一种基于AR技术的地下管线资产管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于AR技术的地下管线资产管理系统及方法，包括前端AR硬件和后台数据处理服务器；AR硬件包含显示系统，显示系统上安装有摄像头、测距装置和方位传感器，通过其各自内部的通讯组件连接到互联网后与所述后台数据处理服务器进行数据交互；或者通过系统的内部微型计算机与系统外部的通讯组件和卫星定位组件进行协同工作，再与所述后台数据处理服务器进行数据交互。本发明专利技术提供了一种可以在现场清晰“看到”地下管线准确的分布位置并且可以“看到”管线各项属性数据的资产管理方案；使得业主单位通过简单的现场测量和位置校准，就可以准确观察到现场的管线分布状况，减少或避免二次测量，便于管理、设计、维修和风险规避。

【技术实现步骤摘要】
一种基于AR技术的地下管线资产管理系统及方法
本专利技术涉及地下管线的定位管理技术，更具体地说，是一种基于AR技术的地下管线资产管理系统及方法。
技术介绍
中国城市化进程还在加速，市政建设尚处于黄金时期，而中国地域发展不平衡和人口影响较深，城市密度远大于欧美日等发达国家，城市地下管网布网复杂程度相当高，不仅仅有燃气管网，还交织着水网、污水网、电网、通讯网等，经常出现各单位交替施工。地下管线的建设布局密度和复杂程度越来越高，加之地下管线有“不可见”的特性，所以管理难度渐增。日常资产管理中：第三方施工规避、巡检、抢险、检修和增设工作，均不可避免要在“现场”清晰明确地下管线的位置，避免误判造成意外而导致严重的资产损失。而其中的燃气管网，传输的是天然气气体，管体有压力，泄漏易扩散，容易爆炸造成人民群众生命财产损失，所以安全要求更高，管理要求更严格。虽然燃气公司非常注重燃气地下管道的维护管理，但目前还是存在不少地下管道定位方面的困难，随着时间的增长，让燃气公司的管理压力也越来越大。比如：1、随着城市变迁，依靠测定与参照物相对位置定位方法失效。2、城市变迁带来复杂的电磁环境，旧有的金属管道检测和示踪线检测失效；而且，因为产品固有缺陷和复杂施工条件，示踪线应用寿命很少有超过5年。3、城市密集且电磁复杂环境，使用RTK等卫星精确定位产品可靠性降低，而且有操作时限。4、使用单点定位标识器成本高，密度低，现场应用有一定局限性。燃气公司一旦对地下管道无法快速定位，则产生严重管理风险，比如管线容易被第三方施工破坏，无法及时制止；或者抢险无法快速进行，而且无法结合现场制定方案。因此，未来的燃气地下管道的管理，必须采用AR技术，让管道的位置信息，设备信息，与现场环境相结合，使得在现场能“观看”地下燃气管网，从而简化现场定位工作。并且实现数据共享功能，第三方施工可以向燃气公司申请数据和应用，来“观看”现场的管网分布。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于AR技术的地下管线资产管理系统及方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于AR技术的地下管线资产管理系统，包括前端AR硬件和后台数据处理服务器；所述AR硬件包含显示系统，显示系统上安装有摄像头、测距装置和方位传感器等，通过其各自内部的通讯组件连接到互联网后与所述后台数据处理服务器进行数据交互；或者通过系统的内部微型计算机与系统外部的通讯组件和卫星定位组件进行协同工作，再与所述后台数据处理服务器进行数据交互。作为本专利技术的进一步改进，所述显示系统为透明液晶屏、玻璃投影显示器或者为普通的液晶屏；所述摄像头用于将实景图像数字化和将数据传输至计算机处理；所述测距装置用于获取距离信息，使虚拟数据在呈现之前能在现实空间有准确的参考；可采用双摄像头景深测距的方案；所述通讯组件的形式有：WIFI、WLAN、蓝牙、GSM、CDMA、WCAMA、TD-SCDMA、FDD-LTE、TD-LTE等能进行数据交互的无线传输；所述微型计算机上设置有信息录入装置，配置有麦克风、键盘或者屏幕虚拟键盘。作为本专利技术的进一步改进，所述AR硬件还带有或者可以连接达到精度要求的GPS设备；所述AR硬件还配备高精度的指北针模块；所述AR设备能连接RTK坐标测量仪器。本专利技术还公开了一种实现所述的基于AR技术的地下管线资产管理系统的方法，包括以下步骤：(1)将地下资产的地理坐标数据和属性数据存储到后台数据处理服务器，经过人工整理，生成管网数据，管网数据中可挂接资产信息；(2)前端AR硬件在现场通过卫星定位组件获取当前位置坐标，通过通讯组件与后台数据处理服务器进行数据交互，查询到与当前位置坐标相匹配的管网数据；(3)下载管网数据后，前端AR硬件开始进行空间位置匹配，分二种情况:情况1：现场有永久标识，并能够读取到标识的码；则，由微型计算机的录入功能输入标识码，通过通讯组件与后台数据处理服务器进行数据交互，提取永久标识上的坐标数据；再用测距仪对地面测高度后，将摄像头和测距装置对准永久标识位置，让微型计算机根据方位传感器的测量结果，利用几何算法，将当前视觉位置、永久标识坐标、管网数据统一到一个几何框架以内；情况2：现场没有永久标识，但通过卫星定位组件获取的坐标值较为准确；则，用测距装置对地面测高度后，找一个视觉参考点，然后用摄像头和测距装置对准，依靠方位传感器测方位值，依靠卫星定位组件测坐标值(可重复多次以降低误差)；此时利用测量的高度、方位值以及坐标值，推算出参考点位置信息，生成参考几何空间，然后对管网数据统一到这个几何框架以内；(4)空间位置匹配后，在步骤(3)中产生的几何框架的空间内，利用管网数据包含的几何信息渲染出管道3D图，并与摄像头抓取的位置图像相匹配，显示到显示系统，形成准确的AR效果；(5)用户可以移动及360度视觉转换，微型计算机将不断利用方位传感器输出的方向值和位移值，并结合管网数据及参考位置处的图像特征，实时渲染，营造出动态的AR效果(视觉误差较小)；(6)通过与数据处理服务器的实时交互，可以形成以匹配点为基准，通过不断读取方位和坐标值，实现动态的、有视觉延伸的AR效果，让用户在AR效果中看到地下资产信息。本专利技术提供了一种可以在现场清晰“看到”地下管线准确的分布位置并且可以“看到”管线各项属性数据的资产管理方案；特点是视觉误差小，方位准确，现场免测量可以判断位置。本专利技术的基于AR技术的地下管线资产管理系统，当中包含环境现场地下管线资产数字“透视”方案及位置校准方法，以及系统的软硬件构架；其中前端硬件为AR硬件设备，包含显示系统(液晶屏、透明液晶屏或玻璃投影显示)、摄像头、测距装置(包括双摄像头景深测距方案)、通讯组件、卫星定位组件、方位传感器和微型计算机等；后台硬件为数据处理服务器。本专利技术的运用可以使得业主单位通过简单的现场测量和位置校准，就可以准确观察到现场的管线分布状况，减少或避免二次测量，便于管理、设计、维修和风险规避。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。本专利技术的基于AR技术的地下管线资产管理系统，由前端AR硬件和后台数据处理服务器组成；AR硬件包含显示系统，显示系统上安装有摄像头、测距装置和方位传感器等，通过系统的内部微型计算机与系统外部的通讯组件和卫星定位组件进行协同工作，再与所述后台数据处理服务器进行数据交互。另一种方式是摄像头、测距装置、方位传感器等通过其各自内部的通讯组件连接到互联网后与后台数据处理服务器进行数据交互；相当于云处理，数据在后台作处理。本专利技术中的显示系统是实现AR效果的最终输出端，包含两种形式：第一种为以液晶屏为载体，实景经过摄像头采集生成图像和虚拟渲染的图像合成，同时由液晶屏显示，由人眼直接观看；第二种为以透明液晶屏和玻璃投影显示器为载体，人眼能透视观察到实景，虚拟渲染图像通过显示于透明液晶屏和玻璃投影显示器上作为虚像，叠加到实景传输到眼球视网膜的光路上。摄像头用于将实景图像数字化，可传输到微型计算机进行处理。测距装置(包括双摄像头景深测距方案)，用于获取距离信息。通讯组件样式包括：WIFI、WLAN、蓝牙、GSM、CDMA、WCAMA、TD-SCDMA、FDD-LTE、TD-LTE等能进行数据交互的无线传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于AR技术的地下管线资产管理系统，其特征在于，包括前端AR硬件和后台数据处理服务器；所述AR硬件包含显示系统，显示系统上安装有摄像头、测距装置和方位传感器等，通过其各自内部的通讯组件连接到互联网后与所述后台数据处理服务器进行数据交互；或者通过系统的内部微型计算机与系统外部的通讯组件和卫星定位组件进行协同工作，再与所述后台数据处理服务器进行数据交互。

【技术特征摘要】
1.一种基于AR技术的地下管线资产管理系统，其特征在于，包括前端AR硬件和后台数据处理服务器；所述AR硬件包含显示系统，显示系统上安装有摄像头、测距装置和方位传感器等，通过其各自内部的通讯组件连接到互联网后与所述后台数据处理服务器进行数据交互；或者通过系统的内部微型计算机与系统外部的通讯组件和卫星定位组件进行协同工作，再与所述后台数据处理服务器进行数据交互。2.根据权利要求1所述的基于AR技术的地下管线资产管理系统，其特征在于，所述显示系统为透明液晶屏、玻璃投影显示器或者为普通的液晶屏；所述摄像头用于将实景图像数字化和将数据传输至计算机处理；所述测距装置用于获取距离信息，使虚拟数据在呈现之前能在现实空间有准确的参考；可采用双摄像头景深测距的方案；所述通讯组件的形式有：WIFI、WLAN、蓝牙、GSM、CDMA、WCAMA、TD-SCDMA、FDD-LTE、TD-LTE等能进行数据交互的无线传输；所述微型计算机上设置有信息录入装置，配置有麦克风、键盘或者屏幕虚拟键盘。3.根据权利要求1或2所述的基于AR技术的地下管线资产管理系统，其特征在于，所述AR硬件还带有或者可以连接达到精度要求的GPS设备；所述AR硬件还配备高精度的指北针模块；所述AR设备能连接RTK坐标测量仪器。4.一种实现权利要求1所述的基于AR技术的地下管线资产管理系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将地下资产的地理坐标数据和属性数据存储到后台数据处理服务器，经过人工整理，生成管网数据，管网数据中可挂接资产信息；(2)前端AR硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖蕾，胡嘉文，
申请(专利权)人：杭州昂润科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33