CN113010834A

CN113010834A - 基于gis的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法及装置

Info

Publication number: CN113010834A
Application number: CN202110325644.8A
Authority: CN
Inventors: 陆茂山; 何施晶
Original assignee: Shanghai Luwu Robot Co ltd; Shanghai Kejian Engineering Management Co ltd
Current assignee: Shanghai Luwu Robot Co ltd; Shanghai Kejian Engineering Management Co ltd
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2021-06-22
Anticipated expiration: 2041-03-26
Also published as: CN113010834B

Abstract

本发明公开了基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法，包括：获取基于GIS空间分析确定的标准巡检面积；获取地面巡检机器人的巡检路径，并将所述巡检路径分割为n个巡检路径段；根据机载摄像设备参数计算巡检视野距离，根据机载测距设备计算每一巡检路径段的端点两侧侧向距离，并与所述视野距离比较获取实际巡检距离R、L；根据实际巡检距离R、L以及巡检路径段长度D计算巡检覆盖面积，并与标准巡检面积进行比较，其差值或商值达到预设阈值则达标。本发明通过对巡检路径分段处理，使得巡检路径上的巡检覆盖面积计算更为准确。

Description

基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法及装置

技术领域

本发明涉及机器人巡检技术领域，尤其涉及一种基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法。

背景技术

现状条件下，施工现场监管主要通过人为巡视，配合安装定点监控设备，但有以下缺点：1、人员经验依赖度高；2、人员责任心要求高；3、已经有通过传感器探头等成熟的采集方案，但集成度低，机动性差。介于此，目前已有通过机器人巡检，通过巡检机器人整合摄像头、传感器等技术，提升巡视的机动性的同时降低对人的经验依赖，并且一般配制有远程遥控、自主巡航技术。机器人巡检的关键点之一是巡检覆盖范围达标，避免遗漏现场情况，目前的巡检覆盖率计算一般是基于总的实际巡检面积与施工现场面积的比较，但其一，目前的计算方法导致实际巡检面积计算误差较大，因此导致覆盖率误差大；其二，虽然总覆盖率总体上能够满足需求，但一方面，施工现场面积越大，巡检范围分割越细，总覆盖率达标，并不意味着单个巡检范围达标，另一方面，施工现场情况越复杂，实际巡检路径躲避障碍物与标准巡检路径偏离越大，由此造成其覆盖范围与标准范围偏离越大，覆盖范围不达标。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的一个技术方案是：

基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法，包括：

获取基于GIS空间分析确定的标准巡检面积，所述标准巡检面积为待巡检区域面积与位于该区域内的建筑面积差值；

获取地面巡检机器人的巡检路径，并将所述巡检路径分割为n个巡检路径段；

根据机载摄像设备参数计算巡检视野距离，根据机载测距设备计算每一巡检路径段的端点两侧侧向距离，并与所述视野距离比较获取实际巡检距离R、L；

根据实际巡检距离R、L以及巡检路径段长度D计算巡检覆盖面积，并与标准巡检面积进行比较，其差值或商值达到预设阈值则达标。

本发明的一个较佳实施例中，

其中，S_i为第i段巡检路径段的巡检覆盖面积，R_i为第i段巡检路径段前端一侧的实际巡检距离，L_i为第i段巡检路径段前端另一侧的实际巡检距离，R_i+1为第i段巡检路径段后端一侧的实际巡检距离，L_i+1为第i段巡检路径段后端另一侧的实际巡检距离。

本发明的一个较佳实施例中，所述根据机载摄像设备参数计算巡检视野距离，根据机载测距设备计算每一巡检路径段的端点两侧侧向距离，并与所述视野距离比较获取实际巡检距离R、L，具体为：

根据机载摄像设备参数计算巡检视野距离d，根据机载测距设备计算每一巡检路径段的端点两侧侧向距离r、l，所述侧向距离表示为所述机载测距设备由所述巡检路径段的端点向其一侧且与所述巡检路径段垂直测量的距离，

R＝min{r，d}

L＝min{l，d}

R为任一段巡检路径段的端点的右侧实际巡检距离，L为任一段巡检路径段的端点的左侧实际巡检距离。

本发明的一个较佳实施例中，所述标准巡检面积根据所述地面巡检机器人在所述待巡检区域内的预设标准巡检路径计算获得。

本发明的一个较佳实施例中，获取每一巡检路径段的所述标准巡检面积，并与对应段的所述巡检覆盖面积比较，其差值或商值达到预设阈值则达标。

本发明的一个较佳实施例中，所述获取地面巡检机器人的巡检路径，并将所述巡检路径分割为n个巡检路径段，具体为：

获取地面巡检机器人的预设标准巡检路径，并将所述预设标准巡检路径分割为n个标准巡检路径段；

获取地面巡检机器人的实际巡检路径，并与所述标准巡检路径段对应分割为n个实际巡检路径段，所述实际巡检路径段的分割线与对应所述标准巡检路径段的分割线重合。

本发明的一个较佳实施例中，当所述巡检覆盖面积与所述标准巡检面积的差值或商值未达到预设阈值时，所述地面巡检机器人更改该巡检路径段的路径再次巡检直至达标。

本发明的另一个技术方案是：

一种基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验装置，包括：

标准巡检面积获取模块，用于基于GIS空间分析确定标准巡检面积S，所述标准巡检面积S为待巡检区域面积与位于该区域内的建筑面积差值；

巡检路径获取及分割模块，用于确定地面巡检机器人的巡检路径，并将所述巡检路径分割为n个巡检路径段；

巡检距离获取模块，用于根据机载摄像设备参数计算巡检视野距离，根据机载测距设备计算每一巡检路径段的端点两侧侧向距离，并与所述视野距离比较获取实际巡检距离R、L；

校验模块，用于根据实际巡检距离R、L以及巡检路径段长度D计算巡检覆盖面积，并与标准巡检面积S进行比较，其差值或商值达到预设阈值则达标。

本发明的另一个技术方案是：

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以上任一所述方法。

本发明的另一个技术方案是：

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行以上任一所述方法的计算机程序。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过对巡检路径分段处理，使得巡检路径上的巡检覆盖面积计算更为准确，并且通过比较机载摄像设备和机载测距设备所获得的距离从而获得实际巡检距离，更为接近实际巡检距离，进一步提高了巡检覆盖面积计算的准确性，从而提高了巡检覆盖率的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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中记载的一些实施例，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为本发明的流程图；

图2为本发明一实施例中待巡检区域和巡检路径的示意图；

图3为本发明一实施例中巡检覆盖面积示意图；

图4为本发明一实施例中巡检覆盖面积计算示意图。

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。

实施例1：

如图1所示，基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法，包括：

S1获取基于GIS空间分析确定的标准巡检面积，标准巡检面积为待巡检区域面积与位于该区域内的建筑面积差值。

如图2和图3所示，三角框内为待巡检区域，其中有多幢建筑，根据前期采集的空间数据构建该区域范围的GIS(地理信息系统)，从而能够便捷计算标准巡检面积。

S2获取地面巡检机器人的巡检路径，并将巡检路径分割为n个巡检路径段。

如图2所示，根据GIS空间分析规划巡检路径。可以理解的是，分割的越细，计算结果越准确。

S3根据机载摄像设备参数计算巡检视野距离，根据机载测距设备计算每一巡检路径段的端点两侧侧向距离，并与视野距离比较获取实际巡检距离R、L。

具体为：根据机载摄像设备参数计算巡检视野距离d，常规根据机载摄像设备的焦距(镜头大小)确定其视野距离(最佳监控范围)，目前2.8mm镜头的最佳监控范围为4m，4mm镜头的最佳监控范围为6m，6mm镜头的最佳监控范围为10m，……，机载摄像设备的具体选择根据施工现场情况以及其他因素确定。

根据机载测距设备计算每一巡检路径段的端点两侧侧向距离r、l，侧向距离表示为机载测距设备由巡检路径段的端点向其一侧且与巡检路径段垂直测量的距离。

机载测距设备可以是超声波、激光等类型测距设备。

如图4所示，标识出了巡检路径一侧的侧向距离(箭头所示)，侧向距离特别是在视野距离内存在建筑或其他障碍物遮挡时，能够准确判断实际巡检距离。

具体地，

R＝min{r，d}

L＝min{l，d}

R为任一段巡检路径段的端点的右侧实际巡检距离，取右侧侧向距离r和视野距离d中较小的那个，L为任一段巡检路径段的端点的左侧实际巡检距离，取左侧侧向距离l和视野距离d中较小的那个。

S4根据实际巡检距离R、L以及巡检路径段长度D计算巡检覆盖面积，并与标准巡检面积进行比较，其差值或商值达到预设阈值则达标。

具体地，

其中，S_i为第i段巡检路径段的巡检覆盖面积，R_i为第i段巡检路径段前端一侧的实际巡检距离，L_i为第i段巡检路径段前端另一侧的实际巡检距离，R_i+1为第i段巡检路径段后端一侧的实际巡检距离，L_i+1为第i段巡检路径段后端另一侧的实际巡检距离。其中，巡检路径段前端和后端以地面巡检机器人的行进方向区分。

当巡检覆盖面积与标准巡检面积的差值或商值未达到预设阈值时，地面巡检机器人更改该巡检路径段的路径再次巡检直至达标。

本方法中，可以通过对每段巡检覆盖面积计算后求和，再与总的标准巡检面积比较，获得总的巡检覆盖率，该方法对实际巡检覆盖面积的计算更为精准。

实施例2：

在实施例1的基础上，由于实际的施工现场情况复杂，除固定建筑外，地面巡检机器人还需要躲避意外出现的施工设备、施工材料等，因此实际巡检路径与标准巡检路径有偏差，为实现对每段巡检路径更为准确的覆盖率计算，还可以包括：

标准巡检面积根据地面巡检机器人在待巡检区域内的预设标准巡检路径计算获得，即获取理想状态下该巡检路径实际的巡检覆盖面积，剔除该巡检路径不能覆盖的巡检区域面积以及建筑面积(黑色框部)，即理想状态下该巡检路径实际的巡检覆盖面积为图3中的由预设标准巡检路径向外覆盖的阴影范围。

获取每一巡检路径段的标准巡检面积，并与对应段的巡检覆盖面积比较，其差值或商值达到预设阈值则达标。

通过对每段巡检覆盖面积的计算，提高了巡检覆盖率的准确性。

其中，巡检路径分割具体为：

S21获取地面巡检机器人的预设标准巡检路径，并将预设标准巡检路径分割为n个标准巡检路径段。

S22获取地面巡检机器人的实际巡检路径，并与标准巡检路径段对应分割为n个实际巡检路径段，实际巡检路径段的分割线与对应标准巡检路径段的分割线重合，从而确保每段的巡检范围的不遗漏。

本发明还提供了一种基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验装置，包括标准巡检面积获取模块、巡检路径获取及分割模块、巡检距离获取模块以及校验模块。

具体地，标准巡检面积获取模块用于基于GIS空间分析确定标准巡检面积S，标准巡检面积S为待巡检区域面积与位于该区域内的建筑面积差值。根据前期采集的空间数据构建该区域范围的GIS(地理信息系统)，从而能够便捷计算标准巡检面积。

标准巡检面积获取模块还可以用于根据地面巡检机器人在待巡检区域内的预设标准巡检路径计算获得标准巡检面积，即获取理想状态下该巡检路径实际的巡检覆盖面积，剔除该巡检路径不能覆盖的巡检区域面积。

巡检路径获取及分割模块用于确定地面巡检机器人的巡检路径，并将巡检路径分割为n个巡检路径段。

巡检路径获取及分割模块还可以用于获取地面巡检机器人的预设标准巡检路径，并将预设标准巡检路径分割为n个标准巡检路径段，以及获取地面巡检机器人的实际巡检路径，并与标准巡检路径段对应分割为n个实际巡检路径段，实际巡检路径段的分割线与对应标准巡检路径段的分割线重合，从而确保每段的巡检范围的不遗漏。

巡检距离获取模块用于根据机载摄像设备参数计算巡检视野距离，根据机载测距设备计算每一巡检路径段的端点两侧侧向距离，并与视野距离比较获取实际巡检距离R、L。

具体为：巡检距离获取模块根据机载摄像设备参数计算巡检视野距离d，常规根据机载摄像设备的焦距(镜头大小)确定其视野距离(最佳监控范围)，目前2.8mm镜头的最佳监控范围为4m，4mm镜头的最佳监控范围为6m，6mm镜头的最佳监控范围为10m，……，机载摄像设备的具体选择根据施工现场情况以及其他因素确定。

巡检距离获取模块根据机载测距设备计算每一巡检路径段的端点两侧侧向距离r、l，侧向距离表示为机载测距设备由巡检路径段的端点向其一侧且与巡检路径段垂直测量的距离。

具体地，

R＝min{r，d}

L＝min{l，d}

校验模块用于根据实际巡检距离R、L以及巡检路径段长度D计算巡检覆盖面积，并与标准巡检面积S进行比较，其差值或商值达到预设阈值则达标。

校验模块还可以获取每一巡检路径段的标准巡检面积，并与对应段的巡检覆盖面积比较，其差值或商值达到预设阈值则达标。

具体地，

本发明还公开了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现以上任一方法。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行以上任一方法的计算机程序。

综上所述，本发明通过对巡检路径分段处理，使得巡检路径上的巡检覆盖面积计算更为准确，并且通过比较机载摄像设备和机载测距设备所获得的距离从而获得实际巡检距离，更为接近实际巡检距离，进一步提高了巡检覆盖面积计算的准确性，从而提高了巡检覆盖率的准确性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法，其特征在于，所述根据机载摄像设备参数计算巡检视野距离，根据机载测距设备计算每一巡检路径段的端点两侧侧向距离，并与所述视野距离比较获取实际巡检距离R、L，具体为：

R＝min{r，d}

L＝min{l，d}

4.根据权利要求1所述的基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法，其特征在于，所述标准巡检面积根据所述地面巡检机器人在所述待巡检区域内的预设标准巡检路径计算获得。

5.根据权利要求1所述的基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法，其特征在于，获取每一巡检路径段的所述标准巡检面积，并与对应段的所述巡检覆盖面积比较，其差值或商值达到预设阈值则达标。

6.根据权利要求5所述的基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法，其特征在于，所述获取地面巡检机器人的巡检路径，并将所述巡检路径分割为n个巡检路径段，具体为：

7.根据权利要求1所述的基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验方法，其特征在于，

当所述巡检覆盖面积与所述标准巡检面积的差值或商值未达到预设阈值时，所述地面巡检机器人更改该巡检路径段的路径再次巡检直至达标。

8.一种基于GIS的地面巡检机器人巡检覆盖校验装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-7任一所述方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1-7任一所述方法的计算机程序。