CN112799402A - 一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法及系统，涉及电缆隧道机器人附属设施检测技术领域。本发明通过采集机器人在轨道上运行的声音数据和震动数据，并截取声音数据和震动数据中发生幅值突增的片段，使截取片段与每个轨道接缝逐一对应，实现了只要对某一截取片段的声音数据和震动数据进行判定，即可分析出该片段所对应的轨道接缝是否需要进行检修，而无需对轨道接缝逐个进行人工检测，极大提升了检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及电缆隧道机器人附属设施检测技术领域，更具体地，涉及一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法及系统。
背景技术
电缆隧道日常巡检工作需要耗费大量的人力和时间，而且在巡视过程中可能存在有害气体、火灾等危害人身安全的因素，因此建设电缆隧道机器人系统代替人工巡视。电缆隧道机器人分为地面行走式和挂轨式，轨道是挂轨道式电缆隧道机器人的重要组成部分，其安装在电缆隧道的上方，使机器人能够沿着指定的方向移动。
轨道形式有工字钢、圆钢，轨道的材质为铝合金，轨道主要部件为螺栓、调节器、轨道本体，其中螺栓安装于电缆隧道顶端，起固定作用；调节器安装于螺栓与轨道之间，起上下左右调节轨道的作用；轨道连接在调节器底部。轨道分为预制轨道、定制轨道两部分，其中预制轨道为直轨道，隧道转弯部分为定制轨道。整个隧道的轨道由多条预制轨道和定制轨道前后拼接而成。
轨道拼接需要对接良好，它们的轴线必须重合，不能发生错位，而且接缝的间距也要控制在规定的范围内，如果接缝过大或错位，会影响机器人通过。在轨道安装完成以后，需要对轨道接缝进行检测，确保接缝符合规定后才能投运；此外，在轨道的长期运行过程中，隧道机器人对轨道的压迫以及隧道本体的沉降变形，均会造成轨道移位，使隧道接缝变大或错位，所以必须定期对轨道的接缝进行检测。然而，目前对接缝进行检测主要以人工为主，具体方式为采用直尺对轨道接缝逐个测量，一公里轨道接缝有250个左右，这耗费了大量的人力、时间。若有人工逐个检测，需要花费大量的人力和时间。
在现有技术中，公开号为CN110988791A的中国发明专利，于2020年04月10日公开了一种用于电缆通道球形机器人的定位系统及其定位方法，包括球形机器人、若干个可收发UWB信号的UWB基站、WIFI基站及通过WIFI与球形机器人进行通信的上位机，所述球形机器人和UWB基站均位于电缆通道内，球形机器人上有电源模块、WIFI强度感应模块及可收发UWB信号的UWB标签、MCU控制模块和运动控制模块，上位机中设有UWB定位算法模块、视距和非视距判断算法模块和WIFI强度指纹匹配定位算法模块，上位机通过WIFI基站分别与球形机器人和UWB基站进行无线通信。虽然该方案通过UWB与WIFI技术的结合，在一定程度上提高了球形机器人在电缆通道中的定位精度，但是，并未能解决人工检测电缆通道机器人运行轨道时效率低下的问题，因此，急需一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法及系统。
发明内容
本发明为解决现有技术中人工检测电缆通道机器人运行轨道时效率低下的问题，提供一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法及系统。
本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
首先，提出一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法，包括以下步骤：S1：对轨道接缝逐一进行编号；S2：采集机器人在轨道上全程运行的声音数据和震动数据；S3：将所采集的声音数据和震动数据与机器人在轨道上全程运行的时间进行同步；S4：播放已完成时间同步的声音数据和震动数据，截取声音数据和震动数据中发生幅值突增的片段，并依照时间顺序与轨道接缝的编号进行对应；S5：判定各个片段的声音数据和震动数据是否为异常数据；若为异常数据，则定位至该片段所对应编号的轨道接缝进行检修；若不为异常数据，则该片段所对应编号的轨道接缝无需进行检修。
在上述技术方案中，通过采集机器人在轨道上运行的声音数据和震动数据，并截取声音数据和震动数据中发生幅值突增的片段，使截取片段与每个轨道接缝逐一对应，实现了只要对某一截取片段的声音数据和震动数据进行判定，即可分析出该片段所对应的轨道接缝是否需要进行检修，而无需对轨道接缝逐个进行人工检测，极大提升了检测效率。
作为本发明的改进，在所述步骤S2中，使用录音设备采集机器人在轨道上全程运行的声音数据。
作为本发明的改进，在所述步骤S2中，使用震动传感器采集机器人在轨道上全程运行的震动数据。
作为本发明的改进，所述步骤S3具体为：S301：将所采集的声音数据和震动数据出现幅值的时刻与机器人从轨道起点出发的时刻同步对准；S302：将所采集的声音数据和震动数据幅值消失的时刻与机器人到达轨道终点的时刻同步对准。
作为本发明的改进，在所述步骤S4中，对于声音数据和震动数据中发生幅值突增的片段，所截取的时间为：发生幅值突增前0.5秒至发生幅值突增后0.5秒。
作为本发明的改进，所述步骤S5具体为：S501：记录各个片段的声音数据最大幅值和震动数据最大幅值；S502：计算各个片段声音数据最大幅值相加的平均值以及各个片段震动数据最大幅值相加的平均值；S503：判断各个片段的声音数据最大幅值是否大于各个片段声音数据最大幅值相加的平均值的1.2倍，以及各个片段的震动数据最大幅值是若大于各个片段震动数据最大幅值相加的平均值的1.2倍；若同时满足两个条件，则判定该片段的声音数据和震动数据为异常数据，定位至该片段所对应编号的轨道接缝进行检修；若未能同时满足两个条件，则判定该片段的声音数据和震动数据不为异常数据，该片段所对应编号的轨道接缝无需进行检修。
其次，提出一种电缆隧道机器人运行轨道的检测系统，包括编号采集模块、声音采集模块、震动量采集模块、数据处理模块、定位模块；其中：所述编号采集模块记录轨道接缝的编号信息，并传输至所述数据处理模块中进行存储；所述声音采集模块采集机器人在轨道上全程运行的声音数据，并传输至所述数据处理模块中处理，与机器人在轨道上全程运行的时间进行同步；所述震动量采集模块采集机器人在轨道上全程运行的震动数据，并传输至所述数据处理模块中处理，与机器人在轨道上全程运行的时间进行同步；所述数据处理模块截取完成时间同步后的声音数据和震动数据中发生幅值突增的片段，并将所截取片段与轨道接缝的编号信息进行对应；然后对所截取片段的声音数据和震动数据进行计算，将数据异常片段的编号信息传输至所述定位模块中；所述定位模块接收到数据异常片段的编号信息后，对该编号信息所代表的轨道接缝进行定位。
作为本发明的改进，所述声音采集模块为录音设备。
作为本发明的改进，所述震动量采集模块为震动传感器。
作为本发明的改进，所述数据处理模块为计算机。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过采集机器人在轨道上运行的声音数据和震动数据，并截取声音数据和震动数据中发生幅值突增的片段，使截取片段与每个轨道接缝逐一对应，实现了只要对某一截取片段的声音数据和震动数据进行判定，即可分析出该片段所对应的轨道接缝是否需要进行检修，而无需对轨道接缝逐个进行人工检测，极大提升了检测效率。
附图说明
图1为本发明所述方法流程示意图；
图2为本发明所述系统模块示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
如图1所示，一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法，包括以下步骤：S1：对轨道接缝逐一进行编号；S2：采集机器人在轨道上全程运行的声音数据和震动数据；S3：将所采集的声音数据和震动数据与机器人在轨道上全程运行的时间进行同步；S4：播放已完成时间同步的声音数据和震动数据，截取声音数据和震动数据中发生幅值突增的片段，并依照时间顺序与轨道接缝的编号进行对应；S5：判定各个片段的声音数据和震动数据是否为异常数据；若为异常数据，则定位至该片段所对应编号的轨道接缝进行检修；若不为异常数据，则该片段所对应编号的轨道接缝无需进行检修。
优选地，在所述步骤S2中，使用录音设备采集机器人在轨道上全程运行的声音数据。
优选地，在所述步骤S2中，使用震动传感器采集机器人在轨道上全程运行的震动数据。
优选地，所述步骤S3具体为：S301：将所采集的声音数据和震动数据出现幅值的时刻与机器人从轨道起点出发的时刻同步对准；S302：将所采集的声音数据和震动数据幅值消失的时刻与机器人到达轨道终点的时刻同步对准。
优选地，在所述步骤S4中，对于声音数据和震动数据中发生幅值突增的片段，所截取的时间为：发生幅值突增前0.5秒至发生幅值突增后0.5秒。
优选地，所述步骤S5具体为：S501：记录各个片段的声音数据最大幅值和震动数据最大幅值；S502：计算各个片段声音数据最大幅值相加的平均值以及各个片段震动数据最大幅值相加的平均值；S503：判断各个片段的声音数据最大幅值是否大于各个片段声音数据最大幅值相加的平均值的1.2倍，以及各个片段的震动数据最大幅值是若大于各个片段震动数据最大幅值相加的平均值的1.2倍；若同时满足两个条件，则判定该片段的声音数据和震动数据为异常数据，定位至该片段所对应编号的轨道接缝进行检修；若未能同时满足两个条件，则判定该片段的声音数据和震动数据不为异常数据，该片段所对应编号的轨道接缝无需进行检修。
如图2所示，一种电缆隧道机器人运行轨道的检测系统，包括编号采集模块、声音采集模块、震动量采集模块、数据处理模块、定位模块；其中：所述编号采集模块记录轨道接缝的编号信息，并传输至所述数据处理模块中进行存储；所述声音采集模块采集机器人在轨道上全程运行的声音数据，并传输至所述数据处理模块中处理，与机器人在轨道上全程运行的时间进行同步；所述震动量采集模块采集机器人在轨道上全程运行的震动数据，并传输至所述数据处理模块中处理，与机器人在轨道上全程运行的时间进行同步；所述数据处理模块截取完成时间同步后的声音数据和震动数据中发生幅值突增的片段，并将所截取片段与轨道接缝的编号信息进行对应；然后对所截取片段的声音数据和震动数据进行计算，将数据异常片段的编号信息传输至所述定位模块中；所述定位模块接收到数据异常片段的编号信息后，对该编号信息所代表的轨道接缝进行定位。
优选地，所述声音采集模块为录音设备。
优选地，所述震动量采集模块为震动传感器。
优选地，所述数据处理模块为计算机。
实施例1
在本实施例中，将运行轨道的检测分为以下两个阶段：
数据采集：
1)对轨道接缝逐一进行编号，记为Dn，其中n＝1,2,3,...,p；p代表轨道接缝的数量；
2)机器人从运行轨道起点出发，即t＝0；
3)使用录音设备采集机器人在轨道上全程运行的声音数据，记为St；使用震动传感器采集机器人在轨道上全程运行的震动数据，记为Zt；
4)机器人到达轨道终点后停运，即t＝0～tend；
5)记录并保存。
数据处理：
1)对声音数据和震动数据以幅值进行展示；
2)对声音数据和震动数据与机器人在轨道上全程运行的时间进行同步，分别记为St、Zt，其中t＝0～tend；
3)利用软件同步播放声音数据和震动数据；机器人通过轨道接缝处，声音数据和震动数据的幅值会突增，截取幅值突增前后0.5秒的片段，并依照时间顺序与轨道接缝的编号进行对应，所截取片段中的声音数据代表接缝的声音分片数据，所截取片段中的震动数据代表接缝的震动分片数据，分别记为Sn、Zn，其中n＝1,2,3,...,p；
4)取每个截取片段声音数据和震动数据的最大幅值，分别记为声音分片最大幅值Sn-max＝max(Sn)、震动分片最大幅值Zn-max＝max(Zn)，其中n＝1,2,3,...,p；
5)计算各个片段声音数据最大幅值相加的平均值，记为Save；以及各个片段震动数据最大幅值相加的平均值，记为Zave；具体为：
6)逐一比较各个截取片段声音分片最大幅值Sn-max与各个片段声音数据最大幅值相加的平均值Save的偏差程度、震动分片最大幅值Zn-max与各个片段震动数据最大幅值相加的平均值Zave之间的偏差程度，从而确定该片段所对应的轨道接缝是否需要检修；对于某一片段的声音分片最大幅值Sn’-max、震动分片最大幅值Zn’-max，若满足条件：Sn’-max>1.2·Save且Zn’-max>1.2·Zave；则判定该片段的声音数据和震动数据为异常数据，根据编号n’定位至该片段所对应的轨道接缝，进行检修；否则判定该片段的声音数据和震动数据不为异常数据，该片段所对应的轨道接缝无需进行检修。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对轨道接缝逐一进行编号；
S2：采集机器人在轨道上全程运行的声音数据和震动数据；
S3：将所采集的声音数据和震动数据与机器人在轨道上全程运行的时间进行同步；
S4：播放已完成时间同步的声音数据和震动数据，截取声音数据和震动数据中发生幅值突增的片段，并依照时间顺序与轨道接缝的编号进行对应；
S5：判定各个片段的声音数据和震动数据是否为异常数据；若为异常数据，则定位至该片段所对应编号的轨道接缝进行检修；若不为异常数据，则该片段所对应编号的轨道接缝无需进行检修。
2.根据权利要求1所述的一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，使用录音设备采集机器人在轨道上全程运行的声音数据。
3.根据权利要求1所述的一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，使用震动传感器采集机器人在轨道上全程运行的震动数据。
4.根据权利要求1所述的一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：
S301：将所采集的声音数据和震动数据出现幅值的时刻与机器人从轨道起点出发的时刻同步对准；
S302：将所采集的声音数据和震动数据幅值消失的时刻与机器人到达轨道终点的时刻同步对准。
5.根据权利要求1所述的一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法，其特征在于，在所述步骤S4中，对于声音数据和震动数据中发生幅值突增的片段，所截取的时间为：发生幅值突增前0.5秒至发生幅值突增后0.5秒。
6.根据权利要求1所述的一种电缆隧道机器人运行轨道的检测方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：
S501：记录各个片段的声音数据最大幅值和震动数据最大幅值；
S502：计算各个片段声音数据最大幅值相加的平均值以及各个片段震动数据最大幅值相加的平均值；
S503：判断各个片段的声音数据最大幅值是否大于各个片段声音数据最大幅值相加的平均值的1.2倍，以及各个片段的震动数据最大幅值是若大于各个片段震动数据最大幅值相加的平均值的1.2倍；若同时满足两个条件，则判定该片段的声音数据和震动数据为异常数据，定位至该片段所对应编号的轨道接缝进行检修；若未能同时满足两个条件，则判定该片段的声音数据和震动数据不为异常数据，该片段所对应编号的轨道接缝无需进行检修。
7.一种电缆隧道机器人运行轨道的检测系统，其特征在于，包括编号采集模块、声音采集模块、震动量采集模块、数据处理模块、定位模块；其中：
所述编号采集模块记录轨道接缝的编号信息，并传输至所述数据处理模块中进行存储；
所述声音采集模块采集机器人在轨道上全程运行的声音数据，并传输至所述数据处理模块中处理，与机器人在轨道上全程运行的时间进行同步；
所述震动量采集模块采集机器人在轨道上全程运行的震动数据，并传输至所述数据处理模块中处理，与机器人在轨道上全程运行的时间进行同步；
所述数据处理模块截取完成时间同步后的声音数据和震动数据中发生幅值突增的片段，并将所截取片段与轨道接缝的编号信息进行对应；然后对所截取片段的声音数据和震动数据进行计算，将数据异常片段的编号信息传输至所述定位模块中；
所述定位模块接收到数据异常片段的编号信息后，对该编号信息所代表的轨道接缝进行定位。
8.根据权利要求7所述的一种电缆隧道机器人轨道检测系统，其特征在于，所述声音采集模块为录音设备。
9.根据权利要求7所述的一种电缆隧道机器人轨道检测系统，其特征在于，所述震动量采集模块为震动传感器。
10.根据权利要求7所述的一种电缆隧道机器人轨道检测系统，其特征在于，所述数据处理模块为计算机。
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