CN113421356B - 一种对复杂环境中设备的巡检系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种对复杂环境中设备的巡检系统和方法，设备监控子系统(2)获取已安装的被巡检设备(1)的位置数据和状态数据；巡检终端(3)获取周围环境数据；基于巡检终端(3)当前的周围环境数据和预先构建的环境地图生成实时位姿数据并推送给巡检终端(3)；巡检终端(3)将被巡检设备的位置数据和状态数据、周围环境数据以及实时位姿数据进行融合处理，生成视觉可见的巡检导航视图。方便巡检人员快速精准定位被巡检设备，避免出现漏检、误检等情况，提高巡检效率，减低复杂环境中设备的巡检难度，降低巡检成本。
Description
技术领域
本发明涉及设备巡检技术领域，尤其涉及一种对复杂环境中设备的巡检系统。
背景技术
在设备运维领域，为保证运维人员能及时了解各个设备的运行情况，及时发现故障设备并对其进行维修或更换，设备巡检成为了运维人员的日常重要工作之一，在传统的巡检过程中，运维人员可通过视觉观察设备相应运行状态指示装置(如：状态灯、状态显示器等)来判断设备的运行情况，并可以及时发现故障设备，对其进行精准维修或更换。
但在实际实施过程中，设备的安装环境、位置复杂多变，比如：物体的遮挡、设备安装位置高度等，特别是安装设备较多，并且由于时间或者运维人员间信息传递丢失等情况，造成运维人员无法或者很难通过视觉找到被巡检设备，造成设备漏检、误检等情况，并对设备进行维修和更换造成了相对较大的困难和成本，也将对设备的整体正常运行造成影响。
发明内容
基于上述问题，本发明提供一种对复杂环境中设备的巡检系统和方法，旨在解决现有技术中对处于复杂环境中的设备容易造成漏检和误检并且效率低下等技术问题。
一种对复杂环境中设备的巡检系统，包括：
若干被巡检设备，若干被巡检设备预先被安装在复杂环境中，并对于巡检人员视觉不可见；
设备监控子系统，与每一个被巡检设备进行通讯连接，用于获取已安装的被巡检设备的位置数据和状态数据；
巡检终端，与设备监控子系统通讯连接，应用于被巡检设备的巡检过程中，并在巡检过程中由巡检人员随身携带并操作；
巡检终端包括：
设备查询器，用于从设备监控子系统中获取被巡检设备的位置数据和状态数据；
环境感知器，用于获取巡检终端当前的周围环境数据；
位姿监听器，用于获取巡检终端的实时位姿数据；
视图融合器，分别连接设备查询器、感知器和位姿监听器，用于将被巡检设备的位置数据和状态数据、周围环境数据以及实时位姿数据进行融合处理，生成视觉可见的巡检导航视图供巡检人员查看；
巡检导航子系统，与巡检终端进行通讯连接，用于基于巡检终端当前的周围环境数据和预先构建的环境地图生成实时位姿数据并推送给巡检终端。
进一步的，巡检导航子系统包括：
特征提取模块，用于从环境感知器中获取周围环境数据，并从周围环境数据中提取环境特征数据；
地图构建模块，保存预先构建的环境地图；
定位模块，分别连接特征提取模块和地图构建模块，用于根据环境特征数据和环境地图推算出巡检终端当前的实时位姿数据，并将实时位姿数据发送至巡检终端。
进一步的，在构建环境地图时，巡检终端的环境感知器还用于采集被巡检设备在安装时的安装环境数据；
巡检导航子系统的特征提取模块从安装环境数据中提取建模特征数据；
地图构建模块还连接特征提取模块，还用于根据从安装环境数据中提取的建模特征数据创建环境地图并保存。
进一步的，地图构建模块还连接特征提取模块，还用于根据从周围环境数据中提取的环境特征数据对环境地图进行更新处理。
进一步的，位姿监听器从巡检导航子系统中获取巡检终端当前巡检的实时位姿数据之后，设备查询器根据实时位姿数据自动获取周围存在的所有被巡检设备并以列表形式呈现，列表呈现周围存在的每一个被巡检设备的位置信息和状态信息。
一种对复杂环境中设备的巡检方法，使用前述的一种对复杂环境中设备的巡检系统，包括如下巡检步骤：
步骤A1，获取巡检终端当前的周围环境数据，巡检终端在巡检过程中由巡检人员随身携带并操作；
步骤A2，基于巡检终端当前的周围环境数据和预先构建的环境地图生成巡检终端的实时位姿数据；
步骤A3，从设备监控子系统中获取已安装的被巡检设备的位置数据和状态数据，被巡检设备预先被安装在复杂环境中，并对于巡检人员视觉不可见；
步骤A4，将被巡检设备的位置数据和状态数据、周围环境数据以及实时位姿数据进行融合处理，生成视觉可见的巡检导航视图。
进一步的，步骤A2包括：
步骤A21，从周围环境数据中提取环境特征数据；
步骤A22，根据环境特征数据和环境地图推算出巡检终端当前的实时位姿数据，并将实时位姿数据发送至巡检终端。
进一步的，在被巡检设备的安装过程中，环境地图的预先创建过程包括如下步骤：
步骤B1，巡检终端的环境感知器采集被巡检设备在安装时的安装环境数据；
步骤B2，巡检导航子系统的特征提取模块从安装环境数据中提取建模特征数据；
步骤B3，巡检导航子系统的地图构建模块根据从安装环境数据中提取的建模特征数据创建环境地图并保存。
进一步的，在步骤A1中，基于周围环境数据中提取的环境特征数据对环境地图进行更新处理。
进一步的，步骤A3中，根据步骤A2中实时位姿数据自动获取巡检终端周围存在的所有被巡检设备并以列表形式呈现，列表呈现周围存在的每一个被巡检设备的位置信息和状态信息。
本发明的有益技术效果是：提供一种对复杂环境中设备的巡检系统，充分利用移动终端设备，根据环境数据和被巡检设备的位置状态数据的融合形成巡检虚拟视图，可视化周围环境以及获取被巡检设备的位置信息和状态信息，方便巡检人员快速精准定位被巡检设备，避免出现漏检、误检等情况，提高巡检效率，减低复杂环境中设备的巡检难度，降低巡检成本。
附图说明
图1为本发明一种对复杂环境中设备的巡检系统的结构框图；
图2为本发明一种对复杂环境中设备的巡检方法的步骤流程图；
图3为本发明一种对复杂环境中设备的巡检方法的进一步骤流程图；
图4为本发明一种对复杂环境中设备的巡检方法的进一步骤流程图；
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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参见图1，本发明提供一种对复杂环境中设备的巡检系统，包括：
若干被巡检设备(1)，若干被巡检设备(1)预先被安装在复杂环境中，并对于巡检人员视觉不可见，例如被巡检设备(1)被安装在视觉不可见的位置；
设备监控子系统(2)，与每一个被巡检设备(1)进行通讯连接，用于获取已安装的被巡检设备(1)的位置数据和状态数据；
巡检终端(3)，与设备监控子系统(2)通讯连接，应用于被巡检设备(1)的巡检过程中，并在巡检过程中由巡检人员随身携带并操作；
巡检终端(3)包括：
设备查询器(31)，用于从设备监控子系统(2)中获取被巡检设备(1)的位置数据和状态数据；优选的，主要负责从设备监控子系统(2)拉取被巡检设备(1)的位置数据和状态数据。
环境感知器(32)，用于获取巡检终端(3)当前巡检的周围环境数据，并将周围环境数据上传到巡检导航子系统(4)；
位姿监听器(33)，用于获取巡检终端(3)巡检的实时位姿数据；主要持续从巡检导航子系统(4)获取实时位姿数据。
视图融合器(34)，分别连接设备查询器(31)、感知器(32)和位姿监听器(33)，用于将被巡检设备的位置数据和状态数据、周围环境数据以及实时位姿数据进行融合处理，生成视觉可见的巡检导航视图；
巡检导航子系统(4)，与巡检终端(3)进行通讯连接，用于基于巡检终端(3)当前的周围环境数据和预先构建的环境地图生成实时位姿数据并推送给巡检终端(3)。
具体的，巡检终端为常见的移动终端设备。运维人员在巡检过程中，使用巡检终端对被巡检设备进行精准定位和导航，基于巡检导航视图查看被巡检设备的当前运行状态。
具体的，复杂环境，例如设备被安装在视觉不可见或者难以看见的位置，例如被物遮挡，安装位置较高等，例如巡检设备数量较多，逐一人工巡检比较困难的环境，总的来讲，就是通过人类视觉难以完成设备巡检操作的复杂环境。具体的，被巡检设备被安装在办公区域中视觉不可见的天花板上。通过设备的管理接口设置当前设备安装的三维坐标，通过网线连接AP以太网管理接口，将其连接到以太网中。将所有安装好的被巡检设备加入到监控范围当中，并确保可以正常接收和保存被巡检设备上报的位置、状态等数据；如果被巡检设备没有设置位置坐标信息，则可在设备监控子系统(2)中进行位置坐标信息的录入。
具体的，被巡检设备(1)即是环境中需要被巡检操作的设备。
设备监控子系统(2)主要负责被巡检设备(1)的位置数据和实时状态数据的采集和保存，以及提供被巡检设备(1)的管理操作接口。
巡检终端(3)负责持续感知周围环境数据，并将这些数据持续传输给巡检导航子系统(4)，然后从巡检导航子系统(4)中获取巡检终端(3)当前的实时位姿数据(位置和姿态)，巡检终端(3)同时还从设备监控子系统(2)获得被巡检设备的位置数据和状态数据，生成视觉可见的巡检导航视图。巡检导航视图方便巡检人员对被巡检设备进行查看。
具体的，巡检系统应用于无线接入点设备AP(Access Point)的巡检。
具体的，环境感知器(32)采集的周围环境数据不限于图像、巡检终端的IMU数据、激光探测数据、红外探测数据、AP无线信号强度等数据，通过WIFI或者移动网络将数据传送到巡检导航子系统(4)。
具体的，视图融合器(34)采用AR增强现实技术进行数据融合，将这些数据融合成现实与虚拟相结合的导航视频数据呈现给巡检人员，巡检人员可通过该巡检导航视图的导航提示，精确地找到需要某个被巡检设备位于那一块天花板后面，并且在不砸开天花板的情况下，在巡检导航视图中清晰查看其运行状态，如设备发生故障或需要更换，则可以进行及时、精准的处理。
进一步的，巡检导航子系统(4)包括：
特征提取模块(41)，用于从环境感知器(32)中获取周围环境数据，并从周围环境数据中提取环境特征数据；持续从环境感知器(32)中获取周围环境数据，并将提取的环境特征数据发送给定位模块(43)。
地图构建模块(42)，保存预先构建的环境地图；
定位模块(43)，分别连接特征提取模块(41)和地图构建模块(42)，用于根据环境特征数据和环境地图推算出巡检终端(3)当前的实时位姿数据，并将实时位姿数据发送至巡检终端(3)。
具体的，定位模块(43)将提取的环境特征数据和环境地图中的特征数据进行比对以推算出当前巡检终端(3)的实时位姿数据。
进一步的，在构建环境地图时，巡检终端(3)的环境感知器(32)还用于采集被巡检设备(1)在安装时的安装环境数据；
巡检导航子系统(4)的特征提取模块(41)从安装环境数据中提取建模特征数据；
地图构建模块(42)还连接特征提取模块(41)，还用于根据从安装环境数据中提取的建模特征数据创建环境地图并保存。
巡检导航子系统(4)在构建环境地图中，负责根据巡检终端(3)采集的设备安装环境数据，进行数据特征提取，并构建环境地图，并在巡检过程中为巡检终端提供导航服务。
进一步的，地图构建模块(42)还连接特征提取模块(41)，还用于根据从周围环境数据中提取的环境特征数据对环境地图进行更新处理。
特征提取模块(41)持续从环境感知器(32)中获取周围环境数据，并将提取的提取环境特征数据发送给地图构建模块(42)，地图构建模块(42)对环境地图进行优化和更新，提供更加精准的定位。
进一步的，设备监控子系统(2)用于自动采集或者手动录入被巡检设备(1)的位置数据和状态数据。
具体的，设备监控子系统(2)和被巡检设备(1)通过通信接口卡连接。
具体的，巡检导航子系统(4)和巡检终端(3)通过通信接口卡连接。
具体的，巡检终端(3)为移动终端设备，可以跟随巡检人员在被巡检设备所处的环境中持续移动。
具体的，安装过程中，被巡检设备(1)安装到指定位置，有的被巡检设备(1)本身具有位置设置特性。登录设备监控子系统(2)，将被安装的被巡检设备(1)加入到设备监控子系统(2)的监控范围内，并确定可以正常接收和保存被巡检设备(1)上报的位置数据和状态数据，如果被巡检设备不支持位置数据上报，则手动录入被巡检设备(1)的位置数据。
进一步的，位姿监听器(33)从巡检导航子系统(4)中获取巡检终端(3)当前巡检的实时位姿数据之后，设备查询器(31)根据实时位姿数据自动获取周围存在的所有被巡检设备(1)并以列表形式呈现，列表呈现周围存在的每一个被巡检设备(1)的位置信息和状态信息。具体的周围存在的所有被巡检设备(1)是指距离巡检终端(3)一定范围之内存在的被巡检设备。设备查询器(31)根据实时位姿数据自动抓取周围存在的被巡检设备，被巡检设备以列表的形式呈现，可以避免漏检等情况发生。视图融合器(34)再把这些被巡检设备(1)的位置数据和状态数据与实时位姿数据、周围环境数据进行融合，形成比较直观的巡检导航视图给巡检人员。
参见图2，本发明提供一种对复杂环境中设备的巡检方法，使用前述的一种对复杂环境中设备的巡检系统，包括如下巡检步骤：
步骤A1，获取巡检终端(3)当前巡检的周围环境数据，巡检终端在巡检过程中由巡检人员随身携带并操作；
步骤A2，基于巡检终端(3)当前的周围环境数据和预先构建的环境地图生成巡检终端(3)的实时位姿数据；
步骤A3，从设备监控子系统中获取已安装的被巡检设备(1)的位置数据和状态数据；被巡检设备预先被安装在复杂环境中，并对于巡检人员视觉不可见；
步骤A4，将被巡检设备的位置数据和状态数据、周围环境数据以及实时位姿数据进行融合处理，生成视觉可见的巡检导航视图。
参见图3，进一步的，步骤A2包括：
步骤A21，从周围环境数据中提取环境特征数据；
步骤A22，根据环境特征数据和环境地图推算出巡检终端(3)当前的实时位姿数据，并将实时位姿数据发送至巡检终端(3)。
进一步的，在被巡检设备(1)的安装过程中，环境地图的预先创建过程包括如下步骤：
步骤B1，巡检终端(3)的环境感知器(32)采集被巡检设备在安装时的安装环境数据；
步骤B2，巡检导航子系统(4)的特征提取模块(41)从安装环境数据中提取建模特征数据；
步骤B3，巡检导航子系统(4)的地图构建模块(42)根据从安装环境数据中提取的建模特征数据创建环境地图并保存。
进一步的，在步骤A1中，基于周围环境数据中提取的环境特征数据对环境地图进行更新处理。
进一步的，步骤A3中，根据步骤A2中实时位姿数据自动获取巡检终端(3)周围存在的所有被巡检设备(1)并以列表形式呈现，列表呈现周围存在的每一个被巡检设备(1)的位置信息和状态信息。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种对复杂环境中设备的巡检系统，其特征在于，包括：
若干被巡检设备，若干所述被巡检设备预先被安装在所述复杂环境中，并对于巡检人员视觉不可见；
设备监控子系统，与每一个所述被巡检设备进行通讯连接，用于获取已安装的所述被巡检设备的位置数据和状态数据；
巡检终端，与所述设备监控子系统通讯连接，应用于所述被巡检设备的巡检过程中，并在巡检过程中由所述巡检人员随身携带并操作；
所述巡检终端包括：
设备查询器，用于从所述设备监控子系统中获取所述被巡检设备的位置数据和状态数据；
环境感知器，用于获取所述巡检终端当前的周围环境数据；
位姿监听器，用于获取所述巡检终端的实时位姿数据；
视图融合器，分别连接所述设备查询器、所述感知器和所述位姿监听器，用于将所述被巡检设备的位置数据和状态数据、所述周围环境数据以及所述实时位姿数据进行融合处理，生成视觉可见的巡检导航视图供巡检人员查看；
巡检导航子系统，与所述巡检终端进行通讯连接，用于基于所述巡检终端当前的周围环境数据和预先构建的环境地图生成所述实时位姿数据并推送给所述巡检终端；
位姿监听器从所述巡检导航子系统中获取所述巡检终端当前巡检的所述实时位姿数据之后，所述设备查询器根据所述实时位姿数据自动获取周围存在的所有所述被巡检设备并以列表形式呈现，所述列表呈现周围存在的每一个所述被巡检设备的位置信息和状态信息。
2.如权利要求1所述的一种对复杂环境中设备的巡检系统，其特征在于，所述巡检导航子系统包括：
特征提取模块，用于从所述环境感知器中获取所述周围环境数据，并从所述周围环境数据中提取环境特征数据；
地图构建模块，保存预先构建的所述环境地图；
定位模块，分别连接所述特征提取模块和所述地图构建模块，用于根据所述环境特征数据和所述环境地图推算出所述巡检终端当前的所述实时位姿数据，并将所述实时位姿数据发送至所述巡检终端。
3.如权利要求2所述的一种对复杂环境中设备的巡检系统，其特征在于，在构建所述环境地图时，所述巡检终端的所述环境感知器还用于采集所述被巡检设备在安装时的安装环境数据；
所述巡检导航子系统的所述特征提取模块从所述安装环境数据中提取建模特征数据；
地图构建模块还连接所述特征提取模块，还用于根据从所述安装环境数据中提取的所述建模特征数据创建所述环境地图并保存。
4.如权利要求2所述的一种对复杂环境中设备的巡检系统，其特征在于，所述地图构建模块还连接所述特征提取模块，还用于根据从所述周围环境数据中提取的所述环境特征数据对所述环境地图进行更新处理。
5.一种对复杂环境中设备的巡检方法，其特征在于，使用如权利要求1-4任意一项所述的一种对复杂环境中设备的巡检系统，包括如下巡检步骤：
步骤A1，获取所述巡检终端当前的周围环境数据，所述巡检终端在巡检过程中由所述巡检人员随身携带并操作；
步骤A2，基于所述巡检终端当前的周围环境数据和预先构建的环境地图生成所述巡检终端的实时位姿数据；
步骤A3，从所述设备监控子系统中获取已安装的所述被巡检设备的位置数据和状态数据，所述被巡检设备预先被安装在所述复杂环境中，并对于巡检人员视觉不可见；
步骤A4，将所述被巡检设备的位置数据和状态数据、所述周围环境数据以及所述实时位姿数据进行融合处理，生成视觉可见的巡检导航视图；
所述步骤A3中，根据步骤A2中所述实时位姿数据自动获取所述巡检终端周围存在的所有所述被巡检设备并以列表形式呈现，所述列表呈现周围存在的每一个所述被巡检设备的位置信息和状态信息。
6.如权利要求5所述的一种对复杂环境中设备的巡检方法，其特征在于，所述步骤A2包括：
步骤A21，从所述周围环境数据中提取环境特征数据；
步骤A22，根据所述环境特征数据和所述环境地图推算出所述巡检终端当前的所述实时位姿数据，并将所述实时位姿数据发送至所述巡检终端。
7.如权利要求5所述的一种对复杂环境中设备的巡检方法，其特征在于，在所述被巡检设备的安装过程中，所述环境地图的预先创建过程包括如下步骤：
步骤B1，所述巡检终端的所述环境感知器采集所述被巡检设备在安装时的安装环境数据；
步骤B2，所述巡检导航子系统的特征提取模块从所述安装环境数据中提取建模特征数据；
步骤B3，所述巡检导航子系统的地图构建模块根据从所述安装环境数据中提取的所述建模特征数据创建所述环境地图并保存。
8.如权利要求6所述的一种对复杂环境中设备的巡检方法，其特征在于，在所述步骤A1中，基于所述周围环境数据中提取的所述环境特征数据对所述环境地图进行更新处理。
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