地下管道数据终端制造技术

本发明专利技术公开了一种地下管道数据终端装置，包括ARM核心处理器模块、内存模块、触摸屏模块、数据通讯模块、数据存储模块、电源模块；电源模块为装置提供电源；数据通讯模块采集地下管线测量仪得到的地下管道的轨迹数据，输出至ARM核心处理器模块；ARM核心处理器模块包括数据解算模块和图形预处理模块，数据解算模块对数据通讯模块上传的地下管道的轨迹数据进行数据解算，最终将三维坐标信息转化为主视图、俯视图、左视图信息，输出至触摸屏模块；内存模块为ARM核心处理器模块提供运算缓存；触摸屏模块进行显示。本发明专利技术地下管道数据终端硬件电路结构紧凑，以ARM芯片作为系统的核心处理器，采用模块化设计，属于精简的电路结构。

【技术实现步骤摘要】
地下管道数据终端
本专利技术涉及一种地下管道数据终端，属于非开挖

技术介绍
城市地下管道是城市重要的基础设施，是城市赖以生存和发展的物质基础，担负着信息传递、能源输送、排涝减灾等功能，是城市建设和发展的“生命线”。随着我国城镇化步伐地加快，城市地下管道建设非常迅速，但随之而来的问题也越来越多，例如城市道路的拉链工程和施工引起的地下管道破坏等问题，成为城市建设和发展的“恶疾”。造成上述现象原因往往是地下管道资料残缺不全、准确性差或者是与现状不符，才给城市的建设和管理带来一系列的难题。我国建设部批准的行业标准CJJ61-2003《城市地下管线探测技术规程》中规定：确定地下管线属性和空间位置的全过程，统称为地下管线探测。目前，我国大概有二分之一的城市有较为完整的地下管线资料，其他各城市都不同程度地存在城市地下管线残缺不全、准确性差或者是与现状不符的状况。因此，建立完整精确的地下管道资料，是加快城市现代化建设步伐的保障，是促进城市可持续发展的必要措施。地下管线测量系统已成为国外的一大研究热点，其中有比利时公司、美国Vivax-Metrotech公司、英国Radiodetection等公司主要生产不同规格类型的地下管线探测仪。其中，美国Vivax-Metrotech公司的VM系列(VM-480、VM-560、VM-810、VM-850、VM-880等)管线探测仪，利用发射机发射特定频率、接收机接受频率的技术进行探测，其数据终端是LCD液晶屏幕，能够显示地下管线的深度、俯仰角，但是不能实时显示地下管线的图形信息，可视化程度低，人机交互性差。比利时管线陀螺仪采用陀螺仪三维定位技术，将陀螺仪原理与计算机技术整合在一起，绘制基于X、Y、Z三维坐标的地下管线空间位置曲线图，但是其数据终端是专用电脑，体积庞大，不便于携带，从而导致在工业现场无法绘制地下管线的图形信息。另外，英国雷迪公司管线探测仪RD8000系列产品的数据终端与Vivax-Metrotech的VM系列有相同的缺点，其终端是LCD屏幕，人机交互性差；而美国McLaughlinG2管线探测仪的数据终端与比利时管线陀螺仪有相同的缺点，其终端是专用电脑，体积庞大，不便于携带。因此，寻找一种实时性强、可视化程度高的微型地下管道数据终端，解决现行地下管道数据终端体积庞大、实时性差等因素造成管道检测困难成为当务之急。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现行地下管线检测中数据终端体积庞大、无法实时显示地下管线视图信息的问题，提出一种地下管道数据终端，为非开挖
的地下管线检测提供了一种实时性强、可视化程度高的微型嵌入式上位机平台。一种地下管道数据终端装置，包括ARM核心处理器模块、内存模块、触摸屏模块、数据通讯模块、数据存储模块、电源模块；电源模块为ARM核心处理器模块、内存模块、数据存储模块提供3.3V直流电压，电源模块为触摸屏模块、数据通讯模块提供5V直流电压；数据通讯模块采集地下管线测量仪得到的地下管道的轨迹数据，轨迹数据包括陀螺仪数据、里程计数据和加速度计数据，上述数据均为电压信号，轨迹数据输出至ARM核心处理器模块；ARM核心处理器模块包括数据解算模块和图形预处理模块，数据解算模块对数据通讯模块上传的地下管道的轨迹数据进行数据解算，将电压数据转换为实际测量值，对实际测量值进行多数据信息融合处理，得到地下管道的三维坐标信息，将三维坐标信息输出至图形预处理模块，输出至数据存储模块；图形预处理模块对地下管道的三维坐标信息进行预处理，得到地下管道的里程信息，获取三维坐标信息中三个方向坐标的极值，根据触摸屏模块显示屏的分辨率，对三维坐标信息进行放缩，使三维坐标信息完全绘制在显示屏上。最终，得到缩放后的三维坐标信息，然后将三维坐标信息转化为主视图、俯视图、左视图信息，输出至触摸屏模块；内存模块为ARM核心处理器模块提供运算缓存；触摸屏模块分为两种显示模式，分别为单管线信息显示、多管线信息显示；单管线信息显示时，触摸屏模块对单一管线的主视图、俯视图、左视图信息进行显示，并且能够对视图进行操作，包括动态显示测量点坐标、任意两个测量点之间距离显示、视图放大和视图抓屏保存。此外，显示地下管道里程信息、计算坐标点数、地下管道起点坐标和地下管道终点坐标；多管线信息显示时，图形预处理模块调用数据存储模块中存储信息，触摸屏模块对多管线显示，并且能够对视图进行操作，包括动态显示测量点坐标、任意两个测量点之间距离显示和视图抓屏保存。此外，显示每条地下管道的里程信息。本专利技术的优点在于：(1)微型化，本专利技术地下管道数据终端硬件电路结构紧凑，以ARM芯片作为系统的核心处理器，采用模块化设计，属于精简的电路结构。这一模块化的结构设计，突破了现有地下管道数据终端体积庞大的局限，在硬件结构上减小了终端的体积和重量，便于携带；(2)实时性强，本专利技术开发设计CYPRESS的USB主控芯片CY7C68001的设备驱动程序，能够在工业现场在线或离线地与地下管线探测仪进行数据通信，实时绘制和显示地下管线的图形信息；(3)人机交互性好，本专利技术使用触摸屏作为人机交互接口，极大地简化了用户操作，只需要轻轻触击屏幕即可，操作简便，界面友好；(4)本专利技术设计的触摸屏校准程序只需要对触摸屏进行一次初始校准，校准参数就会长久的存储在注册表中，避免每次上电校准的繁琐过程；(5)运行速度快，本专利技术使用专门定制的WindowsCE操作系统，经过量体裁衣裁剪后的内核仅10M左右，占用内存小，运行速度快，性能稳定；(6)可视化程度高，本专利技术具有良好的人机界面，能够实时绘制三视图曲线，并能够对视图进行操作(测量点坐标显示、距离显示、图形放大和图形保存)，可视化程度进一步加强。此外，系统还可以同时显示多条地下管线数据图形，方便用户对多组数据图形进行比较；(7)海量信息存储，本专利技术支持大数据量的存储，便于用户存储地下管道的数据信息。附图说明图1是本专利技术地下管道数据终端系统结构图。图2是本专利技术地下管道数据终端系统的结构详解图。图3是本专利技术地下管道数据终端的单管线显示效果图。图3a为显示测量点坐标、任意两个测量点之间距离显示的示意图。图3b为视图放大的示意图。图4是本专利技术地下管道数据终端的多管线显示效果图。图4a为四条管线显示测量点坐标的示意图。图4b为四条管线显示时，任意两个测量点之间距离显示的示意图。图中：1.ARM核心处理器模块2.内存模块3.触摸屏模块4.数据通讯模块5.数据存储模块6.电源模块101.数据解算模块102.图形预处理模块具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种地下管道数据终端装置，如图1所示，包括ARM核心处理器模块1、内存模块2、触摸屏模块3、数据通讯模块4、数据存储模块5、电源模块6；电源模块6为ARM核心处理器模块1、内存模块2、数据存储模块4提供3.3V直流电压，电源模块6为触摸屏模块3、数据通讯模块5提供5V直流电压。本专利技术中电源模块6采用锂电池，选用18650钴酸锂型2600mAh的日本三洋电芯，18650的定义法则为：电芯的直径为18mm，长度为65mm，形状是圆柱体型。电源共使用四个电芯，按照两串两并形式组成，电源的性能参数为：7.4V/5200mAh(7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地下管道数据终端装置，包括ARM核心处理器模块、内存模块、触摸屏模块、数据通讯模块、数据存储模块、电源模块；电源模块为ARM核心处理器模块、内存模块、数据存储模块提供3.3V直流电压，电源模块为触摸屏模块、数据通讯模块提供5V直流电压；数据通讯模块采集地下管线测量仪得到的地下管道的轨迹数据，轨迹数据包括陀螺仪数据、里程计数据和加速度计数据，上述数据均为电压信号，轨迹数据输出至ARM核心处理器模块；ARM核心处理器模块包括数据解算模块和图形预处理模块，数据解算模块对数据通讯模块上传的地下管道的轨迹数据进行数据解算，将电压数据转换为实际测量值，对实际测量值进行多数据信息融合处理，得到地下管道的三维坐标信息，将三维坐标信息输出至图形预处理模块，输出至数据存储模块；图形预处理模块对地下管道的三维坐标信息进行预处理，得到地下管道的里程信息，获取三维坐标信息中三个方向坐标的极值，根据触摸屏模块显示屏的分辨率，对三维坐标信息进行放缩，使三维坐标信息完全绘制在显示屏上，最终，得到缩放后的三维坐标信息，然后将三维坐标信息转化为主视图、俯视图、左视图信息，输出至触摸屏模块；内存模块为ARM核心处理器模块提供运算缓存；触摸屏模块分为两种显示模式，分别为单管线信息显示、多管线信息显示；单管线信息显示时，触摸屏模块对单一管线的主视图、俯视图、左视图信息进行显示，并且，能够对视图进行操作，包括动态显示测量点坐标、任意两个测量点之间距离显示、视图放大和视图抓屏保存，其中，显示地下管道里程信息、计算坐标点数、地下管道起点坐标和地下管道终点坐标；多管线信息显示时，图形预处理模块调用数据存储模块中存储信息，触摸屏模块对多管线显示，并且，能够对视图进行操作，包括动态显示测量点坐标、任意两个测量点之间距离显示和视图抓屏保存，其中，显示每条地下管道的里程信息。...

【技术特征摘要】
1.一种地下管道数据终端装置，包括ARM核心处理器模块、内存模块、触摸屏模块、数据通讯模块、数据存储模块、电源模块；电源模块为ARM核心处理器模块、内存模块、数据存储模块提供3.3V直流电压，电源模块为触摸屏模块、数据通讯模块提供5V直流电压；数据通讯模块采集地下管线测量仪得到的地下管道的轨迹数据，轨迹数据包括陀螺仪数据、里程计数据和加速度计数据，上述数据均为电压信号，轨迹数据输出至ARM核心处理器模块；ARM核心处理器模块包括数据解算模块和图形预处理模块，数据解算模块对数据通讯模块上传的地下管道的轨迹数据进行数据解算，将电压数据转换为实际测量值，对实际测量值进行多数据信息融合处理，得到地下管道的三维坐标信息，将三维坐标信息输出至图形预处理模块，输出至数据存储模块；图形预处理模块对地下管道的三维坐标信息进行预处理，得到地下管道的里程信息，获取三维坐标信息中三个方向坐标的极值，根据触摸屏模块显示屏的分辨率，对三维坐标信息进行放缩，使三维坐标信息完全绘制在显示屏上，最终，得到缩放后的三维坐标信息，然后将三维坐标信息转化为主视图、俯视图、左视图信息，输出至触摸屏模块；内存模块为ARM核...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋华，葛昆山，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11