侯佳:室内定位技术在地下管廊中的应用

2016-06-16 14:19:09

摘要:   6月15日,第五届地理信息开发者大会(World Geospatial Developers Conference,WGDC)在北京国家会议中心隆重开幕。大会由空间信息产

  6月15日,第五届“地理信息开发者大会”(World Geospatial Developers Conference,WGDC)在北京国家会议中心隆重开幕。大会由空间信息产业创新创业服务平台泰伯主办,秉承不断引领和促进空间信息技术创新与变革的宗旨,WGDC已走过五个年头,如今成为全球最具前瞻性的跨界创新风向标。

  在智慧城市高峰论坛上,长沙市海图科技有限公司策划部经理侯佳作了“室内定位技术在地下管廊中的应用”为主题的精彩演讲,以下是演讲实录(尚未经本人核实)。

侯佳:室内定位技术在地下管廊中的应用

  侯佳:各位尊敬的嘉宾、开发者们,上午好!今天我给大家分享的主题是室内定位技术在地下管廊中的应用。应该来讲这个方面是属于我们智慧城市具体行业应用当中的一个方面。我演讲主题分成四个部分,首先我们看一下地下管廊的建设以及信息化的一个情况;第二个我介绍一下我们高精度室内定位的技术;第三个方面前面两者的结合介绍一下地下管廊与我们室内定位结束是如何结合应用的;第四个介绍一下我们公司的简要情况。

  既然讲到地下管廊,地下管廊不是说的地下管线,而是地下综合管廊,它的基本概念实际上是地下公共的空间隧道,就是将我们电力、通信、燃气、供热、排水的工程管线集中在一起综合利用管廊的空间。当然管廊还包括检修口、吊装口、监测系统等等,应该来讲它是整个城市重要的基础设施和生命线。中国在地下管廊的发展上面,我个人认为还是稍微有点比较晚的,应该说国外的地下管廊的建设是属于比中国早一些来实现的。

  接下来讲一下地下管廊这几年的发展状况,实际上这几年特别是2015年到2016年,是我们国家重点发展地下管廊的开始。2015年在住建部和财政部的支持之下,已经有10个这样的试点城市地下管廊综合试点城市,包括我们湖南长沙就是其中的一个试点城市。截止到2016年,李克强总理在政府工作报告当中提出15个城市将进入试点。应该来讲这几年都会成为我们地下管廊在国内的一个发展的开端。

  接下来讲一下跟我们信息化相关的东西,地下管廊的信息实际上现在发展也刚刚开始,它主要有三种形式。第一,做到地下管廊的三维可视化;前面几位专家都讲到了真三维,其实地下管廊的三维倒不是像前面讲到的,一定那么的真实那么的精细,地下管廊三维主要是以二维数据为主自动生成三维的模拟,可能不需要那么精细,自动生成就可以了;包括三维空间廊道、三维管网信息。第二,地下管廊资源如何管理;管廊建设以后铺设部分管线还有部分余量怎么合理的安排,这是我们需要关注的。第三,包括地下管廊的运营;管廊建成以后需要进行运营,需要把管廊的空间租赁给各个管网建设单位利用这个空间。现在的信息化发展主要是这三个方面。

  我今天带来跟这三个方面稍有不同,应该来说我认为是我们思考管廊信息化发展的新点子,是什么?

  管廊、巡检的人员安全问题;地下管廊一旦建成以后,地下形成很大的一个地下空间,人员在地下;如果我们对他安全没有办法进行保障的话,就成为了很大的隐患。我们从这三个方面进行入手。第一个地下巡检人员的定位,地下是一个很大的空间,巡检人员如何有效找到他需要到达的地方,所以地下导航非常重要。第二方面,地下人员与地上人员之间要实现的通信。第三个方面,他们实时巡检的过程最好能够通过视频记录下来上传给管理端,管理控制中心的人对它进行实时的监管或者是人员安全的保证。

  总体来讲一句,我们要依托室内定位的技术实现管廊巡检的一个安全保障,这是我们做地下管廊巡检安全的综合目标。

  刚才讲到我们一个新点子离不开的第二点,就是我们高精度的室内定位技术。实际上室内定位这几年蓬勃发展,包括WIFI定位、蓝牙定位、RFID的定位。我介绍基于UWB超宽带无线电的技术。这个技术精度特别高,它的应用场景不是地上,而是室内空间的定位。举例子,包括医院人员信息、监狱人员信息、消防火灾、大型展览等等都是应用场景。这是UWB定位系统的构成,最大特点就是精度很高达到了15到30厘米的这样一个精度,是属于精度非常高的室内定位技术。频段是3.1赫兹到10.6赫兹,用极低的功率保证高精度抗干扰的模式。

  有几种模式,第一种模式相当于我们做移动端,把这个系统做到移动端上,移动端本身能够实现室内的这样一个导航。第二个方面就是我们管理端对手持移动端人员的位置监控。第三种模式是前面两种模式的结合。我们今天讲到要做的地下管廊的应用实际上也就是要把这两种的方法进行结合应用。

  既然讲到这个系统,那么了解一下它的定位就是关于巡检人员的安全。这个系统分三部分,第一,巡检任务如何安全开展,是这个系统所需要第一个定位。第二个,如果一旦地下巡检人员发生一些安全事故如何进行救援快速响应。第三个,方向;方向包括巡检过程当中管理人员实际上对于巡检过程进行实时跟踪和定位跟实时监控。

  我认为要完成系统的定位我觉得三个要素是必不可少的。首先,你必须有三维的管廊的模型才是做管廊巡检的前提,没有三维管廊模型无法实现所有其他的功能。第二个,就是UWB的人员定位系统解决人员位置的问题,有这样一个技术是我们保证做管廊巡检安全的保障。第三个,网络通信;地下不像地上,地下导航是很封闭的空间,它的网络通信怎么保证?第二步已经实现了,基于UWB的实时定位技术,实际上就是以太网和无线网络的系统。所以说基于人员位置功能实际上也就实现了我们网络通信的功能,这是一脉相承的,两者都同时满足了这样一个要求。

  我们如果要设计地下管廊巡检安全,我认为有三方面来谈:第一个,管廊的管理者希望做到的事情是什么?首先,是管廊三维的模型,对管廊有一个基本管理。第二,人员在管廊中他的位置在哪里。第三点,人员在地面上他的地位也很关键,因为就算我知道相对的位置,它属于没有跟地上结合起来一旦发生事故如何从地上派救援力量很快速到达地下管廊升降位置上,快速进行救援这个也很重要。地上位置跟地下位置结合是关键。第四个人员如果一旦发生了安全事故他需要进行报警,很快把他的位置向管理中心报送。第四,管廊巡检视频动态传到管理端;让管理人员了解地下的实时状态。从移动端来讲我们巡检人员来讲角度也是需要四方面功能:第一个管廊中的通信跟地下人员之间的通信。第二方面,管廊巡检线路的规划,要知道今天我巡检哪个线路。第三方面,管廊已经巡检走过哪些区域轨迹保留下来。管廊中的位置我可能要进行一个导航。

  我这里有一些截图说明了我刚刚说的这些功能:第一个,关于管廊三维的模拟。大家可以看到这个图是我们通过二维数据直接生成三维的模型,它可能不是那么精细,基本上也可以把三维的管廊的信息进行一个可视化的表达。这是另外一种,这是跟管廊隧道以及跟地铁隧道结合是什么情况的模拟。这是通道的模拟。这是三维管廊三维模拟这是一个基础。

  第二个讲定位。在地下定位大家好理解,把三维管廊发现的危险位置标出来即可,大概在什么位置,以及发生了什么情况。第二个地面上的位置,你必须告诉他在哪条路上什么位置上,方便救援人员把救援车辆以及人员派到相应位置在地面上进行接应。然后关于视频,视频信息两个方面,第一个方面可以通过我们在地下管廊中间安装摄象头进行固定位置视频数据的采集。第二位置可以把摄象头放置巡检人员安全帽上,以他们视角看到第一信息实时上传。管廊内的移动通信,满足打电话的需求,基于UWB的室内定位技术打电话的技术自然而然的满足。包括路径以及轨迹这样展示比较直观了。

  最后进行地下导航。就地下导航我举个例子,他要巡检排水的编号PS04192988管点,对于地下巡检人员来讲地下管廊像迷宫一样,怎么找到这个位置是个问题。所以地下导航在以后应用当中越来越重要,实时位置的信息,如何指导你到达指定的位置这个非常关键。

  最后介绍一下我们公司我们是湖南长沙的一家公司——长沙市海图科技有限公司,是四维图新的成员企业,希望大家多多关注我们公司,多多支持公司的发展,谢谢。

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