CN113364516B - 一种基于5g网络和rfid技术的无人机巡查系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统，包括无人机控制终端、巡查无人机、5G通信网络和信息处理终端；所述无人机控制终端用于设置巡查无人机的巡查模式，并基于所述巡查模式对所述巡查无人机进行控制；所述巡查无人机用于在所述无人机控制终端的控制下获取施工现场的巡查数据，并通过所述5G通信网络将所述巡查数据发送至所述信息处理终端；所述信息处理终端用于对所述巡查数据进行处理。本发明充分利用了无人机的高机动性和易操作性发挥其数据采集功能，构建了以无人机为巡查动作主体的巡查体系，切实降低体量较大的建设工程项目的安全、质量日常巡检工作难度，有效地提升了巡查的效率。

Description

一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统
技术领域
本发明涉及巡查领域，尤其涉及一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统。
背景技术
随着建筑技术的发展，工程建设项目的变化速度越来越快、监管范围越来越广、管控难度越来越大，给工地的巡查工作带来了极大的挑战。传统的人工巡查的方式，巡查效率低、且容易出现巡查漏洞。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统。
本发明提供了一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统，包括无人机控制终端、巡查无人机、5G通信网络和信息处理终端；
所述无人机控制终端用于设置巡查无人机的巡查模式，并基于所述巡查模式对所述巡查无人机进行控制；
所述巡查无人机用于在所述无人机控制终端的控制下获取施工现场的巡查数据，并通过所述5G通信网络将所述巡查数据发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端用于对所述巡查数据进行处理。
优选地，所述基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统还包括信标装置；
所述信标装置包括PM2.5传感器、噪声传感器和RFID通信单元；
所述PM2.5监测单元用于获取施工现场的PM2.5监测数据；
所述噪声监测单元用于获取施工现场的噪声数据；
所述RFID通信单元用于对所述PM2.5监测单元和噪声监测单元进行控制以及用于与所述巡查无人机进行通信。
优选地，所述基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统还包括云平台；
所述巡查无人机用于通过所述5G通信网络将所述巡查数据发送至所述云平台；
所述云平台用于将所述巡查数据传输至所述信息处理终端。
优选地，所述基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统还包括显示终端和施工信息管理数据库，所述显示终端与所述信息处理终端连接；
所述信息管理数据库用于存储施工现场的规划数据和施工现场的施工数据；
所述规划数据包括待修建的建筑物的三维坐标数据、所述建筑物中包含的预制构件的三维坐标数据、所述建筑物中包含的预制构件的尺寸数据、施工图纸和施工现场的BIM模型；
所述施工数据包括施工进度数据、施工人员的身份信息、施工现场人员进出和物资进出记录、施工现场的环境监测数据。
优选地，所述巡查模式包括自动巡查模式；
在自动巡查模式下，所述巡查数据包括施工现场的实时视频、PM2.5监测数据和噪声数据；
所述无人机控制终端用于控制所述巡查无人机获取施工现场的实时视频，以及用于控制所述巡查无人机与所述RFID通信单元进行通信，获取所述PM2.5监测数据和所述噪声数据；
所述信息处理终端用于对所述PM2.5监测数据和所述噪声数据进行计算，获取施工现场的PM2.5值和噪声值，生成PM2.5值和噪声值的折线图，并将所述折线图传输至所述信息管理数据库进行存储；
所述信息处理终端用于还用于将所述实时视频传输至所述显示终端进行显示。
优选地，所述巡查模式包括手动-安全巡查模式；
在手动-安全巡查模式下，所述无人机控制终端用于控制所述巡查无人机获取施工现场的实时视频和获取出现在所述实时视频中的施工人员的脸部图像，以及用于控制所述巡查无人机播放对施工人员进行远程喊话的语音信息；
所述信息处理终端用于对所述脸部图像进行识别，获取所述施工人员的编号，并基于所述编号从所述施工信息管理数据库中获取所述施工人员的身份信息，并将身份信息添加到所述实时视频中，获得处理后的实时视频；
所述信息处理终端还用于将所述处理后的实时视频传输至所述显示终端进行显示。
优选地，所述巡查模式包括手动-质量巡查模式；
在手动-质量巡查模式下，所述无人机控制终端用于控制所述巡查无人机获取施工现场的实时视频、预制构件的实时三维坐标数据、工地模板的厚度数据以及用于控制所述巡查无人机播放对施工人员进行远程喊话的语音信息；
所述信息处理终端用于基于所述实时三维坐标数据计算出所述预制构件的实时形变量，以及用于将所述实时形变量与所述信息管理数据库中预存的形变量阈值进行对比，判断所述预制构件是否形变过度，获得判断结果；
所述信息处理终端还用于将所述预制构件的属性信息和所述判断结果添加到所述实时视频中，获得处理后的实时视频；
所述信息处理终端还用于将所述处理后的实时视频传输至所述显示终端进行显示。
优选地，所述无人机控制终端用于获取所述对施工人员进行远程喊话的语音信息，并通过所述5G通信网络将所述对施工人员进行远程喊话的语音信息传输至所述巡查无人机。
优选地，所述巡查无人机包括RFID阅读器、激光测距传感器、喇叭和三维扫描仪。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明充分利用了无人机的高机动性和易操作性发挥其数据采集功能，构建了以无人机为巡查动作主体的巡查体系，切实降低体量较大的建设工程项目的安全、质量日常巡检工作难度，有效地提升了巡查的效率。而且由于无人机的巡检范围更大，视野更好，还有效地降低了产生巡检漏洞的概率。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1，为本发明一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统的第一种示例性实施例图。
图2，为本发明一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统的第二种示例性实施例图。
图3，为本发明一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统的第三种示例性实施例图。
图4，为本发明一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统的第四中示例性实施例图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示的一种实施例，本发明提供了一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统，包括无人机控制终端、巡查无人机、5G通信网络和信息处理终端；
所述无人机控制终端用于设置巡查无人机的巡查模式，并基于所述巡查模式对所述巡查无人机进行控制；
所述巡查无人机用于在所述无人机控制终端的控制下获取施工现场的巡查数据，并通过所述5G通信网络将所述巡查数据发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端用于对所述巡查数据进行处理。
优选地，如图2所示，所述基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统还包括信标装置；
所述信标装置包括PM2.5传感器、噪声传感器和RFID通信单元；
所述PM2.5监测单元用于获取施工现场的PM2.5监测数据；
所述噪声监测单元用于获取施工现场的噪声数据；
所述RFID通信单元用于对所述PM2.5监测单元和噪声监测单元进行控制以及用于与所述巡查无人机进行通信。
巡查无人机上携带有RFID阅读器，当巡查无人机接近所述信标装置时，先通过125KHz低频信号在小范围内精确激活所述RFID通信单元使之进入工作状态，再通过2.4GHz微波与其进行通信。
RFID通信单元被激活后便控制所述PM2.5监测单元和噪声传感器进行工作，获取PM2.5监测数据和噪声数据。
优选地，所述PM2.5监测单元包括激光散射器和接收器，所述激光散射器用于散射激光；所述接收器用于接收所述散射激光，生成PM2.5监测数据。
优选地，如图3所示，所述基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统还包括云平台；
所述巡查无人机用于通过所述5G通信网络将所述巡查数据发送至所述云平台；
所述云平台用于将所述巡查数据传输至所述信息处理终端。
优选地，如图4所示，所述基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统还包括显示终端和施工信息管理数据库，所述显示终端与所述信息处理终端连接；
所述信息管理数据库用于存储施工现场的规划数据和施工现场的施工数据；
所述规划数据包括待修建的建筑物的三维坐标数据、所述建筑物中包含的预制构件的三维坐标数据、所述建筑物中包含的预制构件的尺寸数据、施工图纸和施工现场的BIM模型；
所述施工数据包括施工进度数据、施工人员的身份信息、施工现场人员进出和物资进出记录、施工现场的环境监测数据。
若预制构件已经施工完成，则预制构件的数据还包括施工日期、强度、验收日期、验收人等。
施工人员的身份信息包括性别、年龄、职务、执业资格证、特种作业证等。
优选地，所述巡查模式包括自动巡查模式；
在自动巡查模式下，所述巡查数据包括施工现场的实时视频、PM2.5监测数据和噪声数据；
所述无人机控制终端用于控制所述巡查无人机获取施工现场的实时视频，以及用于控制所述巡查无人机与所述RFID通信单元进行通信，获取所述PM2.5监测数据和所述噪声数据；
所述信息处理终端用于对所述PM2.5监测数据和所述噪声数据进行计算，获取施工现场的PM2.5值和噪声值，生成PM2.5值和噪声值的折线图，并将所述折线图传输至所述信息管理数据库进行存储；
所述信息处理终端用于还用于将所述实时视频传输至所述显示终端进行显示。
优选地，所述巡查模式包括手动-安全巡查模式；
在手动-安全巡查模式下，所述无人机控制终端用于控制所述巡查无人机获取施工现场的实时视频和获取出现在所述实时视频中的施工人员的脸部图像，以及用于控制所述巡查无人机播放对施工人员进行远程喊话的语音信息；
所述信息处理终端用于对所述脸部图像进行识别，获取所述施工人员的编号，并基于所述编号从所述施工信息管理数据库中获取所述施工人员的身份信息，并将身份信息添加到所述实时视频中，获得处理后的实时视频；
所述信息处理终端还用于将所述处理后的实时视频传输至所述显示终端进行显示。
优选地，所述施工人员身上设置有RFID通信标签；
具体地，信息处理终端用于处理巡查无人机获取的施工现场的实时视频，当所述实时视频中出现人脸时，所述信息处理终端通过图像识别技术获取所述施工人员的员工编号，并基于所述员工编号从所述施工信息管理数据库中获取所述施工人员的身份信息，并将所述身份信息添加到所述实时视频中预设的位置；当所述实时视频中没有出现人脸时，所述信息处理终端则通过巡查无人机读取所述RFID通信标签，从而获取记录施工人员的身份信息，将所述身份信息添加到所述实时视频中预设的位置。
优选地，施工现场的工程机械中也设置有RFID通信标签。
优选地，所述信息处理终端还用于在述实时视频中出现工程机械时，通过巡查无人机识别施工机械的RFID通信标签，获取所述工程机械的机具信息，并将机具信息添加到所述实时视频的预设的位置，所述机具信息包括型号、证照、所属单位、进场许可等。
优选地，所述信息处理终端还用于在所述实时视频中出现大型预制构件或超过预设规模的分部分项工程时，所述信息处理终端可通过施工设计图中构件应处的位置和视频画面中的三维坐标比对，将该构件或工程的信息添加到所述实时视频的相应的位置，所述构件或工程信息包括构件或工程的名称、施工日期、材料、材料批次、验收日期、强度、验收人、施工图等信息。
优选地，所述巡查模式包括手动-质量巡查模式；
在手动-质量巡查模式下，所述无人机控制终端用于控制所述巡查无人机获取施工现场的实时视频、预制构件的实时三维坐标数据、工地模板的厚度数据以及用于控制所述巡查无人机播放对施工人员进行远程喊话的语音信息；
所述信息处理终端用于基于所述实时三维坐标数据计算出所述预制构件的实时形变量，以及用于将所述实时形变量与所述信息管理数据库中预存的形变量阈值进行对比，判断所述预制构件是否形变过度，获得判断结果；
所述信息处理终端还用于将所述预制构件的属性信息和所述判断结果添加到所述实时视频中，获得处理后的实时视频；
所述信息处理终端还用于将所述处理后的实时视频传输至所述显示终端进行显示。
具体地，所述信息处理终端用于所述实时三维坐标数据与信息管理数据库中的施工设计图中各构件坐标数据进行对比，得出视频图像中各构件的名称。
所述信息处理终端通过巡查无人机携带的激光测距传感器获取危险性较大的分部分项工程的实时形变量，并将所述实时形变量与所述信息管理数据库中预存的形变量阈值进行对比，判断所述工程是否形变过度，获得判断结果。
优选地，所述无人机控制终端用于获取所述对施工人员进行远程喊话的语音信息，并通过所述5G通信网络将所述对施工人员进行远程喊话的语音信息传输至所述巡查无人机。
优选地，所述巡查无人机包括RFID阅读器、激光测距传感器、喇叭和三维扫描仪。
激光测距传感器用于获取工地模板的厚度数据，喇叭用于播放所述对施工人员进行远程喊话的语音信息，三维扫描仪用于获取预制构件的实时三维坐标数据。
优选地，所述信息处理终端还用于将所述实时视频进行拆帧，将每一帧的图像输入到机器学习模型中进行识别，判断图像中是否出现异常情况。
例如，对钢材、木料堆放区、危险化学品气罐、未覆土区等进行识别，并结合施工数据判断这些区域是否出现异常情况。
优选地，所述信息处理终端可以主持对信息管理数据库进行持续的机器学习。巡查无人机通过RFID通信标签获取施工机械的具体型号，实时传输的视频图像中施工机具的形状可被用作机器学习的素材；同样的，实时传输的视频图像中的构件形状也能通过施工图中的绝对坐标产生关联，获取构件名称，并将图像与实体的关联信息存放在信息管理数据库中。通过一定量与一定时间的机器学习，信息处理终端能通过施工机械、构件的图像特征判别出机具型号、构件名称，通过广泛的应用可演化出更成熟的应用于施工领域的图像识别技术。
优选地，在信息处理终端的持续运作下，通过图像识别技术和机器学习的结合，信息处理终端终将获得识别钢材、木料堆放区、危险化学品气罐、未覆土区等的图像识别能力并最终能在手动-安全巡查模式中显示上述各项并根据温度、湿度等条件发出警示信息。
本发明充分利用了无人机的高机动性和易操作性发挥其数据采集功能，构建了以无人机为巡查动作主体的巡查体系，切实降低体量较大的建设工程项目的安全、质量日常巡检工作难度，有效地提升了巡查的效率。而且由于无人机的巡检范围更大，视野更好，还有效地降低了产生巡检漏洞的概率。
本发明充分利用了5G的快速传输效率和无人机的机动性，通过RFID射频识别技术和施工信息管理数据库，着眼于日趋成熟的机器学习和图像识别技术搭建了高效、可行性高、实用性强的巡查体系，极大程度提升率安全巡查检查、质量管控的效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统，其特征在于，包括无人机控制终端、巡查无人机、5G通信网络和信息处理终端；
所述无人机控制终端用于设置巡查无人机的巡查模式，并基于所述巡查模式对所述巡查无人机进行控制；
所述巡查无人机用于在所述无人机控制终端的控制下获取施工现场的巡查数据，并通过所述5G通信网络将所述巡查数据发送至所述信息处理终端；
所述信息处理终端用于对所述巡查数据进行处理；
无人机巡查系统还包括信标装置；
所述信标装置包括PM2.5监测单元、噪声监测单元和RFID通信单元；
所述PM2.5监测单元用于获取施工现场的PM2.5监测数据；
所述噪声监测单元用于获取施工现场的噪声数据；
所述RFID通信单元用于对所述PM2.5监测单元和噪声监测单元进行控制以及用于与所述巡查无人机进行通信；
巡查无人机上携带有RFID阅读器，当巡查无人机接近所述信标装置时，先通过125KHz低频信号在小范围内精确激活所述RFID通信单元使之进入工作状态，再通过2.4GHz微波与其进行通信；
RFID通信单元被激活后便控制所述PM2.5监测单元和噪声监测单元进行工作，获取PM2.5监测数据和噪声数据；
基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统还包括云平台；
通过所述5G通信网络将所述巡查数据发送至所述信息处理终端，包括：
所述巡查无人机用于通过所述5G通信网络将所述巡查数据发送至所述云平台；
所述云平台用于将所述巡查数据传输至所述信息处理终端；
基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统还包括显示终端和施工信息管理数据库，所述显示终端与所述信息处理终端连接；
所述信息管理数据库用于存储施工现场的规划数据和施工现场的施工数据；
所述规划数据包括待修建的建筑物的三维坐标数据、所述建筑物中包含的预制构件的三维坐标数据、所述建筑物中包含的预制构件的尺寸数据、施工图纸和施工现场的BIM模型；
所述施工数据包括施工进度数据、施工人员的身份信息、施工现场人员进出和物资进出记录、施工现场的环境监测数据；
所述巡查模式包括手动-质量巡查模式；
在手动-质量巡查模式下，所述无人机控制终端用于控制所述巡查无人机获取施工现场的实时视频、预制构件的实时三维坐标数据、工地模板的厚度数据以及用于控制所述巡查无人机播放对施工人员进行远程喊话的语音信息；
所述信息处理终端用于基于所述实时三维坐标数据计算出所述预制构件的实时形变量，以及用于将所述实时形变量与所述信息管理数据库中预存的形变量阈值进行对比，判断所述预制构件是否形变过度，获得判断结果；
所述信息处理终端还用于将所述预制构件的属性信息和所述判断结果添加到所述实时视频中，获得处理后的实时视频；
所述信息处理终端还用于将所述处理后的实时视频传输至所述显示终端进行显示；
所述信息处理终端还用于在所述实时视频中出现大型预制构件或超过预设规模的分部分项工程时，所述信息处理终端可通过施工设计图中构件应处的位置和视频画面中的三维坐标比对，将该构件或工程的信息添加到所述实时视频的相应的位置，所述构件或工程信息包括构件或工程的名称、施工日期、材料、材料批次、验收日期、强度、验收人、施工图。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统，其特征在于，所述巡查模式包括自动巡查模式；
在自动巡查模式下，所述巡查数据包括施工现场的实时视频、PM2.5监测数据和噪声数据；
所述无人机控制终端用于控制所述巡查无人机获取施工现场的实时视频，以及用于控制所述巡查无人机与所述RFID通信单元进行通信，获取所述PM2.5监测数据和所述噪声数据；
所述信息处理终端用于对所述PM2.5监测数据和所述噪声数据进行计算，获取施工现场的PM2.5值和噪声值，生成PM2.5值和噪声值的折线图，并将所述折线图传输至所述信息管理数据库进行存储；
所述信息处理终端用于还用于将所述实时视频传输至所述显示终端进行显示。
3.根据权利要求1所述的一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统，其特征在于，所述巡查模式包括手动-安全巡查模式；
在手动-安全巡查模式下，所述无人机控制终端用于控制所述巡查无人机获取施工现场的实时视频和获取出现在所述实时视频中的施工人员的脸部图像，以及用于控制所述巡查无人机播放对施工人员进行远程喊话的语音信息；
所述信息处理终端用于对所述脸部图像进行识别，获取所述施工人员的编号，并基于所述编号从所述施工信息管理数据库中获取所述施工人员的身份信息，并将身份信息添加到所述实时视频中，获得处理后的实时视频；
所述信息处理终端还用于将所述处理后的实时视频传输至所述显示终端进行显示。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统，其特征在于，所述无人机控制终端用于获取所述对施工人员进行远程喊话的语音信息，并通过所述5G通信网络将所述对施工人员进行远程喊话的语音信息传输至所述巡查无人机。
5.根据权利要求1到3任一项所述的一种基于5G网络和RFID技术的无人机巡查系统，其特征在于，所述巡查无人机包括RFID阅读器、激光测距传感器、喇叭和三维扫描仪。
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