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偏远地区水电工程自主定位通信方法

阅读：465发布：2020-05-12

IPRDB可以提供偏远地区水电工程自主定位通信方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种偏远地区水电工程自主定位通信方法：由安装在运输车辆上的车载定位终端实时定位车辆数据，传送到现场分控站；现场分控站的应用服务器一方面可以储存收集到的数据，另一方还可以对数据进行分析判断和预警，将信息传送至远端总控中心；总控中心的监控系统对车辆定位实时位置、车辆速度等基本信息进行实时展示；当接受现场分控站的报错预警时，进行运输车辆的重新规划车辆和调度。本发明可以进行偏远地区水利工程运输车辆的实时定位以及通信，从而有效保证了水利工程运输车辆运行轨迹实时满足调度计划。，下面是偏远地区水电工程自主定位通信方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种偏远地区水电工程自主定位通信方法，其特征在于，包括总控中心、现场分控站、车载定位终端、隧洞WIFI定位装置、坝面定位修正站、交通指示引导站、北斗卫星系统、装卸料监测装置和现场PDA，包括以下步骤：步骤1，在每辆运输车辆上安装所述车载定位终端，并在所述总控中心的数据库服务器记录每辆所述运输车辆的车牌信息以及每辆所述运输车辆对应的车载定位终端信息；

步骤2，在隧洞内安装所述隧洞WIFI定位装置，并建立所述坝面定位修正站和所述交通指示引导站；

步骤3，安装在所述运输车辆中的所述北斗卫星系统的接收模块，通过所述北斗卫星系统的天线接收到天空中的所述北斗卫星系统的卫星信号之后，运算并确定当前所述运输车辆的地理位置；所述运输车辆进入隧洞时，所述车载定位终端结合拟建在隧洞内的所述隧洞WIFI定位装置，对所述运输车辆进行定位，确定所述运输车辆的当前车辆坐标；

步骤4，根据安装在所述运输车辆上的所述装卸料监测装置，利用所述装卸料监测装的信号采集装置，确定所述运输车辆的当前装卸料状态；

步骤5，通过所述坝面定位修正站，对步骤3得到的当前车辆坐标进行实时修正；

步骤6，将步骤4获得的所述运输车辆的当前装卸料状态和步骤5中通过所述定位修正站修正过的当前车辆坐标发送给所述北斗卫星系统的现场分控站终端中的CPU中央处理器；

步骤7，所述CPU中央处理器接收到所述北斗卫星系统的车载终端发送过来的经过修正后的当前车辆坐标，根据所述现场PDA采集的调度计划与经过修正后的当前车辆坐标进行对比分析，通过数学运算把每个时间点的车辆信息压缩成一个数据包，然后把全部时间点的若干个数据包发送给所述现场分控站中的无线通讯模块；

步骤8，所述无线通讯模块收到数据包后，根据所述CPU中央处理器的指令把数据包调制成无线通讯信号发送给无线通讯网络；

步骤9，当所述无线通讯网络收到所述无线通讯信号之后，将所述无线通信讯号发送到所述总控中心的数据库服务器；

步骤10，所述数据库服务器对所述无线通讯信号中包含的车辆信息进行分析，并反馈给所述现场PDA，实现所述运输车辆的实时定位和通信，保证所述运输车辆的运行轨迹实时满足调度计划。

2.根据权利要求1所述的一种偏远地区水电工程自主定位通信方法，其特征在于，步骤

2中，所述隧洞WIFI定位装置的安装个数根据所述隧洞的长度确定。

3.根据权利要求1所述的一种偏远地区水电工程自主定位通信方法，其特征在于，步骤

4中，所述卸料监测装置采用电磁感应器探测运输车辆的空满载情况，状态转变时识别装卸料动作。

4.根据权利要求1所述的一种偏远地区水电工程自主定位通信方法，其特征在于，步骤

7中，所述车辆信息包括位置信息、时间信息、速度信息、状态信息和当前装卸料状态。

说明书全文

偏远地区水电工程自主定位通信方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水利工程中偏远地区自主定位通信技术，特别涉及一种基于北斗卫星系统进行坝料上坝运输车辆自主定位通信的方法。

背景技术

[0002] 水利工程具有一定的特殊性，它们的位置都是在比较偏远的地区[1]，是移动通信系统中最为薄弱的地方[2]。无线通信是现代通信系统的一个重要内容，主要是采用先进、实用的科学技术实现技术与通信工作同步发展，保证水利水电工程运作的稳定性和有效性。[3][0003] 随着现代化科学技术的快速发展，先进的科学技术为水利项目监控提供了非常有利的条件，自动化监控系统具有准确性高、效率高、实时性强等特点，其在水利项目中的应用，极大地提高了水利项目监管水平，但是也存在一些问题，在这种背景下，应积极发展无线通信技术，采取合理、有效的措施和对策，进一步完善和发展水利自动化监控系统。[4][0004] 国内外主要数字化通信通信方式主要分为:无线数传电台通信、自建光纤通信、无线网桥通信、GPRS通信和McWill通信。

[0005] 数传电台适合于点多而分散、地域开阔、地势平坦等场合。优势：造价低、组网方便(发射和接收端各设数传电台1台，无需第三方通讯服务费)。劣势：传输数据量小，只能传输语音和控制信号，传输的距离有限(一般不超过30km)，通信容易受天气、遮挡物和电磁干扰。

[0006] 自建光纤适用于方便敷设光纤线路的地区使用，一般随管线或电力线路一并敷设。自建光纤可承载数据、语音和视频类型业务传输，通讯方式常为架设或直埋通讯光缆。优势：带宽高、没有运营费用。劣势：建设投资大，运行过程中通信光缆易被挖断或刮断。

[0007] 无线网桥适用于野外不易实现有线传输且无高大障碍(山峰或建筑)的环境，可承载数据、语音和视频类型业务传输。优势：带宽较高(300Mb/s)，施工方便简单，组网方便。劣势：受环境和地形的影响，传输距离有限，通信的稳定性不够高，后期维护费用高。

[0008] GPRS通信适用于野外不易实现有线传输且GPRS信号覆盖良好的环境，GPRS可承载数据业务、语音及视频业务传输。优势：不需组建自己的网络，节省组网成本，建设成本较低，通讯范围较宽，稳定性好，方便使用，施工工作量少。劣势：需要第三方运营商信号覆盖，支付第三方运营商费用。

[0009] McWill技术是WLL技术的升级版，支持固定、便携以及全移动模式下的语音、数据和多媒体业务传输。优势：覆盖范围广，数据处理量高。劣势：服务费用高，带宽小(10Mb/s)，[5]只适合传输数据，无法视频传输。

[0010] 综合上述，目前国内外针对偏远地区的通信方式主要分为五种方式，每种方式都有各自的优缺点。但是这些方式都无法同时克服偏远地区水利工程地势条件严峻、隧洞多、道路幽深偏远等恶劣地势条件。

发明内容

[0011] 本发明针对水电工程偏远地区通信情况恶劣的客观条件以及工程信息实时通信传输的实际需求，提出了一种实时、准确、自动化的水电工程自主定位通信方法。利用本发明提供的水电工程自主定位通信方法，能够实时定位偏远地区水利工程运输车辆的位置以及车速等信息，并将数据存入数据库。

[0012] 本发明所采用的技术方案是：一种偏远地区水电工程自主定位通信方法，包括总控中心、现场分控站、车载定位终端、隧洞WIFI定位装置、坝面定位修正站、交通指示引导站、北斗卫星系统、装卸料监测装置和现场PDA，包括以下步骤：

[0013] 步骤1，在每辆运输车辆上安装所述车载定位终端，并在所述总控中心的数据库服务器记录每辆所述运输车辆的车牌信息以及每辆所述运输车辆对应的车载定位终端信息；

[0014] 步骤2，在隧洞内安装所述隧洞WIFI定位装置，并建立所述坝面定位修正站和所述交通指示引导站；

[0015] 步骤3，安装在所述运输车辆中的所述北斗卫星系统的接收模块，通过所述北斗卫星系统的天线接收到天空中的所述北斗卫星系统的卫星信号之后，运算并确定当前所述运输车辆的地理位置；所述运输车辆进入隧洞时，所述车载定位终端结合拟建在隧洞内的所述隧洞WIFI定位装置，对所述运输车辆进行定位，确定所述运输车辆的当前车辆坐标；

[0016] 步骤4，根据安装在所述运输车辆上的所述装卸料监测装置，利用所述装卸料监测装的信号采集装置，确定所述运输车辆的当前装卸料状态；

[0017] 步骤5，通过所述坝面定位修正站，对步骤3得到的当前车辆坐标进行实时修正；

[0018] 步骤6，将步骤4获得的所述运输车辆的当前装卸料状态和步骤5中通过所述定位修正站修正过的当前车辆坐标发送给所述北斗卫星系统的现场分控站终端中的CPU中央处理器；

[0019] 步骤7，所述CPU中央处理器接收到所述北斗卫星系统的车载终端发送过来的经过修正后的当前车辆坐标，根据所述现场PDA采集的调度计划与经过修正后的当前车辆坐标进行对比分析，通过数学运算把每个时间点的车辆信息压缩成一个数据包，然后把全部时间点的若干个数据包发送给所述现场分控站中的无线通讯模块；

[0020] 步骤8，所述无线通讯模块收到数据包后，根据所述CPU中央处理器的指令把数据包调制成无线通讯信号发送给无线通讯网络；

[0021] 步骤9，当所述无线通讯网络收到所述无线通讯信号之后，将所述无线通信讯号发送到所述总控中心的数据库服务器；

[0022] 步骤10，所述数据库服务器对所述无线通讯信号中包含的车辆信息进行分析，并反馈给所述现场PDA，实现所述运输车辆的实时定位和通信，保证所述运输车辆的运行轨迹实时满足调度计划。

[0023] 进一步地，步骤2中，所述隧洞WIFI定位装置的安装个数根据所述隧洞的长度确定。

[0024] 进一步地，步骤4中，所述卸料监测装置采用电磁感应器探测运输车辆的空满载情况，状态转变时识别装卸料动作。

[0025] 进一步地，步骤7中，所述车辆信息包括位置信息、时间信息、速度信息、状态信息和当前装卸料状态。

[0026] 本发明的有益效果是：

[0027] 1、能够对偏远地区水利工程运输车辆进行实时定位，并将数据存入数据库，同时服务端对接收到的数据进行分析；

[0028] 2、在客户端展示数据分析的结果，同时对不符合规定的情况进行手机和客户端报警，提示现场施工人员和管理人员，以便合理调整车辆调度方案，保证运输车辆实时位置满足施工要求。

附图说明

[0029] 图1：本发明偏远地区水电工程自主定位通信方法示意图。

具体实施方式

[0030] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

[0031] 本发明针对偏远地区水利工程隧洞多、道路幽深偏远等客观原因，提出了一种实时、准确、自动化的偏远地区水电工程自主定位通信方法。利用本发明可以进行偏远地区水利工程运输车辆的实时定位以及通信，从而有效保证了水利工程运输车辆运行轨迹实时满足调度计划。

[0032] 本发明主要明线和暗线两个方面对运输车辆进行自主定位通信。明线上，利用北斗卫星系统对车辆进行定位；在暗线内，为优化资源配置，提高现场资源的有效利用率，采用建设单位拟建的WIFI网络或Zigbee网络，利用WIFI或Zigbee技术进行定位。

[0033] 如附图1所示，本发明偏远地区水电工程自主定位通信方法所涉及的设置，主要由总控中心、现场分控站、车载定位终端、隧洞WIFI定位装置、坝面定位修正站、交通指示引导站、北斗卫星系统、装卸料监测装置和现场PDA等部分组成。图中所示的北斗卫星系统(集合WIFI或Zigbee技术)对运输车辆进行定位，再通过坝面定位修正站进行数据修正，然后把这些信息发送给北斗卫星系统终端中的CPU中央处理器(现场分控站)。CPU中央处理器对比修正过的车辆定位信息以及PDA采集的车辆调度信息，并进行预警分析。CPU中央处理器将数据存储到数据库进行保存，并发送到总控中心进行展示和监控。

[0034] 本发明偏远地区水电工程自主定位通信方法，由安装在运输车辆上的车载定位终端实时定位车辆数据，传送到现场分控站；现场分控站的应用服务器一方面可以储存收集到的数据，另一方还可以对数据进行分析判断和预警，将信息传送至远端总控中心；总控中心的监控软件系统对车辆定位实时位置、车辆速度等基本信息进行实时展示；当接受现场分控站的报错预警时，进行运输车辆的重新规划车辆和调度。具体包括以下步骤：

[0035] 1.运输车辆的定位及装卸料状态确定

[0036] 1-1，在每辆运输车辆上安装所述车载定位终端，并在所述总控中心的数据库服务器记录每辆所述运输车辆的车牌信息以及每辆所述运输车辆对应的车载定位终端信息；

[0037] 1-2，在隧洞内安装所述隧洞WIFI定位装置，并建立所述坝面定位修正站和所述交通指示引导站；其中，所述隧洞WIFI定位装置的安装个数根据所述隧洞的长度确定；

[0038] 1-3，安装在所述运输车辆中的所述北斗卫星系统的接收模块，通过所述北斗卫星系统的天线接收到天空中的所述北斗卫星系统的卫星信号之后，运算并确定当前所述运输车辆的地理位置；所述运输车辆进入隧洞时，所述车载定位终端结合拟建在隧洞内的所述隧洞WIFI定位装置，对所述运输车辆进行定位，确定所述运输车辆的当前车辆坐标；

[0039] 1-4，根据安装在所述运输车辆上的所述装卸料监测装置，利用所述装卸料监测装的信号采集装置，确定所述运输车辆的当前装卸料状态；

[0040] 其中，所述装卸料监测装置，采用电磁感应器探测运输车辆的空满载情况，状态转变时识别装卸料动作。

[0041] 1-5，普通北斗卫星系统的车载终端精度在10米以内，不能充分满足坝面卸料位置判定的精度要求。通过所述坝面定位修正站的建立，对步骤3得到的当前车辆坐标进行实时修正，修正后定位精度可达米级，满足定位判定的精度要求。

[0042] 1-6，将1-4获得的所述运输车辆的当前装卸料状态和1-5中通过所述定位修正站修正过的当前车辆坐标发送给所述北斗卫星系统的现场分控站终端中的CPU中央处理器。

[0043] 附图1中所示的运输车时空坐标即为所述运输车辆的当前车辆坐标；所示的装卸料地点坐标为所述运输车辆的当前车辆坐标中几个特殊坐标点，该特殊坐标点即为通过所述装卸料监测装判断所述运输车辆处于装料或卸料时的坐标点。

[0044] 2.无线通讯

[0045] 2-1，所述CPU中央处理器接收到所述北斗卫星系统的车载终端发送过来的经过修正后的当前车辆坐标，根据所述现场PDA采集的调度计划与经过修正后的当前车辆坐标进行对比分析，通过数学运算把每个时间点的车辆信息(包括位置信息、时间信息、速度信息、状态信息和当前装卸料状态等信息)压缩成一个数据包，然后把全部时间点的若干个数据包发送给所述现场分控站中的无线通讯模块；

[0046] 2-2，所述无线通讯模块收到数据包后，根据所述CPU中央处理器的指令把数据包调制成无线通讯信号发送给无线通讯网络；

[0047] 2-3，当所述无线通讯网络收到所述无线通讯信号之后，将所述无线通信讯号发送到所述总控中心的数据库服务器。

[0048] 综合考虑覆盖范围、建设和维护等因素，选择使用北斗卫星系统和WIFI网络相结合的复合网络作为无线通讯方式。明线监控中，应用北斗卫星系统的定位能力实现运输车辆定位，再应用北斗卫星系统的通讯渠道将定位等监测数据发送至总控中心的数据库服务器；暗线监控中，利用建设单位已有的WIFI网络，将所有暗线内的监控数据从隧洞内传输至洞口，然后利用中继站将监控数据归集中转至坝区网络节点处，然后通过主干网络由坝区网络节点处将数据传回总控中心数据库服务器。

[0049] 3.数据处理和管理

[0050] 当数据传送到所述总控中心的数据库服务器之后，所述数据库服务器对这些数据包进行解析、派送和管理，并且存储在数据库服务器上。

[0051] 所述数据库服务器当收到这些数据信息后，根据预先存储的监控平台信息，把这些的车辆的信息对应不同的ID(信息识别号)发送到用户的监控系统(现场PDA或电脑)上去。

[0052] 参考文献：

[0053] [1]戴建泉.无线通讯技术在偏远地区水利工程管理中的应用[J].电子技术与软件工程,2017(12):26-27.

[0054] [2]龚科.探究现代通信系统在水利水电工程中的作用[J].现代工业经济和信息化,2018,8(14):77-78.

[0055] [3]代枫.现代通信系统在水利水电工程中的作用探讨[J].工程技术，2016(6)：220.

[0056] [4]莫金想.水利自动化监控系统中无线通信技术研究[J].农技服务,2017,34(03):167.

[0057] [5]王洪泽.偏远地区站场数字化通信方式研讨[J].石化技术,2018,25(05):271.[0058] 尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

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