CN110648419A - 一种管廊巡检机器人巡检系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种管廊巡检机器人巡检系统及方法，所述综合管廊巡检机器人巡检系统包括：机器人本体、展示层、数据层、应用层、感知层；解决了由于管廊长度长，在采集图像时需要实时调整自己的监控角度，同时保证巡检快速，全面，准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种巡检机器人，尤其涉及一种综合管廊机器人的巡检系统及方法。
背景技术
综合管廊是将污水、电力、通讯、综合通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体的一种现代化、科学化、集约化的城市基础设施，可以避免反复开挖重修路面、电线网线等杂乱密集、管线使用风险高等问题，是确保城市正常运作的重要保障。
近几年，随着中国城镇化速度的飞速发展，综合管廊正在加速建设，规模不断扩大，传统的巡检方式问题凸显，主要问题有综合管廊内部环境恶劣，巡检过程复杂，巡检内容多且复杂，人工巡检任务重，对人员的综合能力要求高，且影响巡检人员的身心健康。
目前依靠人员巡检常常会遇到巡检覆盖范围不全面、巡检流程不规范的问题，即使利用多方资源，也会存在巡检盲区，不会达到理想效果。由于这些问题，目前采用传统的方法，使得小隐患会逐渐演变为大问题，导致很多城市相继出现大范围停水、停电、通信中断、地基下沉等事故，这些问题严重影响市民的正常生活。
发明内容
本发明目的在于：提供了一种综合管廊巡检机器人巡检系统及方法，解决了由于管廊长度长，在采集图像时需要实时调整自己的监控角度，同时保证巡检快速，全面，准确。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种管廊巡检机器人巡检系统，所述综合管廊巡检机器人巡检系统包括：机器人本体、展示层、数据层、应用层、感知层。
所述机器人本体包括：信息采集单元、图像采集单元、移动单元、人机交互单元、应急报警单元、无线通讯单元、供电连接单元。
所述展示层包括：数据显示、图形曲线、视频画面。
所述数据层包括：实时监测数据库、统计分析数据库、综合分析数据库、历史记录数据库。
所述应用层包括：视频监控系统、通信广播系统、市政管网运行检测系统、运营管理系统、综合监控系统、电机电气火灾监控系统、燃气检测报警系统、数据共享交换系统。
所述综合监控系统包括：环境检测、通风控制、排水控制、供电检测、照明控制、入侵报警。
所述感知层包括：烟雾报警传感器、温湿度传感器、氧气监测传感器、可燃气体传感器、液位计、压力传感器、视频监控摄像头、照明控制、入侵检测、通信广播。
所述信息采集单元，采用各种传感器和采集仪器对综合管廊进行信息采集并进行信息转换处理。
所述图像采集单元，采用视频监控摄像头进行数据的采集、分析。
所述移动单元，采用轮式移动，齿轮传动，电机驱动的移动单元。
所述人机交互单元，其交互单元在后台的控制电脑上，可以进行人机信息交互。
所述应急报警单元，针对机器人无法处理的紧急情况，应急报警单元通过人机交互单元进行应急报警。
所述无线通讯单元，通过与基站连接进行数据的无线传输与交换。
所述供电连接单元，机器人采用无线充电模式，进行电源的供给。
所述数据显示，在后台的监控屏幕上进行巡检数据的显示。
所述图形曲线，信息采集单元进行信息采集后，将数据传输至数据层进行处理后，处理后的数据生成为图形曲线传输至监控屏幕。
所述视频画面，图像采集模块将图像采集完成后，把数据传输至数据层分析，形成视频画面传输至监控屏幕。
所述实时监测数据库，通过接受实时监控数据，将实时数据进行分析、储存。
所述统计分析数据库，分析统计数据，归纳分析并形成规律性的总结报告。
所述综合分析数据库，用于将所有接受的数据，进行综合分析。
所述历史记录数据库，将某一周期的历史记录数据进行分析，形成历史记录报告。
所述视频监控系统，通过视频图像采集监控整个综合管廊内的各种情况。
所述通信广播系统，可以通过通信广播系统进行信息播报。
所述市政管网运行检测系统，用于对市政管网的运行情况进行检测。
所述运营管理系统，用于机器人自身的运营管理，包括其行进路径、行驶速度、监控区域的管理。
所述综合监控系统，可结合所带各种传感器对综合管廊进行综合监控。
所述电机电气火灾监控系统，对火灾进行针对性监控。
所述燃气检测报警系统，通过气体传感器对管廊内的气体进行分析监控。
所述数据共享交换系统，可以通过网络、USB等与机器人连接，进行数据共享交换。
所述烟雾报警传感器，对管道内的烟雾情况进行检测，若烟雾浓度超标，则进行烟雾报警。
所述温湿度传感器，用于监控管道内的温度、湿度的情况。
所述氧气监测传感器，用于监控管道内的氧气含量，数据实时传输至数据层。
所述可燃气体传感器，特别针对管道内的可燃气体含量进行监控。
所述液位计，监控管廊内部的液位，将数据实时传输至数据层。
所述照明控制，配合视频摄像头对管廊内进行全面监控。
附图说明
图1为本发明机器人本体框架结构示意图；
图2为本发明机器人系统展示层功能框架示意图；
图3为本发明机器人系统应用层功能框架示意图；
图4为本发明机器人系统数据层功能框架示意图；
图5为本发明机器人系统感知层功能框架示意图；
图6为本发明机器人工作流程图。
具体实施方式
结合图1-6对本发明进行进一步说明，本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种管廊巡检机器人巡检系统，所述综合管廊巡检机器人巡检系统包括：机器人本体、展示层、数据层、应用层、感知层。
结合图6对机器人工作方法进行说明：机器人安装至轨道上并开始工作，通过对已采集数据进行分析并判断所处环境是否已经建立过地图。若没有建立地图则说明机器人是初次进入检测环境，机器人将沿轨道慢速前进，行进过程中扫描并建立管廊地图，并通过无线通讯模块将采集的数据上传至数据层。后台处理器进行数据处理后，计算出合理的行进路线与行驶速度，将数据储存至数据库。若机器人所处巡检环境已经建立地图，将按照已经储存的巡检数据安排进行巡检。当在巡检过程中突发紧急情况时，内部算法对所采集的数据进行分析后并上传报警信息，相关信息将在展示层进行信息展示，机器人内部算法自主判断能否对紧急情况自行处理。若不可自行进行处理，暂停巡检并对紧急情况进行实时跟踪监控。若可以对紧急情况进行处理，进行处理完成后判断是否解决问题。若未解决则暂停巡检对紧急情况进行跟踪监控，若已经解决，则继续未完成的巡检任务。
视频监控系统其作用：主要对周围的过往工作人员以及环境进行人脸识别、红外、光电信息的24小时不间断采集，实时传输到信息处理模块进行计算分析基于全方位的视频监控和热成像监控，可实现对综合管廊视频巡检和红外检测。一旦有意外情况发生，摄像头以及红外摄像头定位危险源，信息处理模块发出指令由灭火弹发射装置发射灭火弹对火势进行初步处理。同时进行火灾警报，消防人员可通过机器人摄像头监测实时情况并及时处理。同时可根据火势大小调度附近机器人前来协助，由无线通讯装置确保机器人与人工后台及各个机器之间的数据共享。
机器人充电方式为在机器人出发位置安装充电桩，采用无线充电技术，机器人可根据剩余电量与距离最近充电桩的路程，合理规划自主完成充电。根据工作情况自主合理控制巡航速度确保电量的合理应用。
机器人在巡检过程中，可通过高清摄像头对现场的情况进行图像采集与数据分析并通过数据显示、图形曲线、视频画面的显示后，展示在工作人员的视频监控系统画面上，工作人员通过无线传输反馈的画面可以清楚的看到管廊内部的各项情况，结合各项数据和图形曲线的变化进行分析处理。如遇（气体泄漏、管道着火、电缆漏电、积水等）突发危险情况，机器人可通过无线传输功能将报警信号反馈到人工后台，通知工作人员前来处理。在工作人员来临之前机器人可进行危险自主应急处理，通过信息处理模块，对突发情况进行具体区分，用自身功能对危险情况发生源进行及时有效控制，避免事故范围进一步扩大。
在巡检时机器人携带的摄像头监控系统可以实现360度旋转，做到区域内无死角巡查并且根据检测目标的方位角度，自主调整仰角度及运行速度实现对管廊内部情况的智能检测识别。在识别过程中结合各信号传感器可对问题工作区域内的温湿度、含氧量、有毒有害气体进行数据采集分析，通过无线传输功能反馈回人工总台。工作人员可根据反馈回来的信息，对检测区域内的设备进行工作运行调整，提前预防危险情况的发生。机器人搭载的自主导航系统可以使机器人工作的时候合理规划行驶路径，进一步提升了机器人自主智能化工作水平。
机器人在巡检过程中，通过识别工作环境进一步完善自身数据库建设，不断的优化自己的分析处理能力提高智能化水平从而更好地适应环境。在工作过程中由各种传感器采集外界环境信息并传达到信息处理模块，信息处理控制模块进行统一处理然后通过无线传输功能反馈到人工总台再下达指令进行作业，对管廊内的电力、水力、通讯管线设施进行表面外观与温湿度情况进行分析，并对燃气泄漏、水管破损泄漏情况进行综合监测与分析诊断。用科技手段辅助管廊监控，保障了社会设施财产安全，通过全面监测综合管廊内各类能源设施设备状态，防患设备故障隐患，提高管廊管理效率。
Claims (7)
1.一种管廊巡检机器人巡检系统，其特征在于，包括机器人本体、展示层、数据层、应用层、感知层；其中，所述机器人本体内设信息采集单元、图像采集单元、移动单元、人机交互单元、应急报警单元、无线通讯单元及供电连接单元。
2.根据权利要求1所述的一种管廊巡检机器人巡检系统，其特征在于，所述展示层包括数据显示、图形曲线、视频画面。
3.根据权利要求1所述的一种管廊巡检机器人巡检系统，其特征在于，所述数据层包括实时监测数据库、统计分析数据库、综合分析数据库、历史记录数据库。
4.根据权利要求1所述的一种管廊巡检机器人巡检系统，其特征在于，所述应用层包括视频监控系统、通信广播系统、市政管网运行检测系统、运营管理系统、综合监控系统、电机电气火灾监控系统、燃气检测报警系统、数据共享交换系统。
5.根据权利要求4所述的一种管廊巡检机器人巡检系统，其特征在于，所述综合监控系统包括环境检测、通风控制、排水控制、供电检测、照明控制、入侵报警等模块。
6.根据权利要求1所述的一种管廊巡检机器人巡检系统，其特征在于，所述感知层包括烟雾报警传感器、温湿度传感器、氧气监测传感器、可燃气体传感器、液位计、压力传感器、视频监控摄像头、照明控制、入侵检测、通信广播。
7.一种管廊巡检机器人的巡检方法，其特征在于：包括如下步骤：机器人安装至轨道上并开始工作，通过对已采集数据进行分析并判断所处环境是否已经建立过地图；若没有建立地图则说明机器人是初次进入检测环境，机器人将沿轨道慢速前进，行进过程中扫描并建立管廊地图，并通过无线通讯模块将采集的数据上传至数据层；后台处理器进行数据处理后，计算出合理的行进路线与行驶速度，将数据储存至数据库；若机器人所处巡检环境已经建立地图，将按照已经储存的巡检数据安排进行巡检；当在巡检过程中突发紧急情况时，内部算法对所采集的数据进行分析后并上传报警信息，相关信息将在展示层进行信息展示，机器人内部算法自主判断能否对紧急情况自行处理；若不可自行进行处理，暂停巡检并对紧急情况进行实时跟踪监控；若可以对紧急情况进行处理，进行处理完成后判断是否解决问题；若未解决则暂停巡检对紧急情况进行跟踪监控，若已经解决，则继续未完成的巡检任务。
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