CN110266803A - 基于无人机航拍的油气管道监管系统 - Google Patents

基于无人机航拍的油气管道监管系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110266803A
CN110266803A CN201910552789.4A CN201910552789A CN110266803A CN 110266803 A CN110266803 A CN 110266803A CN 201910552789 A CN201910552789 A CN 201910552789A CN 110266803 A CN110266803 A CN 110266803A
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
unmanned plane
oil
gas pipeline
platform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910552789.4A
Other languages
English (en)
Inventor
赛景波
陈星辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201910552789.4A priority Critical patent/CN110266803A/zh
Publication of CN110266803A publication Critical patent/CN110266803A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18502—Airborne stations
    • H04B7/18506—Communications with or from aircraft, i.e. aeronautical mobile service
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/02—Protocols based on web technology, e.g. hypertext transfer protocol [HTTP]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/50—Network services
    • H04L67/55—Push-based network services
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开了基于无人机航拍的油气管道监管系统，该系统包括无人机数据接入、地理信息系统管理、实时监测、数据分析、基于高清影像的异常识别与解析、历史巡检数据对比分析、多层级多用户的协同作业和权限分配等功能模块。系统引入了WebGIS、物联网和目标检测识别技术。通过把无人机与互联网和GIS相关联，将无人机的实时轨迹和监测视频回传到客户端，保证了现场巡检的可视化；通过物联网技术，实现了“多无人机分段监测、数据集中管理”，使得巡检更全面、效率更高；通过目标检测识别技术，能快速识别出车辆、地质灾害等危害管道的情形，使得工作人员对管道的违章占压、地质灾害等及时做出应对措施，减少不必要的灾难。

Description

基于无人机航拍的油气管道监管系统
技术领域
本发明涉及一种基于无人机航拍的油气管道监管系统，涉及4G数据传输模式、WebGIS技术领路、物联网技术领域、视频直播服务器开发领域、目标检测识别技术等相关领域。
背景技术
随着经济的发展，各国对能源的需求越来越大。近年，中国油气管道工程建设平稳推进，油气管线布设范围广，跨度大，对于安全性又有极高的要求，日常检修一直以来都是该领域的重点和难点。传统的对油气管道泄漏进行检测的方法往往是通过探测仪和人力巡逻的方法，依靠人力，工作量大，条件艰苦，特别是山区、沼泽及无人区等地的油气管道的巡检，或是在冰灾、水灾、地震、滑坡、夜晚期间的巡线检查，所花的时间长、人力成本高、困难大，并有一定危险性，且不能实时地对石油管道进行全面监控，所以并不能有效地保证石油管道线路的安全运输。
近年来，遥感手段成为了管道监测的有效手段，常用的遥感手段主要包括卫星、有人机和无人机。其中卫星成像分辨率较低，而且回传周期较长，不能全天覆盖监测，也难以实现突发状况的应急监测；有人飞机风险较大，巡检的成本较高，且作业流程繁琐，不适合应用于实时监测；如今，无人机技术发展越来越成熟，被广泛的运用在生活和工作中。无人机多在近地低空环境下飞行，以完成侦查、巡逻、救援、航拍等任务，很好地应用在油气管道监测中。虽然，国内外已经采用无人机进行油气管道的巡检，但受无人机的航时所限，巡检的管线距离都较短，数据也尚未进行集中处理。无人机管线巡检是一个复杂的系统工程，涉及到任务规划、数据传输、视频传输、数据处理、识别报警、统计分析和终端应用等诸多环节，目前尚未形成多架无人机同时巡检、后台数据集中处理与智能分析的综合应用平台，因此，无人机管线巡检尚未形成规模化应用。
基于以上情况，设计了多无人机分段监测，数据集中处理分析的油气管道监管系统。该系统基于无人机航拍、物联网技术、WebGIS技术和目标检测识别技术，通过把无人机与互联网和GIS相关联，将无人机的实时位置、飞行信息和监测视频实时回传到客户端，实现了现场巡检可视化；通过目标检测识别，能够快速识别出管道及管道附近是否有违章占压和地质灾害。该系统有效解决了管道巡检效率低、不全面、数据无法共享等问题，因此，基于无人机航拍的油气管道监管系统的研发是一个新颖的、可行的、有价值的项目发明。
发明内容
本发明采用的技术方案为基于无人机航拍的油气管道监管系统，该系统包括无人机数据接入、云端服务器搭建、油气管道巡检管理平台搭建和基于无人机遥感数据的目标检测识别功能模块。无人机数据发送至地面站，通过4G转发至云端服务器进行处理，最终在客户端即油气管道巡检管理平台展示。其中云端服务器包括IoT和视频服务器，油气管道巡检管理平台包括地理信息系统管理、任务管理、数据管理、数据分析、用户管理等功能模块。
无人机数据接入。无人机航拍的数据通过机载的微波电台传输到无人机地面站，在无人机地面站将无人机的pos数据与视频数据分别采集出来，然后通过pos推送软件和视频推流设备推送至4G路由器，最后转发至外网服务器上。其中无人机的pos数据转发至物联网平台相对应的设备，通过服务器端订阅，将设备产生的消息通过HTTP/2通道推送到企业服务器，推送到企业服务器的数据一方面存入本地数据库，另一方面通过应用端实时显示。视频数据通过三卡设备推送至直播服务器，视频推送至直播服务器的视频，一方面通过应用端实时显示，另一方面保存，供历史回放调用。
基于无人机遥感数据的目标检测识别。本系统主要针对管道100米范围内是否有违章占压(车辆)和地质灾害进行检测识别。对于车辆的检测识别，采用SSD(Single ShotMultiBox Detector，SSD)算法，SSD采用VGG-16作为基础模型，然后在VGG-16的基础上新增卷积层来获得更多的特征图以用于检测；对于地质灾害的识别，系统采用全卷积神经网络(Fully Convolutional Networks，FCN)进行特征提取，然后使用条件随机场/马尔可夫随机场(Conditional Random Field/Morkov rondom field，CRF/MRF)进行分割识别。
油气管道巡检管理平台的设计与实现。该平台是用户的操作平台，用户无需安装任何客户端软件就可以在任何具备浏览器的机器上进行业务处理，为用户提供强大的远程操作功能，同时也提升了本系统的实用性和多功能性。该平台后端采用SSM(SpringSpringMVC MaBatis)框架，进行与数据库交互；前端采用HTML、CSS、JavaScript、Jquery等技术实现平台界面的搭建，另外通过OpenLayers实现地图数据的访问及无人机的定位、轨迹标记，实现地理信息的可视化管理。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提高了对油气管道监测管理的效率，有效的提高了经济效益；通过无人机实时监控，监测范围广，巡检效率高，且无人机环境适应能力强，改变了传统人工监测条件艰苦、工作量大、巡检时间长且具有一定危险性的弊端；另外，系统还引入了WebGIS、物联网和目标检测识别技术。通过把无人机与互联网和GIS相关联，将无人机的实时轨迹和监测视频回传到客户端，保证了现场巡检的可视化；通过物联网技术，实现了“多无人机分段监测、数据集中管理”，使得巡检更全面、效率更高；通过目标检测识别技术，能快速识别出车辆、地质灾害等危害管道的情形，使得工作人员对管道的违章占压、地质灾害等及时做出应对措施，减少不必要的灾难。
附图说明
图1是系统设计方案图；
图2是系统功能结构图；
图3是车辆识别功能图；
图4是地质灾害(裂缝)识别功能图。
图5是轨迹规划、添加任务功能图；
图6是实时轨迹功能图；
图7实时视频功能图；
图8预警上报功能图。
具体实施方式
下面结合附图和实施对本发明做进一步的说明。
本系统主要由无人机数据采集系统、云端服务器和客户端三部分组成，数据采集端主要是采集无人机的飞行姿态数据和位置数据(以下简称，pos数据)和航拍的视频数据，通过3G/4G转发至云端服务器对数据进行管理、存储和转发等处理，客户端是整个系统的用户操作平台，它是一个依托理信息系统，集成数据管理系统、数据分析系统、任务管理系统和用户管理的多功能信息应用平台。采用B/S架构设计，用户无需安装任何客户端软件就可以在任何具备浏览器的机器上进行业务处理，为用户提供强大的远程操作功能，同时也提升了本系统的实用性和多功能性。
无人机数据采集系统
无人机数据主要包括无人机执行飞行任务时对摄像头拍摄的图片、视频以及无人机自身定位及姿态的数据，系统需要针对不同的应用场景、机型和检测设备，将无人机采集到的数据进行不同的处理。
无人机上的定位(GPS数据)及姿态数据(航向角、横滚角、俯仰角以及飞行速度)通过天线传送至地面站，经过数据处理解析后转换为网络数据,通过4G转发至物联网平台相对应的设备，通过服务器端订阅，将设备产生的消息通过HTTP/2通道推送到企业服务器，推送到企业服务器的数据一方面存入本地数据库，另一方面通过B/C应用端实时显示。
地面站接收来自无人机的视频数据通过三卡设备推送至直播服务器，视频推送至直播服务器的视频，一方面通过应用端实时显示，另一方面保存，供历史回放调用。
云端服务器
云端服务器包括物联网平台和视频直播服务器。
物联网平台是一个设备管理平台，在本发明中，通过物联网平台，实现了多无人机数据和云端的双向通信，无人机设备通过MQTT协议接入物联网平台，然后将设备产生的消息，及无人机的pos数据，通过HTTP/2通道直接推送到企业服务器，以作后续处理。
在本发明中，视频直播主要分为视频采集、推流、分发和播放四个关键阶段。无人机通过微波把视频数据传送至地面站，地面站通过三卡设备，把视频推送至视频服务器，然后采用CDN进行内容分发加速，最后在客户端播放。
客户应用端
客户应用的是整个系统的用户操作平台，该平台后端采用SSM(Spring SpringMVCMaBatis)框架，进行与数据库交互；前端采用HTML、CSS、JavaScript、Jquery等技术实现平台界面的搭建，另外通过OpenLayers实现地图数据的访问及无人机的定位、轨迹标记，实现地理信息的可视化管理。
该平台是一个把包含地图信息、管道信息、无人机设备信息、属性数据信息和业务数据信息集中处理，以图文和视频综合展现管道详情的自动化智能化系统，在保障油气安全运输方面具有重要的作用。其主要功能包括：地图显示与图层管理、管道显示与管理、任务管理、实时监测、历史回放、数据统计、基于高清影像的异常识别与解析、多层级多用户的协同作业和权限分配等功能。

Claims (4)

1.基于无人机航拍的油气管道监管系统，其特征在于：该系统包括无人机数据接入、云端服务器搭建、油气管道巡检管理平台搭建和基于无人机遥感数据的目标检测识别功能模块；无人机数据发送至地面站，通过4G转发至云端服务器进行处理，最终在客户端即油气管道巡检管理平台展示；其中云端服务器包括IoT和视频服务器，油气管道巡检管理平台包括地理信息系统管理、任务管理、数据管理、数据分析、用户管理功能模块。
2.根据权利要求1所述的基于无人机航拍的油气管道监管系统，其特征在于：无人机数据接入；无人机航拍的数据通过机载的微波电台传输到无人机地面站，在无人机地面站将无人机的pos数据与视频数据分别采集出来，然后通过pos推送软件和视频推流设备推送至4G路由器，最后转发至外网服务器上；其中无人机的pos数据转发至物联网平台相对应的设备，通过服务器端订阅，将设备产生的消息通过HTTP/2通道推送到企业服务器，推送到企业服务器的数据一方面存入本地数据库，另一方面通过应用端实时显示；视频数据通过三卡设备推送至直播服务器，视频推送至直播服务器的视频，一方面通过应用端实时显示，另一方面保存，供历史回放调用。
3.根据权利要求1所述的基于无人机航拍的油气管道监管系统，其特征在于：基于无人机遥感数据的目标检测识别，针对管道100米范围内是否有违章占压和地质灾害进行检测识别；对于车辆的检测识别，采用SSD算法，SSD采用VGG-16作为基础模型，然后在VGG-16的基础上新增卷积层来获得更多的特征图以用于检测；对于地质灾害的识别，采用全卷积神经网络进行特征提取，然后使用条件随机场/马尔可夫随机场进行分割识别。
4.根据权利要求1所述的基于无人机航拍的油气管道监管系统，其特征在于：油气管道巡检管理平台的设计与实现；该平台是用户的操作平台，该平台后端采用SSM框架，进行与数据库交互；前端采用HTML、CSS、JavaScript、Jquery技术实现平台界面的搭建，另外通过OpenLayers实现地图数据的访问及无人机的定位、轨迹标记，实现地理信息的可视化管理。
CN201910552789.4A 2019-06-25 2019-06-25 基于无人机航拍的油气管道监管系统 Pending CN110266803A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910552789.4A CN110266803A (zh) 2019-06-25 2019-06-25 基于无人机航拍的油气管道监管系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910552789.4A CN110266803A (zh) 2019-06-25 2019-06-25 基于无人机航拍的油气管道监管系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110266803A true CN110266803A (zh) 2019-09-20

Family

ID=67921208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910552789.4A Pending CN110266803A (zh) 2019-06-25 2019-06-25 基于无人机航拍的油气管道监管系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110266803A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110866991A (zh) * 2019-12-11 2020-03-06 北京工业大学 基于无人机航拍的海上巡检监管系统
CN111245945A (zh) * 2020-01-15 2020-06-05 北京工业大学 基于浮标与无人机监控的海上溢油监管系统
CN112923242A (zh) * 2021-01-22 2021-06-08 西安万飞控制科技有限公司 一种油气管道巡检gis系统及方法
CN113298368A (zh) * 2021-05-14 2021-08-24 南京航空航天大学 一种基于深度强化学习的多无人机任务规划方法
CN113358100A (zh) * 2021-05-25 2021-09-07 电子科技大学 嵌入式与yolo4改进算法的无人机实时目标识别系统
CN113542595A (zh) * 2021-06-28 2021-10-22 北京沧沐科技有限公司 一种基于昼夜图像的捕获与监控方法与系统
CN113570720A (zh) * 2021-08-04 2021-10-29 西安万飞控制科技有限公司 一种基于gis技术的无人机视频石油管线实时显示方法及系统
CN113823056A (zh) * 2021-09-26 2021-12-21 中电科西北集团有限公司 基于异地监视的无人机森林防火监视系统
CN114542994A (zh) * 2022-02-24 2022-05-27 成都秦川物联网科技股份有限公司 用于天然气计量的物联网三维可视化管理系统
WO2022121186A1 (zh) * 2020-12-11 2022-06-16 平安科技（深圳）有限公司 基于目标匹配的油气管道巡检方法、装置、设备及介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170019644A1 (en) * 2015-07-13 2017-01-19 Honeywell International Inc. Home, office security, surveillance system using micro mobile drones and ip cameras
CN106507122A (zh) * 2016-10-31 2017-03-15 易瓦特科技股份公司 一种直播的方法、服务器、无人机和vr设备
CN107808133A (zh) * 2017-10-23 2018-03-16 中石化石油工程地球物理有限公司 基于无人机巡线的油气管道安全监测方法、系统及软件存储器
CN107808425A (zh) * 2017-11-28 2018-03-16 刘松林 基于无人机航拍影像的油气管线巡检系统及其巡检方法
CN108073683A (zh) * 2017-11-15 2018-05-25 北京工业大学 基于无人机监控的海域信息管理系统
CN108389574A (zh) * 2018-03-30 2018-08-10 北京北信源软件股份有限公司 一种支持iot设备智能互联的装置、系统和方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170019644A1 (en) * 2015-07-13 2017-01-19 Honeywell International Inc. Home, office security, surveillance system using micro mobile drones and ip cameras
CN106507122A (zh) * 2016-10-31 2017-03-15 易瓦特科技股份公司 一种直播的方法、服务器、无人机和vr设备
CN107808133A (zh) * 2017-10-23 2018-03-16 中石化石油工程地球物理有限公司 基于无人机巡线的油气管道安全监测方法、系统及软件存储器
CN108073683A (zh) * 2017-11-15 2018-05-25 北京工业大学 基于无人机监控的海域信息管理系统
CN107808425A (zh) * 2017-11-28 2018-03-16 刘松林 基于无人机航拍影像的油气管线巡检系统及其巡检方法
CN108389574A (zh) * 2018-03-30 2018-08-10 北京北信源软件股份有限公司 一种支持iot设备智能互联的装置、系统和方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110866991A (zh) * 2019-12-11 2020-03-06 北京工业大学 基于无人机航拍的海上巡检监管系统
CN111245945A (zh) * 2020-01-15 2020-06-05 北京工业大学 基于浮标与无人机监控的海上溢油监管系统
WO2022121186A1 (zh) * 2020-12-11 2022-06-16 平安科技（深圳）有限公司 基于目标匹配的油气管道巡检方法、装置、设备及介质
CN112923242A (zh) * 2021-01-22 2021-06-08 西安万飞控制科技有限公司 一种油气管道巡检gis系统及方法
CN112923242B (zh) * 2021-01-22 2023-11-14 西安万飞控制科技有限公司 一种油气管道巡检gis系统及方法
CN113298368A (zh) * 2021-05-14 2021-08-24 南京航空航天大学 一种基于深度强化学习的多无人机任务规划方法
CN113298368B (zh) * 2021-05-14 2023-11-10 南京航空航天大学 一种基于深度强化学习的多无人机任务规划方法
CN113358100B (zh) * 2021-05-25 2022-07-29 电子科技大学 嵌入式与yolo4改进算法的无人机实时目标识别系统
CN113358100A (zh) * 2021-05-25 2021-09-07 电子科技大学 嵌入式与yolo4改进算法的无人机实时目标识别系统
CN113542595A (zh) * 2021-06-28 2021-10-22 北京沧沐科技有限公司 一种基于昼夜图像的捕获与监控方法与系统
CN113570720A (zh) * 2021-08-04 2021-10-29 西安万飞控制科技有限公司 一种基于gis技术的无人机视频石油管线实时显示方法及系统
CN113570720B (zh) * 2021-08-04 2024-02-27 西安万飞控制科技有限公司 一种基于gis技术的无人机视频石油管线实时显示方法及系统
CN113823056A (zh) * 2021-09-26 2021-12-21 中电科西北集团有限公司 基于异地监视的无人机森林防火监视系统
CN114542994A (zh) * 2022-02-24 2022-05-27 成都秦川物联网科技股份有限公司 用于天然气计量的物联网三维可视化管理系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110266803A (zh) 基于无人机航拍的油气管道监管系统
CN105812733B (zh) 一种民航空中交通管制的场面监视引导系统
US9310477B1 (en) Systems and methods for monitoring airborne objects
CN103942941B (zh) 基于gis的移动监测融合平台
US20190051046A1 (en) Incident Site Investigation and Management Support System Based on Unmanned Aerial Vehicles
US20170227470A1 (en) Autonomous vehicle, system and method for structural object assessment and manufacture thereof
JP2018508418A (ja) リモートセンシング及び車両制御のための実時間マシンビジョン並びに点群分析
CN203786891U (zh) 基于gis的移动监测融合平台
CN106408453A (zh) 基于gis的输电线路智能巡检系统
CN103578300B (zh) 一种面向网络的低空飞行动态监视系统
CN103839445B (zh) 一种通航集成塔台系统
CN108073683A (zh) 基于无人机监控的海域信息管理系统
US20150119081A1 (en) Situational awareness personal service
US9756280B2 (en) Reduction of sensor captured data streamed to an operator
CN112749440A (zh) Uav飞行管理规划器
CN111934813A (zh) 一种无人机侦测反制装备综合系统
CN105389921A (zh) 一种机场跑道异物的监测系统和方法
CN107209270A (zh) 用于监测飞行器位置的装备
Pathiyil et al. Enabling safe operations of unmanned aircraft systems in an urban environment: a preliminary study
Buslaev et al. Algorithmic and software aspects of information system implementation for road maintenance management
CN112923242A (zh) 一种油气管道巡检gis系统及方法
CN114248819A (zh) 基于深度学习的铁路侵限异物无人机检测方法、装置及系统
Klein et al. Wireless sensor networks for fugitive methane emissions monitoring in oil and gas industry
CN203644088U (zh) 基于无人机的管道巡检系统
CN112419226A (zh) 一种铁路外部环境隐患监控系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190920