一种地铁隐蔽管线的定位管理方法和装置

技术领域

本实施例涉及轨道交通安全技术领域，具体涉及一种地铁隐蔽管线的定位管理方法和装置。

背景技术

近年来，随着我国城市轨道交通基础设施建设的大规模开展和设计，其工程在总量、单体长度上都有突飞猛进的发展。然而在建设水平不断提高、建设步伐不断加快的同时，各城市轨道交通行业单位都在积极探索如何对既有地铁站内的隐蔽管线进行运维管理，以提高地铁站的运维管理水平，保障城市轨道交通安全有序运营。

现有的隐蔽管线运维管理主要以人工巡检的形式为主，但是人工巡检时对非隐蔽管线进行管线类别识别与安全检查，并对检查的结果与维护经过利用手工形成纸质文档记录。这样的人工识别管线与记录方式，存在一定的管线误认的可能，且纸质文本记录在保存上有一定困难，也不利于事后查阅维护记录，极大的影响了站内管线的运维工作效率。地铁工程具有隐蔽性、封闭性、结构受力复杂等特点，传统的运维管理思想和技术已无法适应，地铁的安全运行管理正面临着巨大的挑战，亟需新的技术对管线运维进行智能管理，保障运营安全。

发明内容

本申请实施例的目的在于提出了一种地铁隐蔽管线的定位管理方法和装置，以解决人工识别管线与记录方式，存在一定的管线误认的可能，且纸质文本记录在保存上有一定困难，也不利于事后查阅维护记录，极大的影响了站内管线的运维工作效率等技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种地铁隐蔽管线的定位管理方法，该方法包括：

S1：基于地铁建筑物、配置设备和隐蔽管线的实际分布位置，构建地铁的建筑物空间模型；

S2：利用定位设备的UWB脉冲信号，获取运维人员当前定位信息，基于AR设备的传感器，获取定位设备的当前定位姿态信息；

S3：将当前定位信息与建筑物空间模型进行匹配，获得建筑物空间模型中对应当前定位信息的隐蔽管线空间信息，并结合当前定位姿态信息，获得当前定位的隐蔽管线增强现实信息。

在该方法中，通过手持终端UWB设备定位信息与建筑物空间模型库进行匹配，并结合AR设备的姿态信息获取手持端当前位置的隐蔽管线增强现实信息，并发送到显示模块与手持端AR设备中，便于运维人员根据需要对目标管线点选以查看和更新相关管线资产及运维信息，同时对AR设备、UWB定位设备的实时位置以及运维信息的更新进行实时监测与存储，便于事后查阅与维护记录的保管。

在一些实施例中，S3步骤后，还包括将隐蔽管线增强现实信息传输至AR设备，便于运维人员对目标管线进行查看和编辑操作以更新维护日志。

在一些实施例中，S1步骤中的建筑物空间模型可利用三维激光扫描和BIM建模中的一种或组合方式获得。建筑物空间模型的构建，便于与定位信息进行匹配，获得隐蔽管线增强现实信息，便于运维人员的对管线类别的识别与安全检查工作。

在一些实施例中，S2步骤中，响应于采集到的UWB定位手环与各UWB基站之间的UWB脉冲信号的通信时间数据，并结合TOA、TDOA和AOA的混合算法，获得运维人员当前定位信息。通过测量UWB定位手环到多个不同的UWB基站的时间和时间差来实现最终的运维人员的定位，有效地提高了定位准确性。

在一些实施例中，响应于在AR设备输入UWB定位手环的编号，并实时更新保存UWB定位手环的当前定位信息，获得运维人员的检修轨迹。通过对运维人员检修轨迹的设置，提高巡检质量和监督巡检作业。

第二方面，本申请实施例提供了一种地铁隐蔽管线的定位管理装置，该装置包括：构建空间模块，配置用于基于地铁建筑物、配置设备和隐蔽管线的实际分布位置，构建行空间坐标系，获得建筑物空间模型；当前定位模块，配置用于利用定位设备的UWB脉冲信号，获取运维人员当前定位信息，基于AR设备的传感器，获取定位设备的当前定位姿态信息；增强现实模块，配置用于将当前定位信息与建筑物空间模型进行匹配，获得建筑物空间模型中对应当前定位信息的隐蔽管线空间信息，并结合当前定位姿态信息，获得当前定位的隐蔽管线增强现实信息。

在一些实施例中，装置还包括更新维护模块，配置用于将隐蔽管线增强现实信息传输至AR设备，便于运维人员对目标管线进行查看和编辑操作以更新维护日志。

在一些实施例中，增强现实模块还包括定位设备库和AR设备库，定位设备库具体包括定位设备编号、定位设备型号、定位设备安装位置和定位设备使用状态；AR设备库具体包括AR设备编号、AR设备型号、俯仰姿态和AR设备使用状态。

第三方面，本申请实施例提供了一种用于配置地铁隐蔽管线的定位管理装置的电子设备，包括：一个或多个处理器和存储装置，用于计算和存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。

本申请实施例提供的一种地铁隐蔽管线的定位管理方法和装置，根据运维人员手持终端的UWB定位设备获取运维人员的当前位置信息，并将当前位置信息上传同步到运维管理系统中；通过手持终端的AR设备输入UWB设备编号获取当前定位，并将AR设备的姿态信息上传同步到运维管理系统中；运维管理系统将手持终端UWB设备定位信息与建筑物模型库进行匹配，并结合AR设备的姿态信息获取手持端当前位置的隐蔽管线增强现实信息，并发送到显示模块与手持端AR设备中；AR设备通过无线网络获取当前位置隐蔽管线增强现实信息，并根据需要对目标管线点选以查看和更新相关管线资产及运维信息。其有效地解决现有技术中存在的以下问题：(1)地铁设施设备巡检维护基本以传统人工视觉判断和手工记录的模式；或部分采用手机记录维护信息，但遇到问题，无法即时调阅设施设备相关信息进行查阅进行辅助决策。(2)既有的专利技术中，由于地铁站多位于地下的因素，难以接受GPS信号，且定位精度有限。(3)若采用二维码、RFID和NFC等相关定位技术，则只能定位若干个离散的点，无法对全部站内范围管线进行定位。(4)由于受到环境因素、人员素质和责任心等多方面因素的影响，巡检质量和到位率无法保证，导致巡检过程中极易出现漏记或弄虚作假的情况和无法监督其作业流程。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请可以应用于其中的示例性系统架构图；

图2是根据本申请的一种地铁隐蔽管线的定位管理方法的一个实施例的流程图；

图3是根据本申请的一种地铁隐蔽管线的定位管理装置的一个实施例的结构示意图；

图4是根据本申请的一种地铁隐蔽管线的定位管理的又一个实施例的结构示意图；

图5是适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了可以应用本申请实施例的一种地铁隐蔽管线的定位管理方法的示例性系统架构100。

如图1所示，系统架构100可以包括终端设备101，网络102和服务器103。网络102用以在终端设备101和服务器103之间提供通信链路的介质。网络102可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

地铁运维人员可使用终端设备101通过网络102与服务器103交互，以接收或发送消息等，终端设备101上可安装有各种通讯客户端应用。

需要说明的是，本申请实施例所提供的一种地铁隐蔽管线的定位管理方法通常由终端设备101执行，相应地，一种地铁隐蔽管线的定位管理装置通常设置于终端设备101中。

应该理解，图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实际需要，可具有任意数目的终端设备和服务器。

继续参考图2，其示出了根据本申请的一种地铁隐蔽管线的定位管理方法的一个实施例的流程图200。该方法包括以下步骤：

步骤201，基于地铁建筑物、配置设备和隐蔽管线的实际分布位置，构建行空间坐标系，获得地铁的建筑空间模型。

步骤202，利用定位设备的UWB脉冲信号，获取运维人员当前定位信息，基于AR设备的传感器，获取定位设备的当前定位姿态信息。

在本实施例中，通过运维人员手持端的UWB定位设备获取当前位置信息，且通过手持端的AR设备输入UWB设备编号获取当前定位的位姿态信息。

步骤203，将当前定位信息与建筑物空间模型进行匹配，获得建筑物空间模型中对应当前定位信息的隐蔽管线空间信息，并结合当前定位姿态信息，获得当前定位的隐蔽管线增强现实信息。

在本实施例中，运维管理系统将手持端UWB定位信息与建筑物空间模型库进行匹配，并结合AR设备的姿态信息获取手持端当前位置的隐蔽管线增强现实模型，并发送到显示模块与手持端AR设备中，运维人员通过无线网络获取当前位置增强现实隐蔽管线模型，并根据需要对目标管线点选以查看和更新相关管线资产及运维信息。

在一些具体的实施例中，还包括对AR设备、UWB定位设备的实时位置以及运维信息的更新进行实时监测和存储。

参考图3，其示出了根据本申请的一种地铁隐蔽管线的定位管理装置的一个实施例的结构示意图，如图3所示，导流设备管理装置300包括以下单元。

构建空间模块301，配置用于基于地铁建筑物、配置设备和隐蔽管线的实际分布位置，构建地铁的建筑物空间模型。

当前定位模块302，配置用于利用定位设备的UWB脉冲信号，获取运维人员当前定位信息，基于AR设备的传感器，获取定位设备的当前定位姿态信息。

增强现实模块303，配置用于将当前定位信息与建筑物空间模型进行匹配，获得建筑物空间模型中对应当前定位信息的隐蔽管线空间信息，并结合当前定位姿态信息，获得当前定位的隐蔽管线增强现实信息。

继续参考图4，其示出了根据本申请的一种地铁隐蔽管线的定位管理装置的一个实施例的结构示意图，如图4所示，本装置的应用实施例可分手持终端模块的前端和运维管理模块的后端，以及连接前端和后端中间的传输模块。

在本实施例中，首先，设置有多个定位设备和多个AR设备，如UWB设备1、UWB设备2…UWB设备N和AR设备1、AR设备2…AR设备N，当运维人员手持以上定位设备中的某一编号的定位设备，皆可通过已构建的定位基站获取运维人员的当前位置信息，通过运维人员自带的AR设备，输入其手持的定位设备对应的编号获取当前姿态信息并同步通过传输模块上传到后端运维管理系统的数据模块中，从而在后端运维管理系统获取到运维人员的定位信息。其次，将定位坐标与模型库中坐标相匹配，当运维人员定位坐标与车站空间模型坐标相匹配后，结合上传的当前姿态信息获得运维人员当前位置的隐蔽管线增强现实信息，将当前位置的隐蔽管线增强现实信息发送到运维人员所持终端AR设备上。AR设备生成定位到的隐蔽管线增强现实空间模型与相应操作菜单，当运维人员改变位置与方位时，设备生成的管线隐蔽管线增强现实信息也会随之刷新。当执行检修任务时，运维人员可根据具体检修需求进行相应操作，同时将更新的检修信息与维护信息模块相同步。运维人员佩戴的定位设备与AR设备将实时定位信息、设备维护信息通过传输模块上传至数据模块，通过数据模块的位置信息处理、模型匹配后，将回传的定位信息与设备维护信息推送至显示模块，显示模块显示当前建筑的空间建筑模型，并加载运维人员的定位信息与资产维护信息。

在一些具体的实施例中，采用UWB定位手环作为定位设备，利用手环与各UWB基站之间的通信时间和通信时间差等数据通过TOA(到达时间)、TDOA(到达时间差)、AOA(到达角度或称为DOA估计)定位技术和这三种技术的混合技术，并结合基站坐标得出手环定位坐标，采用智能手机作为AR设备，利用手机的内置传感器(倾斜、陀螺传感器)数据计算出俯仰状态，获得定位设备的当前定位姿态信息。

在一些具体的实施例中，传输模块用于建立后端运维管理系统与前端手持终端模块的网络连接，将手持终端模块信息上传至运维管理系统，将系统中隐蔽管线空间模型发送至AR设备，便于运维人员对目标管线进行查看和编辑操作以更新维护日志。

在一些具体的实施例中，数据模块通过传输模块接收及解析手持终端模块的上传信息，并将信息与模型库模块、维护信息模块进行对比匹配分析，将隐蔽管线增强现实信息发送至手持终端模块，数据模块包括定位设备位置信息、AR设备姿态信息、定位设备库和AR设备库等数据信息库。其中，定位设备库包含设备编号、设备型号、设备位置和设备使用状态等关键信息。AR设备库包含设备编号、设备型号、俯仰姿态和设备使用状态等关键信息。

在一些具体的实施例中，维护信息模块用于存储地铁管线的资产数据、维护数据，并根据每次管线运维检查对数据进行同步更新。

在一些具体的实施例中，模型库模块用于存储、导入、导出地铁建筑物空间模型，用于建立地铁具体建筑物和配置设施设备的坐标系，其主要为空间信息库，具体利用三维激光扫描方式、BIM建模等技术构建地铁的建筑物空间模型。

在一些具体的实施例中，运维人员执行某处水管阀门检修任务，当收到水管阀门的隐蔽管线增强现实信息时，运维人员通过双指滑动的方式进行放大与缩小界面，点击目标阀门以选中，出现操作菜单，通过点选操作菜单查看与输入信息，进行管线信息维护。操作菜单具体包括“查看设备信息”和“检修记录”等，“设备信息”具体设置有“设备名称”、“设备编号”、“设备用途”、“服役时间”和“资产权属”等信息，“检修记录”具体包括“增加记录”和“历史记录”等。

本申请的上述实施例提供的方法和装置，与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)使用UWB定位技术与智能手机等电子设备，相对于传统纸质记录来说，提高了工作的便捷性，电子记录的方式也使得维护日志存储更加方便，为维护日志的存储与查询提供了更高效的方式。(2)由于手持终端模块与系统之间可进行无线传输，当运维人员遇到问题时可随时调取历史运营维护日志与相关辅助资料，提高了运维工作效率。(3)实现了地铁站内的全范围定位信号覆盖与精准定位，避免了因地下空间而导致的信号条件差等影响，也避免了因为二维码、NFC等定位标签位置而导致的定位范围受限等影响。(4)提高了地铁站内管线运维的可靠性。由于UWB定位设备可以实时定位，在用户模块中可以实时查看运维人员的检修轨迹，避免了运维人员因为环境因素、人员素质和责任心等多方面因素的影响，而导致的巡检质量和到位率无法保证等情况。

下面参考图5，其示出了适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统500的结构示意图。图5示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，计算机系统500包括中央处理单元(CPU)501，其可根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储部分508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还存储有系统500操作所需的各种程序和数据。CPU 501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

以下部件连接至I/O接口505：包括输入部分506、输出部分507、存储部分508、通信部分509、驱动器510、可拆卸介质511。驱动器510可根据需要连接至I/O接口505，可拆卸介质511可根据需要安装在驱动器510上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分508。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可通过通信部分509从网络上被下载和安装，或从可拆卸介质511被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)501执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。

可以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码。程序代码可完全地在训练者计算机上执行、部分地在训练者计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在训练者计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络可连接到外部计算机。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的模块可通过软件的方式实现，也可通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可设置在处理器中，例如，可描述为：一种处理器包括构建空间模块、当前定位模块和增强现实模块。其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，构建空间模块还可以被描述为“基于地铁建筑物、配置设备和隐蔽管线的实际分布位置，构建空间坐标系，获得建筑物空间模型”。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。