CN112497198A - 基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人，涉及智能巡检机器人技术领域。本发明包括机器人主体、与机器人主体连接用于巡逻机器人行进的移动装置以及驱动移动装置的执行机构；还包括设于机器人主体上的声音监控模块、视频监控模块，以及设置在机器人内部的中央处理器，机器人主体上还设置有传感器模块。本发明将多种新技术与现实需求相结合，为智能巡检机器人提供技术支撑，使功能更加丰富，实用性更强，效率明显提升，大数据及云计算技术，企业隐患排查标准，日常巡检数据，存储在云平台。企业大数据共享，海量数据分析，为隐患的鉴定提供数据支撑，并计算出应急预案。

Description

基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人

技术领域

本发明属于智能巡检机器人技术领域，特别是涉及基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人。

背景技术

在企业生产过程中，常常把安全第一放到首位，然而安全事故还是时有发生。事故不仅给企业带了巨大损失，还严重威胁企业人员的生命。事故的产生绝大多数是日常生产过程中，不重视企业的安全常识，或管理不到位，而存在安全隐患，安全隐患又引发了安全事故。因此，企业要做到安全隐患排查，提前预防。

当前最普遍的企业安全生产隐患排查方式，应用互联网技术，手机App，巡检员巡检排查相结合。对容易发生隐患或事故地点，制定隐患标准和巡检任务，定期巡检排查。巡检的时候，根据实际情况对照隐患标准填写隐患级别，上报至监管平台。

在未来，人工智能的普及，企业安全生产过程中，能为企业隐患排查巡检带来福音。日常巡检将由机器人代替巡检员，代替巡检员巡检和进行一些高危操作，并且全天24小时，不间断巡检，识别图像或设备数字，感知周围环境，自动上传巡检报告。人工智能机器人应用大数据云计算，快速分析出隐患级别，智能预警，并为企事业提供最佳的应急预案。

当前企业隐患排查解决方案是人工与信息化技术的结合，而并非智能化。机器人巡检则是全程智能化，能为企业改善如下问题：

1、节省人力开资，改变以往企业每天安排人员巡检值班；

2、无需在隐患排查方面投入过多的精力、资金和时间；

3、全天24小时不间断巡检，为企业员工带来更多的休息时间；

4、更加专业的隐患排查，减少以往的人为失误；

5、代替巡检员进行高危操作，解除高危工作对企业员工的生命威胁；

6、监测数据，精准识别设备图像数字，并判定是否有异常，减少以往的人为失误；

7、结合5G移动通信技术，将巡检视频痕迹上传至平台，有据可查；

8、对周边环境感知并识别，如：声音、温度、湿度、烟、气味、粉尘等，快速判定隐患；

9、自动识别隐患级别，自动上报隐患；

10、采用大数据分析，自动预警，分析制定最佳应急预案；

11、智能学习，积累更丰富的排查隐患经验。

发明内容

本发明的目的在于提供基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人，通过整合现有机器人技术、电力设备非接触检测技术、多传感器融 合技术、模式识别，能够在使用时全天候、 全方位、全自主智能巡检和监控，实现对巡检监控数据智能存储，同时利用模式识别，有效 降低工作劳动强度，降低企业安全生产运维成本，提高正常巡检作业和管理的智能化和自动化水平。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人，包括机器人主体、与机器人主体连接用于巡逻机器人行进的移动装置以及驱动所述移动装置的执行机构；还包括设于机器人主体上的声音监控模块、视频监控模块，以及设置在机器人内部的中央处理器，所述机器人主体上还设置有传感器模块，所述机器人主体的信号输出端连接有与中央处理器连接的无线传输模块，所述无线传输模块将机器人采集到的信息通过网络上传到大数据云平台；

所述视频监控模块包括依次连接的视频采集装置、预处理单元和模数转换单元，所述视频采集装置采集外界环境视频信号，所述模数转换单元将预处理后的视频信号转换为数字信号得到视频数据，视频监控模块通过视频采集装置采集、存储视频数据至视频数据存储单元；然后将采集到的视频数据与标准值的视频数据通过数据比较单元进行比较，并根据异常规则筛选视频数据，对于符合异常规则的视频数据，进一步进行处理以获取异常规则视频的方位，并对异常规则视频的方位进行标记；所述第三数据传输模块将视频采集装置采集、存储的视频数据通过无线传输至中央处理器；所述传感器模块模块包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、粉尘传感器和气味传感器，所述温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、粉尘传感器和气味传感器均通过第二数据传输模块将检测到的数据传递到中央处理器。

进一步地，所述声音监控模块包括依次连接的声音采集装置、预处理单元和模数转换单元，声音采集装置为麦克风或拾音器，麦克风或拾音器均匀的分布在机器人各个方位，扩展机器人对不同方位声音的接收范围，便于机器人更准确的接收相对应位置的声音信息，所述声音采集装置采集外界环境声音信号，所述预处理单元将声音信号进行放大和滤波处理，所述模数转换单元将预处理后的声音信号转换为数字信号得到声音数据，声音监控模块通过声音采集装置采集、存储声音数据至声音数据存储单元；其中，将采集到的声音数据与标准值的声音数据通过数据比较单元进行比较，并根据异常规则筛选声音数据，对于符合异常规则的声音数据，进一步进行处理以获取声源的方位；所述移动装置根据声源的方位移动，并同时将声音采集装置采集、存储声音数据通过第一数据传输模块无线传输至中央处理器。

进一步地，所述视频采集装置包括双目摄像头、红外热像仪、紫外成像仪、视频服务器外，所述双目摄像头、红外热像仪、紫外成像仪、视频服务器外分别或组合安装在机器人主体上。

进一步地，所述机器人主体包括下位机以及与下位机相连接的导航定位模块、云台控制模块、显示模块、安全防护模块、网络通信单元；其中，所述的网络通信单元包括无线通讯模块II，无线通讯模块II与基站的无线通讯模块I 通讯。

进一步地，所述导航定位模块包括两个RFID阅读器、一个GPS单元、一个磁导航单元与一个激光测距单元，所述GPS单元接收GPS定位信息，通过RFID阅读器读取RFID导航信息，通过磁导航单元读取磁导航标识，通过激光测距单元读取目标/障碍物距离信息，信息采集后传送至下位机。

进一步地，所述安全防护模块包括超声故障检测单元、安全触边单元，另外包括与视频服务器连接的前置摄像头和后置摄像头，所采集的信息通过受控于下位机的视频编码器压缩编码后，经无线通信模块I、无线通信模块II传送给基站；后置摄像头提供智能巡检机器人后方实时视频、辅助遥控智能巡检机器人后退。

进一步地，机器人主体上还设置有电源模块，所述电源模块包括输入电源，输入电源与电源处理模块连接，电源处理模块分八路电源输出，其中包括两路12V输出和六路24V输出；12V输出中的一路为无线传输模块和交换机供电，另一路为中央处理器供电；所述六路24V输出则分别与机器人主体、移动装置、执行机构、传感器模块、导航定位模块、云台控制模块。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明将多种新技术与现实需求相结合，为智能巡检机器人提供技术支撑，使功能更加丰富，实用性更强，效率明显提升，大数据及云计算技术，企业隐患排查标准，日常巡检数据，存储在云平台；企业大数据共享，海量数据分析，为隐患的鉴定提供数据支撑，并计算出应急预案。

2、本发明巡检视频实时传输，采用最先进移动通信技术5G，传输速度比较快，其速度比目前的4G技术快10倍，巡检数据监测，采用OCR图像识别技术，对采集的图像进行图像处理，提取监测数据，对企业生产车间工艺流水线进行数据监测，监测工艺品及生产设备的数据，判断工艺品的尺寸规格。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人的总体结构图；

图2为机器人主体的系统框图；

图3为声音检测模块的系统框图；

图4为传感器模块的系统框图；

图5为视频检测模块的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5所示，本发明为基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人，包括括机器人主体、与机器人主体连接用于巡逻机器人行进的移动装置以及驱动移动装置的执行机构；移动装置为常见通用机器人驱动底盘，使用履带配合机器人的行走轮进行行走，使得机器人运行更平稳，还包括设于机器人主体上的声音监控模块、视频监控模块，以及设置在机器人内部的中央处理器，机器人主体上还设置有传感器模块，机器人主体的信号输出端连接有与中央处理器连接的无线传输模块，无线传输模块将机器人采集到的信息通过网络上传到大数据云平台；

视频监控模块包括依次连接的视频采集装置、预处理单元和模数转换单元，视频采集装置采集外界环境视频信号，模数转换单元将预处理后的视频信号转换为数字信号得到视频数据，视频监控模块通过视频采集装置采集、存储视频数据至视频数据存储单元；然后将采集到的视频数据与标准值的视频数据通过数据比较单元进行比较，并根据异常规则筛选视频数据，对于符合异常规则的视频数据，进一步进行处理以获取异常规则视频的方位，并对异常规则视频的方位进行标记；第三数据传输模块将视频采集装置采集、存储的视频数据通过无线传输至中央处理器；传感器模块模块包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、粉尘传感器和气味传感器，温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、粉尘传感器和气味传感器均通过第二数据传输模块将检测到的数据传递到中央处理器，传感器装置，分别对声音、温度、湿度、烟、气味、粉尘等感知识别，对于异常现象及时上传至云平台，便于人们及时的掌控生产车间的内部状况，及时的做出调整和补救。

声音监控模块包括依次连接的声音采集装置、预处理单元和模数转换单元，声音采集装置为麦克风或拾音器，麦克风或拾音器均匀的分布在机器人各个方位，扩展机器人对不同方位声音的接收范围，便于机器人更准确的接收相对应位置的声音信息，声音采集装置采集外界环境声音信号，预处理单元将声音信号进行放大和滤波处理，模数转换单元将预处理后的声音信号转换为数字信号得到声音数据，声音监控模块通过声音采集装置采集、存储声音数据至声音数据存储单元；其中，将采集到的声音数据与标准值的声音数据通过数据比较单元进行比较，并根据异常规则筛选声音数据，对于符合异常规则的声音数据，进一步进行处理以获取声源的方位；移动装置根据声源的方位移动，并同时将声音采集装置采集、存储声音数据通过第一数据传输模块无线传输至中央处理器，第一数据传输模块、第二数据传输模块、第三数据传输模块和网络传输采用最先进移动通信技术5G，传输速度比较快。

视频采集装置包括双目摄像头、红外热像仪、紫外成像仪、视频服务器外，双目摄像头、红外热像仪、紫外成像仪、视频服务器外分别或组合安装在机器人主体上。

巡检摄像头采用双目摄像头，更能精准计算物体间的距离，巡检时能找好最佳位置，对巡检点进行数据采集；摄像头装置，采用旋转、升降功能，以达到对应的高度和视角，满足日常巡检的需求。

机器人主体包括下位机以及与下位机相连接的导航定位模块、云台控制模块、显示模块、安全防护模块、网络通信单元；其中，的网络通信单元包括无线通讯模块II，无线通讯模块II与基站的无线通讯模块I 通讯。

导航定位模块包括两个RFID阅读器、一个GPS单元、一个磁导航单元与一个激光测距单元，GPS单元接收GPS定位信息，通过RFID阅读器读取RFID导航信息，通过磁导航单元读取磁导航标识，通过激光测距单元读取目标/障碍物距离信息，信息采集后传送至下位机。

安全防护模块包括超声故障检测单元、安全触边单元，另外包括与视频服务器连接的前置摄像头和后置摄像头，所采集的信息通过受控于下位机的视频编码器压缩编码后，经无线通信模块I、无线通信模块II传送给基站；后置摄像头提供智能巡检机器人后方实时视频、辅助遥控智能巡检机器人后退；超声故障检测单元包括设置在机器人前端的超声传感器探头，以及与超声传感器探头连接的超声信号处理板卡，它将检测到的距离信息传给工业控制计算机，所述超声传感器探头有四个，并列安装在机器人前端，用于检测智能巡检机器人行进方向的障碍物、防止自动运行时的意外碰撞；所述安全触边单元为柔性可弯折的带状物，固定在智能巡检机器人的边沿位置上，实现安全保护，当智能巡检机器人移动撞击到障碍物时，柔性安全边就会传送信号给电源系统以停止机器人移动，为智能巡检机器人意外碰撞提供重要的安全防护。

机器人主体上还设置有电源模块，电源模块包括输入电源，输入电源与电源处理模块连接，电源处理模块分八路电源输出，其中包括两路12V输出和六路24V输出；12V输出中的一路为无线传输模块和交换机供电，另一路为中央处理器供电；六路24V输出则分别与机器人主体、移动装置、执行机构、传感器模块、导航定位模块、云台控制模块，电源同一设置便于对电源及时的进行维修和管理，能够及时的掌握机器人运行时电量的消耗状态。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人，包括机器人主体、与机器人主体连接用于巡逻机器人行进的移动装置以及驱动所述移动装置的执行机构；还包括设于机器人主体上的声音监控模块、视频监控模块，以及设置在机器人内部的中央处理器，其特征在于：

所述机器人主体上还设置有传感器模块，所述机器人主体的信号输出端连接有与中央处理器连接的无线传输模块，所述无线传输模块将机器人采集到的信息通过网络上传到大数据云平台；

所述视频监控模块包括依次连接的视频采集装置、预处理单元、模数转换单元、视频数据存储单元、数据比较单元和第三数据传输模块，所述视频采集装置采集外界环境视频信号，所述模数转换单元将预处理后的视频信号转换为数字信号得到视频数据，视频监控模块通过视频采集装置采集、存储视频数据至视频数据存储单元；

然后将采集到的视频数据与标准值的视频数据通过数据比较单元进行比较，并根据异常规则筛选视频数据，对于符合异常规则的视频数据，进一步进行处理以获取异常规则视频的方位，并对异常规则视频的方位进行标记；

所述第三数据传输模块将视频采集装置采集、存储的视频数据通过无线传输至中央处理器；

所述传感器模块模块包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、粉尘传感器、气味传感器和第二数据传输模块，所述温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、粉尘传感器和气味传感器均通过第二数据传输模块将检测到的数据传递到中央处理器。

2.根据权利要求1所述的基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人，其特征在于，所述声音监控模块包括依次连接的声音采集装置、预处理单元、模数转换单元、声音数据存储单元和第一数据传输模块，所述声音采集装置采集外界环境声音信号，所述预处理单元将声音信号进行放大和滤波处理，所述模数转换单元将预处理后的声音信号转换为数字信号得到声音数据，声音监控模块通过声音采集装置采集、存储声音数据至声音数据存储单元；

其中，将采集到的声音数据与标准值的声音数据通过数据比较单元进行比较，并根据异常规则筛选声音数据，对于符合异常规则的声音数据，进一步进行处理以获取声源的方位；

所述移动装置根据声源的方位移动，并同时将声音采集装置采集、存储声音数据通过第一数据传输模块无线传输至中央处理器。

3.根据权利要求1所述的基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人，其特征在于，所述视频采集装置包括双目摄像头、红外热像仪、紫外成像仪、视频服务器外，所述双目摄像头、红外热像仪、紫外成像仪、视频服务器外分别或组合安装在机器人主体上。

4.根据权利要求1所述的基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人，其特征在于，所述机器人主体包括下位机以及与下位机相连接的导航定位模块、云台控制模块、显示模块、安全防护模块、网络通信单元；

其中，所述的网络通信单元包括无线通讯模块II，无线通讯模块II与基站的无线通讯模块I 通讯。

5.根据权利要求4所述的基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人，其特征在于，所述导航定位模块包括两个RFID阅读器、一个GPS单元、一个磁导航单元与一个激光测距单元，所述GPS单元接收GPS定位信息，通过RFID阅读器读取RFID导航信息，通过磁导航单元读取磁导航标识，通过激光测距单元读取目标/障碍物距离信息，信息采集后传送至下位机。

6.根据权利要求4所述的基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人，其特征在于，所述安全防护模块包括超声故障检测单元、安全触边单元，另外包括与视频服务器连接的前置摄像头和后置摄像头，所采集的信息通过受控于下位机的视频编码器压缩编码后，经无线通信模块I、无线通信模块II传送给基站；后置摄像头提供智能巡检机器人后方实时视频、辅助遥控智能巡检机器人后退。

7.根据权利要求1所述的基于企业安全生产隐患排查的智能巡检机器人，其特征在于，所述机器人主体上还设置有电源模块，所述电源模块包括输入电源，输入电源与电源处理模块连接，电源处理模块分八路电源输出，其中包括两路12V输出和六路24V输出；12V输出中的一路为无线传输模块和交换机供电，另一路为中央处理器供电；所述六路24V输出则分别与机器人主体、移动装置、执行机构、传感器模块、导航定位模块、云台控制模块。

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