本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)巡檢,具體是涉及一種基于工業(yè)無(wú)人機(jī)的排水泵站自主巡檢方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、排水泵站主要用于排除積水,保持低洼地區(qū)的干燥,防止洪水和水災(zāi),保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境,對(duì)于城市防洪、農(nóng)業(yè)灌溉和環(huán)境保護(hù)都具有重要意義,能夠提高區(qū)域的生活質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益,傳統(tǒng)的排水泵站巡檢,需要泵站值班人員定時(shí)定點(diǎn)在泵站內(nèi)巡視,檢查全站設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況,而泵站中環(huán)境復(fù)雜、空間狹小、設(shè)備數(shù)量多,對(duì)人工巡視的有效性增加了一定難度,同時(shí),由于人工巡檢頻率低,間隔長(zhǎng),在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中由于安全原因不能巡檢,則相關(guān)單位對(duì)巡視間隔期內(nèi)設(shè)備、電纜和水管等可能發(fā)生的情況一無(wú)所知,當(dāng)設(shè)備有問(wèn)題不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致問(wèn)題擴(kuò)大化,還需要應(yīng)對(duì)可能存在的有毒有害氣體,易引發(fā)因環(huán)境因素導(dǎo)致的安全事故。人工巡檢過(guò)程中出現(xiàn)人為疏漏或是檢查不到位等情況概率相對(duì)較高,并且在人工巡檢的過(guò)程中,可能發(fā)生各類(lèi)安全生產(chǎn)事故,如意外操作導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障、暗光環(huán)境下容易跌落進(jìn)有限空間無(wú)法脫困,嚴(yán)重的情況下甚至?xí)斐扇藛T傷亡等事故的發(fā)生,因此通過(guò)工業(yè)無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)排水泵站的自主巡檢,提高了巡檢的可靠性和準(zhǔn)確性。
2、目前排水泵站巡檢方法還存在著巡檢頻率低,間隔長(zhǎng),無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常狀況,無(wú)法對(duì)巡檢需求區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確的分析、評(píng)估,無(wú)法準(zhǔn)確判斷巡檢區(qū)域的重要程度,無(wú)法根據(jù)巡檢區(qū)域具體狀態(tài)對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡進(jìn)行規(guī)劃,無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確的對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡進(jìn)行調(diào)整的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題,提供一種基于工業(yè)無(wú)人機(jī)的排水泵站自主巡檢方法及系統(tǒng),本技術(shù)方案解決了上述背景技術(shù)中提出的巡檢頻率低,間隔長(zhǎng),無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常狀況,無(wú)法對(duì)巡檢需求區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確的分析、評(píng)估,無(wú)法準(zhǔn)確判斷巡檢區(qū)域的重要程度,無(wú)法根據(jù)巡檢區(qū)域具體狀態(tài)對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡進(jìn)行規(guī)劃,無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確的對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡進(jìn)行調(diào)整的問(wèn)題。
2、為達(dá)到以上目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
3、一種基于工業(yè)無(wú)人機(jī)的排水泵站自主巡檢方法,包括:
4、獲取巡檢區(qū)域信息,所述巡檢區(qū)域信息包括排水泵站設(shè)備信息和排水泵站管道信息;
5、對(duì)巡檢區(qū)域進(jìn)行劃分,獲取巡檢區(qū)域分類(lèi)信息,所述巡檢區(qū)域分類(lèi)包括普通區(qū)域、基礎(chǔ)巡檢區(qū)域和特定巡檢區(qū)域;
6、根據(jù)巡檢區(qū)域分類(lèi)信息,基于平面坐標(biāo)系構(gòu)建,獲取巡檢區(qū)域平面信息;
7、以每個(gè)區(qū)域中心點(diǎn)的坐標(biāo)作為該區(qū)域的坐標(biāo),獲取區(qū)域坐標(biāo)信息;
8、根據(jù)區(qū)域坐標(biāo)信息,以巡檢區(qū)域坐標(biāo)距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)區(qū)域坐標(biāo)為無(wú)人機(jī)第一巡檢點(diǎn)和無(wú)人機(jī)第二巡檢點(diǎn);
9、將無(wú)人機(jī)第一巡檢點(diǎn)和無(wú)人機(jī)第二巡檢點(diǎn)作為無(wú)人機(jī)巡檢起止特征點(diǎn),獲取無(wú)人機(jī)巡檢軌跡信息;
10、以無(wú)人機(jī)巡檢軌跡信息為基準(zhǔn),進(jìn)行無(wú)人機(jī)排水泵站自主巡檢,獲取排水泵站巡檢數(shù)據(jù)。
11、優(yōu)選的,所述對(duì)巡檢區(qū)域進(jìn)行劃分,獲取巡檢區(qū)域分類(lèi)信息,具體包括:
12、根據(jù)巡檢區(qū)域信息,獲取排水泵站設(shè)備信息和排水泵站管道信息;
13、根據(jù)排水泵站設(shè)備信息,獲取排水泵站設(shè)備功能信息和狀態(tài)變化數(shù)據(jù);
14、根據(jù)排水泵站管道信息,獲取排水泵站管道種類(lèi)信息;
15、獲取無(wú)人機(jī)參數(shù)信息,所述無(wú)人機(jī)參數(shù)信息包括無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)范圍信息和無(wú)人機(jī)飛行參數(shù)信息;
16、以無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)范圍為基準(zhǔn),對(duì)巡檢區(qū)域進(jìn)行劃分,獲取若干個(gè)巡檢子區(qū)域,所述巡檢子區(qū)域的面積與無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)范圍一致;
17、根據(jù)排水泵站設(shè)備功能信息、狀態(tài)變化數(shù)據(jù)和排水泵站管道種類(lèi)信息,對(duì)巡檢子區(qū)域的重要性進(jìn)行評(píng)估,獲取巡檢區(qū)域重要指數(shù);
18、根據(jù)巡檢區(qū)域重要指數(shù),對(duì)巡檢子區(qū)域進(jìn)行分類(lèi),獲取巡檢區(qū)域分類(lèi)信息。
19、優(yōu)選的,所述根據(jù)巡檢區(qū)域重要指數(shù),對(duì)巡檢子區(qū)域進(jìn)行分類(lèi),獲取巡檢區(qū)域分類(lèi)信息,具體包括:
20、基于巡檢區(qū)域分類(lèi)需求,獲取巡檢區(qū)域重要指數(shù)第一閾值和巡檢區(qū)域重要指數(shù)第二閾值;
21、根據(jù)巡檢區(qū)域重要指數(shù)、巡檢區(qū)域重要指數(shù)第一閾值和巡檢區(qū)域重要指數(shù)第二閾值,對(duì)巡檢子區(qū)域進(jìn)行分類(lèi);
22、其中,若巡檢子區(qū)域的巡檢區(qū)域重要指數(shù)低于巡檢區(qū)域重要指數(shù)第一閾值,則該區(qū)域?yàn)槠胀▍^(qū)域;
23、若巡檢子區(qū)域的巡檢區(qū)域重要指數(shù)高于巡檢區(qū)域重要指數(shù)第一閾值且低于巡檢區(qū)域重要指數(shù)第二閾值,則該區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)巡檢區(qū)域;
24、若巡檢子區(qū)域的巡檢區(qū)域重要指數(shù)高于巡檢區(qū)域重要指數(shù)第二閾值,則該區(qū)域?yàn)樘囟ㄑ矙z區(qū)域;
25、所述巡檢區(qū)域重要指數(shù)的計(jì)算公式為:
26、
27、式中,q(a)為第a個(gè)巡檢子區(qū)域的巡檢區(qū)域重要指數(shù),μb為第a個(gè)巡檢子區(qū)域內(nèi)第b根排水泵站管道的管道種類(lèi)系數(shù),sb為第a個(gè)巡檢子區(qū)域內(nèi)第b根排水泵站管道的面積,s1為第a個(gè)巡檢子區(qū)域內(nèi)排水泵站設(shè)備的面積,為第a個(gè)巡檢子區(qū)域內(nèi)排水泵站設(shè)備的第i種設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的最大值,為第a個(gè)巡檢子區(qū)域內(nèi)排水泵站設(shè)備的第i種設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的最小值,ti(max,min)為第a個(gè)巡檢子區(qū)域內(nèi)排水泵站設(shè)備的第i種設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)最值變化的最短時(shí)間,即由第i種設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)最大值變化至第i種設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)最小值或第i種設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)最小值變化至第i種設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)最大值的最短時(shí)間,a1為第a個(gè)巡檢子區(qū)域內(nèi)排水泵站管道總數(shù)目,n為排水泵站設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)種類(lèi)總數(shù)。
28、優(yōu)選的,所述將無(wú)人機(jī)第一巡檢點(diǎn)和無(wú)人機(jī)第二巡檢點(diǎn)作為無(wú)人機(jī)巡檢起止特征點(diǎn),獲取無(wú)人機(jī)巡檢軌跡信息,具體包括:
29、以無(wú)人機(jī)第一巡檢點(diǎn)作為無(wú)人機(jī)巡檢軌跡起始點(diǎn),以普通區(qū)域的區(qū)域坐標(biāo)點(diǎn)作為無(wú)人機(jī)巡檢點(diǎn),對(duì)普通區(qū)域坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行遍歷,以無(wú)人機(jī)第二巡檢點(diǎn)作為無(wú)人機(jī)巡檢軌跡終止點(diǎn),獲取基礎(chǔ)巡檢軌跡信息;
30、其中,所述基礎(chǔ)巡檢軌跡中將與無(wú)人機(jī)巡檢點(diǎn)距離值最大的普通區(qū)域的區(qū)域坐標(biāo)點(diǎn)作為下一個(gè)無(wú)人機(jī)巡檢點(diǎn);
31、根據(jù)基礎(chǔ)巡檢軌跡信息,獲取基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)信息,所述基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)信息包括無(wú)人機(jī)第一巡檢點(diǎn)、無(wú)人機(jī)第二巡檢點(diǎn)和普通區(qū)域的區(qū)域坐標(biāo)信息;
32、根據(jù)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)信息,對(duì)基礎(chǔ)巡檢區(qū)域和特定巡檢區(qū)域進(jìn)行巡檢軌跡規(guī)劃,獲取無(wú)人機(jī)巡檢軌跡規(guī)劃信息;
33、根據(jù)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡規(guī)劃信息,獲取巡檢軌跡位移差異系數(shù);
34、根據(jù)巡檢軌跡位移差異系數(shù),判斷無(wú)人機(jī)巡檢軌跡是否符合無(wú)人機(jī)巡檢標(biāo)準(zhǔn),若否,則根據(jù)巡檢軌跡位移差異系數(shù)對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡進(jìn)行調(diào)整,若是,則根據(jù)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡規(guī)劃信息,獲取無(wú)人機(jī)巡檢軌跡信息。
35、優(yōu)選的,所述根據(jù)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)信息,對(duì)基礎(chǔ)巡檢區(qū)域和特定巡檢區(qū)域進(jìn)行巡檢軌跡規(guī)劃,獲取無(wú)人機(jī)巡檢軌跡規(guī)劃信息,具體包括:
36、根據(jù)巡檢區(qū)域分類(lèi)信息,獲取待分配區(qū)域信息,所述待分配區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)巡檢區(qū)域和特定巡檢區(qū)域;
37、根據(jù)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)信息和待分配區(qū)域信息,獲取區(qū)域坐標(biāo)優(yōu)先指數(shù);
38、基于區(qū)域坐標(biāo)優(yōu)先指數(shù)從大到小的順序,對(duì)待分配區(qū)域進(jìn)行連接,獲取無(wú)人機(jī)巡檢軌跡規(guī)劃信息;
39、其中,區(qū)域坐標(biāo)優(yōu)先指數(shù)的計(jì)算公式為:
40、
41、式中,e(k)為第w個(gè)待分配區(qū)域與第k個(gè)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)的區(qū)域坐標(biāo)優(yōu)先指數(shù),q(w)為第w個(gè)待分配區(qū)域的巡檢區(qū)域重要指數(shù),d為第w個(gè)待分配區(qū)域所屬區(qū)域類(lèi)型的區(qū)域總數(shù)目,lk為第w個(gè)待分配區(qū)域的區(qū)域坐標(biāo)點(diǎn)與第k個(gè)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)的距離,d為巡檢子區(qū)域總數(shù)目。
42、優(yōu)選的,所述根據(jù)巡檢軌跡位移差異系數(shù),判斷無(wú)人機(jī)巡檢軌跡是否符合無(wú)人機(jī)巡檢標(biāo)準(zhǔn),具體包括:
43、基于無(wú)人機(jī)巡檢軌跡規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn),獲取巡檢軌跡位移差異系數(shù)閾值;
44、根據(jù)巡檢軌跡位移差異系數(shù)和巡檢軌跡位移差異系數(shù)閾值,判斷無(wú)人機(jī)巡檢軌跡是否符合無(wú)人機(jī)巡檢標(biāo)準(zhǔn);
45、其中,若巡檢軌跡位移差異系數(shù)超出巡檢軌跡位移差異系數(shù)閾值,則無(wú)人機(jī)巡檢軌跡不合格,根據(jù)巡檢軌跡位移差異系數(shù)對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡進(jìn)行調(diào)整;
46、若巡檢軌跡位移差異系數(shù)未超出巡檢軌跡位移差異系數(shù)閾值,則無(wú)人機(jī)巡檢軌跡合格,根據(jù)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡規(guī)劃信息,獲取無(wú)人機(jī)巡檢軌跡信息;
47、所述巡檢軌跡位移差異系數(shù)的計(jì)算公式為:
48、
49、式中,r為巡檢軌跡位移差異系數(shù),[xg(k),yg(k)]表示第k個(gè)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)與第k+1個(gè)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)之間連接的第g個(gè)待分配區(qū)域坐標(biāo),[xg+1(k),yg+1(k)]表示第k個(gè)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)與第k+1個(gè)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)之間連接的第g+1個(gè)待分配區(qū)域坐標(biāo),(xk,yk)為第k個(gè)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)的坐標(biāo),(xk+1,yk+1)為第k+1個(gè)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)的坐標(biāo),(xα,yα)為無(wú)人機(jī)第一巡檢點(diǎn)的坐標(biāo),(xβ,yβ)為無(wú)人機(jī)第二巡檢點(diǎn)的坐標(biāo),m為基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)總數(shù)目,h為第k個(gè)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)與第k+1個(gè)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)之間連接的待分配區(qū)域總數(shù)目。
50、進(jìn)一步的,提出一種基于工業(yè)無(wú)人機(jī)的排水泵站自主巡檢系統(tǒng),用于實(shí)現(xiàn)如上述的巡檢方法,包括:
51、主控制模塊,所述主控制模塊用于根據(jù)巡檢區(qū)域重要指數(shù)、巡檢區(qū)域重要指數(shù)第一閾值和巡檢區(qū)域重要指數(shù)第二閾值,對(duì)巡檢子區(qū)域進(jìn)行分類(lèi),根據(jù)巡檢軌跡位移差異系數(shù),判斷無(wú)人機(jī)巡檢軌跡是否符合無(wú)人機(jī)巡檢標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)區(qū)域坐標(biāo)信息,以巡檢區(qū)域坐標(biāo)距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)區(qū)域坐標(biāo)為無(wú)人機(jī)第一巡檢點(diǎn)和無(wú)人機(jī)第二巡檢點(diǎn),將無(wú)人機(jī)第一巡檢點(diǎn)和無(wú)人機(jī)第二巡檢點(diǎn)作為無(wú)人機(jī)巡檢起止特征點(diǎn),獲取無(wú)人機(jī)巡檢軌跡信息;
52、信息獲取模塊,所述信息獲取模塊用于獲取巡檢區(qū)域信息、排水泵站設(shè)備信息和排水泵站管道信息,根據(jù)巡檢區(qū)域分類(lèi)信息,基于平面坐標(biāo)系構(gòu)建,獲取巡檢區(qū)域平面信息,以每個(gè)區(qū)域中心點(diǎn)的坐標(biāo)作為該區(qū)域的坐標(biāo),獲取區(qū)域坐標(biāo)信息,獲取無(wú)人機(jī)參數(shù)信息、無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)范圍信息和無(wú)人機(jī)飛行參數(shù)信息,根據(jù)巡檢區(qū)域信息,獲取排水泵站設(shè)備信息和排水泵站管道信息,根據(jù)排水泵站設(shè)備信息,獲取排水泵站設(shè)備功能信息和狀態(tài)變化數(shù)據(jù),根據(jù)排水泵站管道信息,獲取排水泵站管道種類(lèi)信息;
53、評(píng)估模塊,根據(jù)排水泵站設(shè)備功能信息、狀態(tài)變化數(shù)據(jù)和排水泵站管道種類(lèi)信息,對(duì)巡檢子區(qū)域的重要性進(jìn)行評(píng)估,獲取巡檢區(qū)域重要指數(shù),根據(jù)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)信息和待分配區(qū)域信息,獲取區(qū)域坐標(biāo)優(yōu)先指數(shù),根據(jù)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡規(guī)劃信息,獲取巡檢軌跡位移差異系數(shù);
54、顯示模塊,所述顯示模塊與主控制模塊交互,用于輸出顯示無(wú)人機(jī)巡檢軌跡信息和排水泵站巡檢數(shù)據(jù)。
55、可選的,所述主控制模塊,具體包括:
56、控制單元,所述控制單元用于根據(jù)區(qū)域坐標(biāo)信息,以巡檢區(qū)域坐標(biāo)距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)區(qū)域坐標(biāo)為無(wú)人機(jī)第一巡檢點(diǎn)和無(wú)人機(jī)第二巡檢點(diǎn),將無(wú)人機(jī)第一巡檢點(diǎn)和無(wú)人機(jī)第二巡檢點(diǎn)作為無(wú)人機(jī)巡檢起止特征點(diǎn),獲取無(wú)人機(jī)巡檢軌跡信息;
57、信息接收單元,所述信息接收單元與信息獲取模塊和評(píng)估模塊交互,用于接收數(shù)據(jù)并傳輸至判斷單元;
58、判斷單元,所述判斷單元用于根據(jù)巡檢區(qū)域重要指數(shù)、巡檢區(qū)域重要指數(shù)第一閾值和巡檢區(qū)域重要指數(shù)第二閾值,對(duì)巡檢子區(qū)域進(jìn)行分類(lèi),根據(jù)巡檢軌跡位移差異系數(shù),判斷無(wú)人機(jī)巡檢軌跡是否符合無(wú)人機(jī)巡檢標(biāo)準(zhǔn)。
59、可選的,所述信息獲取模塊,具體包括:
60、第一獲取單元,所述第一獲取單元用于獲取巡檢區(qū)域信息、排水泵站設(shè)備信息和排水泵站管道信息,根據(jù)巡檢區(qū)域分類(lèi)信息,基于平面坐標(biāo)系構(gòu)建,獲取巡檢區(qū)域平面信息,以每個(gè)區(qū)域中心點(diǎn)的坐標(biāo)作為該區(qū)域的坐標(biāo),獲取區(qū)域坐標(biāo)信息;
61、第二獲取單元,所述第二獲取單元用于獲取無(wú)人機(jī)參數(shù)信息、無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)范圍信息和無(wú)人機(jī)飛行參數(shù)信息,根據(jù)巡檢區(qū)域信息,獲取排水泵站設(shè)備信息和排水泵站管道信息,根據(jù)排水泵站設(shè)備信息,獲取排水泵站設(shè)備功能信息和狀態(tài)變化數(shù)據(jù),根據(jù)排水泵站管道信息,獲取排水泵站管道種類(lèi)信息。
62、可選的,所述評(píng)估模塊,具體包括:
63、區(qū)域評(píng)估單元,所述區(qū)域評(píng)估單元用于根據(jù)排水泵站設(shè)備功能信息、狀態(tài)變化數(shù)據(jù)和排水泵站管道種類(lèi)信息,對(duì)巡檢子區(qū)域的重要性進(jìn)行評(píng)估,獲取巡檢區(qū)域重要指數(shù);
64、區(qū)域巡檢評(píng)估單元,所述區(qū)域巡檢評(píng)估單元用于根據(jù)基礎(chǔ)巡檢點(diǎn)信息和待分配區(qū)域信息,獲取區(qū)域坐標(biāo)優(yōu)先指數(shù),根據(jù)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡規(guī)劃信息,獲取巡檢軌跡位移差異系數(shù)。
65、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果在于:
66、本發(fā)明提出一種基于工業(yè)無(wú)人機(jī)的排水泵站自主巡檢方法及系統(tǒng),通過(guò)巡檢區(qū)域重要指數(shù)對(duì)巡檢區(qū)域進(jìn)行劃分,便于巡檢軌跡的規(guī)劃,提高了巡檢效率,通過(guò)基礎(chǔ)巡檢軌跡信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)普通區(qū)域的巡檢軌跡規(guī)劃,通過(guò)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡規(guī)劃信息,獲取巡檢軌跡位移差異系數(shù),通過(guò)巡檢軌跡位移差異系數(shù)對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢軌跡進(jìn)行評(píng)估,確保了無(wú)人機(jī)巡檢軌跡的可靠性和巡檢數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,提高了排水泵站巡檢效率,避免了人工對(duì)排水泵站進(jìn)行巡檢時(shí),存在的安全問(wèn)題,減少了人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。