CN113573169A - 无人机的配电箱数据读取及检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机的配电箱数据读取及检测方法及系统，对配电箱进行标识，利用无人机集群飞行整个厂房，进行图像数据收集，通过激光雷达检测具体数据，构建厂房的三维云点图像信息和二维地面平面图像；无人机定时定点对配电箱进行信息采集识别读取后，将识别读取数据送远程数据中心进行存储、分析、显示。无需对传统的厂房的配电箱进行更换，通过人工智能技术和无人机技术的结合，对厂房的配电箱信息进行检测和读取，获取和监控每个厂房设备所属的配电箱信息，使得整个厂房的工作状态实现了可视化。无人机并采用无线充电技术，且充电区在厂房内各个地点进行离散分布，降低了人力巡检读取数据的成本，大大提高了配电箱信息获取的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测技术，特别涉及一种无人机的配电箱数据读取及检测方法及系统。
背景技术
在智能工厂信息建设中，实现对配电箱信息采集，分析与预测工作是一项至关重要的工作。多数工厂中已经长年配备老式的配电箱，由于厂房的建设规模，如今更换智能配电箱，其人力将会超越了购买智能配电箱的成本。在原有的设备上更换智能配电箱，维护和测试智能配电箱。将会导致整个厂房流水线停工，和经营者经济利润的损失。并且在传统的配电箱数据报表的流程中，人力方式存在不足：第一，需要有一定工作经验的工作人员的经验判断配电箱读书是否异常。第二，信息同步不够及时，都是通过人为汇总所有配电箱的数据，然后再同步到数据库储存；第三，长年人为采集配电箱信息，人力资源耗费巨大。很大程度上浪费了人力资源。如果厂房规模巨大，人力分配不足，将导致重要时刻的配电箱数据记录未完成，严重影响工作效率。
发明内容
为了推进智能工厂的建设和提升建设效率，提出了一种无人机的配电箱数据读取及检测方法及系统，将人工智能技术和无人机技术引入智能工厂建设中，帮助传统工厂配电箱实现自动化、智能化的信息采集。
本发明的技术方案为：一种无人机的配电箱数据读取及检测方法，对配电箱进行标识，利用无人机集群飞行整个厂房，进行图像数据收集，通过激光雷达检测具体数据，构建厂房的三维云点图像信息和二维地面平面图像；无人机定时定点对配电箱进行信息采集识别读取后，将识别读取数据送远程数据中心进行存储、分析、显示。
一种无人机的配电箱数据读取及检测系统，包括以下单元：
无人机检测单元：用于对工厂每个配电箱进行检测；通过无人机集群分工合作，在建立整个工厂建模地图情况下，通过远程监控中心计算每个无人机自身在建模地图的位置与目标配电箱的路径，并指派无人机飞行到目标配电箱前获取配电箱上的数据；
发送接收单元：用于将检测得到的配电箱信息发送给远程监控中心，同时接收远程监控中心的处理结论以及处理方案；
远程监控中心的数据处理模块：用于配电箱数据的分析和计算；分析每次集群无人机在厂房内的循迹结果，将分析的结果发送到远程监控中心的大屏幕上，通过每个无人机完成配电箱信息采集的顺序进行刷新显示；
远程监控中心的存储模块：用于储存汇总无人机数据、储存远程监控中心的处理结论以及处理方案信息进行存储；
数据分析显示单元：通过获取数据处理模块的结果，将不同配电箱的信息进行可视化显示，并将配电箱的历史信息作对比，构成变换曲线，预测配电箱出现故障的可能性。
优选的，所述发送接收模块通过网络与工作人员手机、电脑通信连接，查看远程监控中心中每个无人机完成任务的结果；发送接收单元根据远程监测中心的处理结果将故障无人机任务分配给其他无人机，并向工作人员的手机、电脑发送营救短信。
优选的，所述无人机检测单元包括以下模块：
配电箱指示灯颜色提取算法模块：用于对配电箱上的状态提示灯进行识别；
厂房地图建模算法模块：用于通过SLAM技术，使用无人机集群采集数据对厂房进行地图建模；
无人机拍摄防抖算法模块：用于无人机飞行过程中视频画面防抖处理；
指针电表读取算法模块：用于提取传统指针电表的信息，对信息与真实数值进行匹配；
数字电表读取算法模块：用于对数字电表的数字进行识别，获取电表数值：
配电箱位置信息获取算法模块：通过建模后的地图中找到配电箱的相对位置；
二维码检测模块：对不同的配电箱张贴不同二维码，二维码中有配电箱的基本信息，包括每个检测和识别区域的位置相对于二维码的距离，便于无人机对自己所在工程地图建模的位置和相对地面高度的纠正；
无人机路线回滚算法模块：通过无人机上的计步器记录飞机飞行过的轨迹，电量不足时或者循迹完毕时，通过反向回滚方式，找到路径回滚路线最近的无人机无线充电区域，进行能量补充，完成充电后，继续按原路线完成任务；
摄像头单帧图像获取模块：用于在无人机飞行时，对检测对象的图像抓拍：
电表检测和数字识别模块：通过无人机飞行到不同的配电箱前，使用无人机人眼观察配电箱数据的流程并对图片中的数字和文字进行识别，提取关键信息；
局域网数据共享模块，无人机集群采集的数据、每架无人机在建模地图中的位置和直接的相对位置都通过厂房内安装的5G路由进行共享。
本发明的有益效果在于：本发明无人机的配电箱数据读取及检测方法及系统，获取和监控每个厂房设备所属的配电箱信息，使得整个厂房的工作状态实现了可视化。无人机并采用无线充电技术，且充电区在厂房内各个地点进行离散分布，降低了人力巡检读取数据的成本，大大提高了配电箱信息获取的效率。实现工厂智能化建设。
附图说明
图1为本发明无人机的配电箱数据读取及检测系统原理示意图；
图2为本发明无人机的配电箱数据读取及检测系统架构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1、2所示无人机的配电箱数据读取及检测系统原理和架构示意图，旨在实现高效的配电箱数据读取及检测。包括以下单元：
1、无人机检测单元，用于对工厂每个配电箱进行检测；检测单元多采用人工智能技术，通过无人机集群分工合作，在建立整个工厂建模地图情况下，通过远程监控中心计算每个无人机自身在建模地图的位置与目标配电箱的路径，并指派无人机飞行到目标配电箱前获取配电箱上的数据。例如，电表箱上显示的当前工作(电压、电流、功率)，配电箱所属的设备的产出数量，配电箱的位置信息、时间点等状态信息。
2、发送接收单元，用于将检测得到的配电箱信息发送给远程监控中心，同时接收远程监控中心的处理结论以及处理方案；发送接收单元可以为因特网网卡、GSM通信模块、5G通信模块等；发送接收模块还可以通过网络与工作人员手机、电脑通信连接，工作人员可以在手机或电脑上查看远程监控中心给出的每个无人机完成任务的结果，例如当前的无人机所在的具体位置、已经采集到的配电箱数据、当前摄像头捕捉的画面和检测到识别配电箱区域图像。如果单个无人机出现故障，发送接收单元根据远程监测中心的处理结果将任务分配给其他无人机，并向工作人员的手机、电脑发送营救短信。
3、数据处理模块，安装在远程监控中心，用于配电箱数据的分析和计算；分析每次集群无人机在厂房内的循迹结果，将分析的结果发送到远程监控中心的大屏幕上，通过每个无人机完成配电箱信息采集的顺序进行刷新显示；本方案将数据处理模块和存储模块放置在远程监控中心，一方面可以实现数据共享，另一方面，设置在远程监控中心的数据处理模块和存储模块可以用于同时处理和存储多个无人机的读取的数据数据和画面，同时处理效率高，无需单独为每个无人机的摄像头配置一个高级的数据处理单元和存储器，利用集群无人机采集数据，服务器集群进行处理，有利于提高效率，节约成本，提高可靠性。
4、存储模块，安装在远程监控中心，用于储存汇总无人机数据、储存远程监控中心的处理结论以及处理方案信息进行存储；工作人员可以通过手机或者电脑访问远程监控中心，对厂房内的所有数据进行查看和分析，快速定位有问题的配电箱。
5、数据分析显示单元，通过获取数据处理模块的结果，将不同配电箱的信息进行可视化显示，并将配电箱的历史信息作对比，构成变换曲线，预测配电箱出现故障的可能性。
实际应用中，无人机检测单元包括：
1、配电箱指示灯颜色提取算法模块，用于对配电箱上的状态提示灯进行识别，比如读取设备“工作”和“不工作”的指示灯；
2、厂房地图建模算法模块，用于通过SLAM技术(Simultaneous Localization andMapping，同步定位与地图构建)，使用无人机集群快速飞行整个厂房，通过激光雷达构建厂房的三维云点图像信息和二维地面平面图像，方便无人机集群后期飞行飞行路线构建。
3、无人机拍摄防抖算法模块，用于防止无人机飞行过程中视频画面不稳的。
4、指针电表读取算法模块，用于提取传统指针电表的信息，指针电表有45度，180度，360度等指向范围，使用无人查看指针电表，通过人工智能技术技术对每种表示范围的指针电表真实刻度，方便获取指针电表信息。
5、数字电表读取算法模块，使用识别算法，用于对数字电表的进行识别和计算，获取电表数值。
6、配电箱位置信息获取算法模块：通过建模后的地图中找到配电箱的相对位置。
7、二维码检测模块，对不同的配电箱张贴不同二维码，二维码中有配电箱的基本信息，包括每个检测和识别区域的位置相对于二维码的距离，方便无人机对自己所在工程地图建模的位置和相对地面高度的纠正。
8、无人机路线回滚算法模块：通过无人机上的计步器记录飞机飞行过的轨迹，比如飞行高度，飞机飞行角度、电机的转速等，方便电量不足时或者循迹完毕时，通过反向回滚方式，找到路径回滚路线最近的无人机无线充电区域，进行能量补充。完成充电后，继续按原路线完成任务。
9、摄像头单帧图像获取模块，用于在无人机飞行时，对检测对象的图像抓拍。
10、电表检测和数字识别模块，通过无人机飞行到不同的配电箱前，使用无人机人眼观察配电箱数据的流程并对图片中的数字和文字进行识别，提取关键信息。
11、局域网数据共享模块，无人机集群采集的数据、每架无人机在建模地图中的位置和直接的相对位置都通过厂房内安装的5G路由进行共享。如果出现无人机故障，无人机将向服务器发出信息。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种无人机的配电箱数据读取及检测方法，其特征在于，对配电箱进行标识，利用无人机集群飞行整个厂房，进行图像数据收集，通过激光雷达检测具体数据，构建厂房的三维云点图像信息和二维地面平面图像；无人机定时定点对配电箱进行信息采集识别读取后，将识别读取数据送远程数据中心进行存储、分析、显示。
2.一种无人机的配电箱数据读取及检测系统，其特征在于，包括以下单元：无人机检测单元：用于对工厂每个配电箱进行检测；通过无人机集群分工合作，在建立整个工厂建模地图情况下，通过远程监控中心计算每个无人机自身在建模地图的位置与目标配电箱的路径，并指派无人机飞行到目标配电箱前获取配电箱上的数据；
发送接收单元：用于将检测得到的配电箱信息发送给远程监控中心，同时接收远程监控中心的处理结论以及处理方案；
远程监控中心的数据处理模块：用于配电箱数据的分析和计算；分析每次集群无人机在厂房内的循迹结果，将分析的结果发送到远程监控中心的大屏幕上，通过每个无人机完成配电箱信息采集的顺序进行刷新显示；
远程监控中心的存储模块：用于储存汇总无人机数据、储存远程监控中心的处理结论以及处理方案信息进行存储；
数据分析显示单元：通过获取数据处理模块的结果，将不同配电箱的信息进行可视化显示，并将配电箱的历史信息作对比，构成变换曲线，预测配电箱出现故障的可能性。
3.根据权利要求2所述无人机的配电箱数据读取及检测系统，其特征在于，所述发送接收模块通过网络与工作人员手机、电脑通信连接，查看远程监控中心中每个无人机完成任务的结果；发送接收单元根据远程监测中心的处理结果将故障无人机任务分配给其他无人机，并向工作人员的手机、电脑发送营救短信。
4.根据权利要求2或3所述无人机的配电箱数据读取及检测系统，其特征在于，所述无人机检测单元包括以下模块：
配电箱指示灯颜色提取算法模块：用于对配电箱上的状态提示灯进行识别；
厂房地图建模算法模块：用于通过SLAM技术，使用无人机集群采集数据对厂房进行地图建模；
无人机拍摄防抖算法模块：用于无人机飞行过程中视频画面防抖处理；
指针电表读取算法模块：用于提取传统指针电表的信息，对信息与真实数值进行匹配；
数字电表读取算法模块：用于对数字电表的数字进行识别，获取电表数值：
配电箱位置信息获取算法模块：通过建模后的地图中找到配电箱的相对位置；二维码检测模块：对不同的配电箱张贴不同二维码，二维码中有配电箱的基本信息，包括每个检测和识别区域的位置相对于二维码的距离，便于无人机对自己所在工程地图建模的位置和相对地面高度的纠正；
无人机路线回滚算法模块：通过无人机上的计步器记录飞机飞行过的轨迹，电量不足时或者循迹完毕时，通过反向回滚方式，找到路径回滚路线最近的无人机无线充电区域，进行能量补充，完成充电后，继续按原路线完成任务；
摄像头单帧图像获取模块：用于在无人机飞行时，对检测对象的图像抓拍：
电表检测和数字识别模块：通过无人机飞行到不同的配电箱前，使用无人机人眼观察配电箱数据的流程并对图片中的数字和文字进行识别，提取关键信息；局域网数据共享模块，无人机集群采集的数据、每架无人机在建模地图中的位置和直接的相对位置都通过厂房内安装的5G路由进行共享。
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