會受到天氣和周圍建筑的影響，因此應用載波相位差分技術進行管線定位會受到使用環(huán)境的影響。若將兩種方式相結合的定位方法，就可以提高對管線定位的環(huán)境適應性，而且能夠對管線任意點進行定位，而且建設成本也不高。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種結合載波相位差分和地理信息系統(tǒng)以及電子標識器的地下管線定位設備和方法，以解決當前城市綜合管線定位方法中存在的環(huán)境適應性低或無法對管線任意部分進行定位的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案:
[0006]一種用于地下管線定位的定位設備，該設備包括
[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)信息進行分析計算，獲得地下管線的可視化數(shù)據(jù)信息；
[0008]GPRS無線通信模塊，用于與后臺服務器進行數(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射頻定位方式對待定位地下管線進行定位；
[0010]RFID射頻探測模塊，用于對地下電子標示器的閱讀信號進行發(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站的誤差數(shù)據(jù)，對地下管線的定位信息進行修正，獲得地下管線的精確定位信息。
[0012]優(yōu)選的，該設備進一步包括電源管理模塊，為設備內部功能模塊分配供電。
[0013]優(yōu)選的，該設備進一步包括顯示模塊，用于顯示地下管線的定位數(shù)據(jù)，所述定位數(shù)據(jù)包括經度、瑋度和海拔。
[0014]優(yōu)選的，該設備進一步包括存儲模塊，用于存儲片上系統(tǒng)、基于地圖的可視化系統(tǒng)、相應的矢量地圖數(shù)據(jù)和SQLite數(shù)據(jù)庫。
[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，對衛(wèi)星定位方式或RFID射頻定位方式進行切換。
[0018]優(yōu)選的，所述GPRS無線通信模塊采用WCDMA或無線3G信號通信。
[0019]優(yōu)選的，該設備進一步包括與所述RFID射頻探測模塊連接的RFID天線。
[0020]一種包含如上所述的定位設備的定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)包括:
[0021]差分基準站，接收導航衛(wèi)星的載波相位信號，并進行差分計算，獲得載波相位差分的誤差；
[0022]后臺服務器，將所述相位差分的誤差發(fā)送至定位設備；
[0023]定位設備，基于導航衛(wèi)星的載波相位差分的誤差，對地下管線進行精確定位。
[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)已測的定位點位置，建立差分基準站；
[0027]S2、利用差分基準站接收導航衛(wèi)星的載波相位信號，并進行差分計算，獲得載波相位差分的誤差；
[0028]S3、通過后臺服務器以無線傳輸?shù)姆绞?，將載波相位差分的誤差發(fā)送至定位設備;
[0029]S4、定位設備中的載波相位差分定位模塊基于導航衛(wèi)星的載波相位差分的誤差，對地下管線進行精確定位；
[0030]S5、利用定位設備中的RFID射頻模塊對地下電子標示器的閱讀信號進行發(fā)射/接收和信息處理，并對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)明所述技術方案的優(yōu)點在于:
[0034]1、定位方法的環(huán)境適應性強。結合載波相位差分、地理信息系統(tǒng)和電子標識器技術，在接受不到GPS信號或GPRS網(wǎng)絡信號時，也可以通過RFID進行管線定位。
[0035]2、成本低。比較單單利用安裝RFID電子標識的方法，無需安裝大量的標識設備，只需在衛(wèi)星和網(wǎng)絡較差的區(qū)域安裝地下電子標識器就可以了。
[0036]3、人機交互性好。結合了地理信息系統(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，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、建設年代、使用狀況等數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0037]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明；
[0038]圖1示出本發(fā)明所述定位設備的示意圖；
[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)明所述定位設備的結構示意圖。
[0041]附圖標號
[0042]URFID射頻探測模塊，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。
【具體實施方式】
[0043]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[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備，該設備包括例如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)信息進行分析計算，獲得地下管線的可視化數(shù)據(jù)信息；GPRS無線通信模塊，用于與后臺服務器進行數(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射頻定位方式對待定位地下管線進行定位；RFID射頻探測模塊2，用于對地下電子標示器的閱讀信號進行發(fā)射/接收和信息處理；載波相位差分定位模塊3，通過GPRS接受到的基準站的誤差數(shù)據(jù)，對接受到的地下管線定位的位置信息進行修正，最終獲得地下管線的精確定位信息，即通過進行差分計算，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)每顆導航衛(wèi)星的各個時刻的誤差值進行修正。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，對衛(wèi)星定位方式或RFID射頻定位方式進行切換。該設備進一步包括為設備內部功能模塊分配供電的電源管理模塊。該設備進一步包括用于顯示地下管線的經度、瑋度和海拔等定位數(shù)據(jù)的顯示模塊。該設備進一步包括存儲模塊，用于存儲片上系統(tǒng)、基于地圖的可視化系統(tǒng)、相應的矢量地圖數(shù)據(jù)和SQLite數(shù)據(jù)庫。本方案中，所述GPRS無線通信模塊采用WCDMA或無線3G信號通信。該設備進一步包括與所述RFID射頻探測模塊連接的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)明進一步公開了一種包含上述的定位設備的定位系統(tǒng)，其特征在于，該定位系統(tǒng)包括:差分基準站，接收導航衛(wèi)星的載波相位信號，并進行差分計算，獲得載波相位差分的誤差；后臺服務器，將所述相位差分的誤差發(fā)送至定位設備；以及，定位設備，基于導航衛(wèi)星的載波相位差分的誤差，對地下管線進行精確定位。
[0046]本發(fā)