CN116486507A - 市政管网巡检系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种市政管网巡检系统，系统包括智能巡检中心系统和多个智能巡检终端，所述智能巡检终端部署在公交车上；其中：所述智能巡检终端用于：采集公交车线路上的管线环境视频；所述智能巡检中心系统用于：采用虚拟增强技术将虚拟管线和所述管线环境视频融合，得到增强视频；通过风险识别模型识别所述增强视频中是否存在管线风险，若存在管线风险则进行告警推送。本发明实施例提供的系统在巡检时不必人员过多参与，节省人力成本，减少工作强度，而且提高了巡检的频率，能够及时发现风险，实现了智能巡检。
Description
技术领域
本发明涉及市政管网巡检技术领域，尤其是涉及一种市政管网巡检系统。
背景技术
聚焦天然气行业，根据中国城市燃气协会安全委员会2021年10月发布的《全国燃气事故分析报告》，显示从2017年至2021年上半年，近五年我国有公开报道的燃气事故高达3618起，造成至少4046人伤亡，其中管网事故占比达26.8％，而导致管网事故的主因是第三方违规施工，而市政管线巡检业务正是为了及时发现这类违规施工而开展的业务活动，并且城市管线除了燃气管线外，还存在供水管线、供电管线、供热管线等。
城市地下管线包括冷、热、气、电、水等管线及附属设备，是被称为城市运行“生命线”的基础设施。管网巡视是保障城市地下管线安全运行的重要业务活动，目前巡视过程普遍还是以巡检人员现场巡视为主。运营管理人员通过巡视系统对管网覆盖区域进行巡视任务划分，然后将这些巡视任务分派给巡检人员。巡检人员接收到巡视任务后，人工对任务区域内的管网进行安全巡检，如果发现管网安全隐患，对隐患进行上报及处理。这种巡视方式，由于信息化、智能化程度低，存在工作强度大、巡视频次低、巡视成本高、风险不能及时发现等问题。
市政管网巡检是保证城市管网安全、稳定运行的关键。近年来随着市政管网安全事故频发，对整个社会造成了极大的生命财产损失。管网巡检作为保障管网安全运行的重要手段之一越发显得重要。如何高质量、低成本及时可靠的通过巡检发现管网隐患，成为当前市政和管网运行工作者的重要任务之一。
发明内容
针对以上至少一个技术问题，本发明实施例提供一种市政管网巡检系统。
本发明实施例提供的市政管网巡检系统包括智能巡检中心系统和多个智能巡检终端，所述智能巡检终端部署在公交车上；其中：
所述智能巡检终端用于：采集公交车线路上的管线环境视频；
所述智能巡检中心系统用于：采用虚拟增强技术将虚拟管线和所述管线环境视频融合，得到增强视频；通过风险识别模型识别所述增强视频中是否存在管线风险，若存在管线风险则进行告警推送。
本发明实施例提供的市政管网巡检系统，将智能巡检终端部署在公交车上，随着公交车的移动，采集公交车线路上的管线环境视频。智能巡检中心系统和各个公交车上的智能巡检终端为网络连接状态，智能巡检中心系统可以接收到各个智能巡检终端发送来的管线环境视频，然后将管线环境视频和虚拟管线进行视频融合，再利用风险识别模型识别所述增强视频中是否存在管线风险，若存在管线风险则进行告警推送，从而实现对管线的智能巡检。本发明实施例提供的系统在巡检时不必人员过多参与，节省人力成本，减少工作强度，而且提高了巡检的频率，能够及时发现风险，实现了智能巡检。
附图说明
图1为本发明一实施例中市政管网巡检系统的系统架构图；
图2为燃气管网的分布图；
图3为公交线路的分布图；
图4为公交线路和燃气管网的覆盖图；
图5为本发明一实施例中市政管网巡检流程的示意图；
图6为本发明一实施例中视频增强的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种市政管网巡检系统，参见图1、图5和图6，该系统包括智能巡检中心系统和多个智能巡检终端，所述智能巡检终端部署在公交车上；其中：
所述智能巡检终端用于：采集公交车线路上的管线环境视频；
所述智能巡检中心系统用于：采用虚拟增强技术将虚拟管线和所述管线环境视频融合，得到增强视频；通过风险识别模型识别所述增强视频中是否存在管线风险，若存在管线风险则进行告警推送。
也就是说，将智能巡检终端部署在公交车上，随着公交车的移动，采集公交车线路上的管线环境视频。智能巡检中心系统和各个公交车上的智能巡检终端为网络连接状态，智能巡检中心系统可以接收到各个智能巡检终端发送来的管线环境视频，然后将管线环境视频和虚拟管线进行视频融合，再利用风险识别模型识别所述增强视频中是否存在管线风险，若存在管线风险则进行告警推送，从而实现对管线的智能巡检。
以某市某年燃气管网和公交线路班次数据进行分析：
燃气管线分布及人工巡检情况如下表1所示：
表1
城市公交车线路及班次情况如下表2所示：
表2
市政中压管线主要分布在市政道路两侧，图2为燃气管网的分布图，图3为公交线路的分布图，图4为公交线路和燃气管网的覆盖图。可知，高压总长116km，高压公交线路覆盖长度56km，覆盖率48％。中压总长1019km，中压公交线路覆盖长度583km，覆盖率57％。从分析结果不难看出，燃气市政中压和公交线路的覆盖度已经超过50％。冷、热、电、水管线也有沿道路两侧分布的特点。
在一个实施例中，所述智能巡检终端包括部署在所述公交车上的摄像头、定位装置和联网设备，其中：
所述摄像头用于：采集公交车线路上的管线环境视频，并通过所述联网设备将所述管线环境视频发送给所述智能巡检中心系统；
所述定位装置用于：获取公交车的定位信息，并通过所述联网设备将所述定位信息发送给所述智能巡检中心系统。
其中，定位装置可以为定位盒子、GPS或者惯导。
其中，摄像头可以采用高清广角摄像头。
其中，联网设备可以为无线路由等。
其中，还可以在智能巡检终端中设置微型工控机，用来对智能巡检终端中的其它设备进行控制。
也就是说，摄像头采集公交车线路上的管线环境视频，然后通过联网设备将所述管线环境视频发送给所述智能巡检中心系统。而且定位装置获取公交车的定位信息，然后将定位信息通过述联网设备发送给所述智能巡检中心系统，这样智能巡检中心系统就会得知定位信息和管线环境视频，依据定位信息可以获取该定位位置对应的管线，进而便于确定虚拟管线。
其中，智能巡检中心系统可以实现多种管理功能，例如，公交线路管理、市政管网管理、巡检影像管理、报警异常管理、报警信息推送等。
其中，智能巡检中心系统可以包括服务器、网络设施、操作系统、网络数据中间件等基础资源。
在一个实施例中，所述智能巡检中心系统可以通过私有云平台部署实现。
在一个实施例中，所述摄像头还用于可以将摄像头的姿态信息和相机参数发送至所述智能巡检中心系统；对应的，所述智能巡检中心系统具体用于：根据所述姿态信息和所述相机参数，确定在所述摄像头视角下的虚拟二维透视影像，所述虚拟二维透视影像中包括虚拟管线；将所述虚拟二维透视影像和所述管线环境视频融合，得到所述增强视频。
也就是说，智能巡检中心系统可以得知摄像头的姿态信息和相机参数，通过姿态信息可以得知摄像头的拍摄方向等信息，通过相机参数可以知道摄像头的景深、视域等信息。智能巡检中心系统根据一个智能巡检终端的姿态信息和相机参数，得知这个智能巡检终端中摄像头的视角，进而确定在这个视角下的虚拟二维透视影像，虚拟二维透视影像中包括二维的虚拟管线，然后将虚拟二维透视影像和该摄像头采集的管线环境视频融合，得到这个摄像头的增强视频。
这里采用视频增强技术是因为管线埋在路面下方，摄像头采集不到真实的管线，而只能采集到到管线上方的环境，因此从空间管线地图中获知当前定位位置的管线，基于摄像头的视角确定虚拟二维透视影像，进而将虚拟二维透视影像和真实的管线环境视频融合，再基于融合后的增强视频进行风险识别。
进一步的，所述智能巡检中心系统具体可以用于：基于世界坐标系对空间场景数据进行预处理，根据预处理的空间场景数据构建三维数字虚拟空间场景，所述空间场景数据中包括空间管线地图；确定所述摄像头的位置坐标系和所述世界坐标系之间的空间转换关系；根据所述空间转换关系、所述摄像头在所述世界坐标系中的位置和姿态，将所述三维数字虚拟空间场景转换为所述摄像头视角下的所述虚拟二维透视影像。
也就是说，在世界坐标系中对空间场景数据进行预处理，空间场景数据中包括空间管线地图，即一个城市的各个管线的分布地图。进行预处理的目的是便于构建三维数字虚拟空间场景。构建的三维数字虚拟空间场景是城市中各个虚拟管线的三维分布空间图。针对一个摄像头，确定该摄像头的定位位置在三维数字虚拟空间场景中对应的虚拟管线。然后确定该摄像头的位置坐标系和世界坐标系之间的空间转换关系，进而基于摄像头在世界坐标系中的位置和姿态以及所述空间转换关系，将该摄像头的定位位置在三维数字虚拟空间场景中对应的虚拟管线转换为在摄像头视角下的虚拟二维透视影像，即在该摄像头视角下的二维虚拟管线，从而实现在真实的视频中增加虚拟场景中的虚拟管线的增强视频。
其中，将世界坐标系作为基坐标系，例如，选择GCC2000高斯投影坐标系作为所示世界坐标系。
在一个实施例中，所述摄像头的位置坐标系和所述世界坐标系之间的空间转换关系可以包括：
其中，x和y为世界坐标系的位置坐标；X为子午线弧段长度；N为子午圈曲率半径，N＝a(1-e2sinB2)1/2；B为摄像机点位的纬度；l＝L-L0，L为摄像机点位的经度，L0为中央子午线经度；t＝tanB；/>a为椭球长半轴长度；b为椭球短半轴长度；e为椭球偏心率。
其中，角度的单位为“度”，长度的单位为“米”。
其中，
可见，通过以上公式可以将摄像头的经纬度位置坐标转换为世界坐标系。
在一个实施例中，所述智能巡检中心系统可以具体用于：通过所述风险识别模型识别所述增强视频中是否存在管线风险，若存在管线风险，则根据风险类型和风险位置生成告警工单，并将所述告警工单推送给相应的管网运营人员。
也就是说，智能巡检中心系统可以通过预先训练得到的风险识别模型来识别增强视频中是否存在管线风险，如果存在管线风险，则确定风险类型，进而根据风险类型和风险位置生成告警工单，将告警工单推送给相应的管网运营人员。
在一个实施例中，所述智能巡检中心系统具体可以用于：根据管网运营人员反馈的风险信息确定所述风险识别模型的识别准确度，并根据所述识别准确度对所述风险识别模型进行优化调整。
也就是说，在利用风险识别模型进行风险识别一段时间后，根据这段时间内管网运营人员反馈的风险信息确定风险识别模型的识别准确度，如果准确度较低，则需要对风险识别模型进行优化，则对风险识别模型中的参数进行调整，从而得到优化调整后的风险识别模型。
其中，风险识别模型能识别出是否存在风险、风险类型等。通过定位装置可以确定风险位置。
在一个实施例中，所述智能巡检中心系统还可以用于：对所述智能巡检终端中摄像头的视域进行调整。
也就是说，如果摄像头采集的管线环境视频与管线的实际位置差距较大，即经过人工识别后发现管线实际上并不位于所采集的管线环境的区域内，可以通过智能巡检中心系统对摄像头的视域进行调整。
可理解的是，本发明实施例提供的系统针对市政管线巡检的痛点，通过分析巧妙的设计出利用城市已有公共基础设施作为巡检载体的方案，弥补了现有管网巡检技术的不足，能在极大降低人工巡检工作量和强度的情况下，又能提高巡检的频次降低安全风险和劳资投入。
可理解的是，本发明实施例涉及到市政地下管网和市政交通领域，涉及的主要技术包括公交线路、视频融合、定位、AR增强、AI识别、边缘计算、5G传输、云计算等。智能巡检终端中的计算为边缘计算，智能巡检中心系统中的计算为云计算。城市地下管线包括冷、热、气、电、水等管线及附属设备，是被称为城市运行“生命线”的基础设施。管网巡视是保障城市地下管线安全运行的重要业务活动，目前巡视过程普遍还是以巡检人员现场巡视为主。这种巡视方式，由于信息化、智能化程度低，存在工作强度大、巡视频次低、巡视成本高、风险不能及时发现等问题。而本发明实施例提供的系统在巡检时不必人员过多参与，节省人力成本，减少工作强度，而且提高了巡检的频率，能够及时发现风险，实现了智能巡检。
可理解的是，本发明实施例利用了城市公交线路和市政管线在空间区位上的特性，基于生态、降本、增效、整合的理念，以全新的视角通过合理的探索和规划，开创性的设计出了一套全新市政管线巡检方法。这套方法基于公交线路和市政管线的空间特性，利用已有市政公共基础设施公交车，借助其线路固定、高频多次的特点，具有如下优点：(1)通过市政基础设施公交车和公交摄像头代替人工现场巡检，增加巡检频次，降低巡检人员工作压力和风险漏检率。(2)基于当前公交车位置信息，采用数字云台和管线跟踪算法，及时调整摄像头的视域坐落在管线区域(3)基于AR、北斗定位、视频等基础技术，通过融合算法和特定场景的可视化算法，让深埋于地下的市政管网在巡检过程中，变的直观可见，降低巡检的难度和地管线风险识别的误报率。(4)针对市政地下管线区域内违法施工、覆土流失、塌方露管等风险类型，通过地下管线风险AI自动识别算法及时识别风险，进行预警和风险处置，提升市政管线风险识别的及时率。总之，整体提升市政管线巡检业务的智慧化水品，减少市政管网的安全事故。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、挂件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种市政管网巡检系统，其特征在于，包括智能巡检中心系统和多个智能巡检终端，所述智能巡检终端部署在公交车上；其中：
所述智能巡检终端用于：采集公交车线路上的管线环境视频；
所述智能巡检中心系统用于：采用虚拟增强技术将虚拟管线和所述管线环境视频融合，得到增强视频；通过风险识别模型识别所述增强视频中是否存在管线风险，若存在管线风险则进行告警推送。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能巡检终端包括部署在所述公交车上的摄像头、定位装置和联网设备，其中：
所述摄像头用于：采集公交车线路上的管线环境视频，并通过所述联网设备将所述管线环境视频发送给所述智能巡检中心系统；
所述定位装置用于：获取公交车的定位信息，并通过所述联网设备将所述定位信息发送给所述智能巡检中心系统。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述摄像头还用于将摄像头的姿态信息和相机参数发送至所述智能巡检中心系统；
对应的，所述智能巡检中心系统具体用于：根据所述姿态信息和所述相机参数，确定在所述摄像头视角下的虚拟二维透视影像，所述虚拟二维透视影像中包括虚拟管线；将所述虚拟二维透视影像和所述管线环境视频融合，得到所述增强视频。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述智能巡检中心系统具体用于：基于世界坐标系对空间场景数据进行预处理，根据预处理的空间场景数据构建三维数字虚拟空间场景，所述空间场景数据中包括空间管线地图；确定所述摄像头的位置坐标系和所述世界坐标系之间的空间转换关系；根据所述空间转换关系、所述摄像头在所述世界坐标系中的位置和姿态，将所述三维数字虚拟空间场景转换为所述摄像头视角下的所述虚拟二维透视影像。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述摄像头的位置坐标系和所述世界坐标系之间的空间转换关系包括：
其中，x和y为世界坐标系的位置坐标；X为子午线弧段长度；N为子午圈曲率半径，N＝a(1-e2sinB2)1/2；B为摄像机点位的纬度；l＝L-L0，L为摄像机点位的经度，L0为中央子午线经度；t＝tanB；/>a为椭球长半轴长度；b为椭球短半轴长度；e为椭球偏心率。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所示世界坐标系为GCC2000高斯投影坐标系。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能巡检中心系统具体用于：通过所述风险识别模型识别所述增强视频中是否存在管线风险，若存在管线风险，则根据风险类型和风险位置生成告警工单，并将所述告警工单推送给相应的管网运营人员。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能巡检中心系统具体用于：根据管网运营人员反馈的风险信息判断所述风险识别模型的识别准确度，并根据所述识别准确度对所述风险识别模型进行优化调整。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能巡检中心系统通过私有云平台部署实现。
10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述智能巡检中心系统还用于：对所述智能巡检终端中摄像头的视域进行调整。
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2023
- 2023-04-26 CN CN202310467945.3A patent/CN116486507A/zh active Pending
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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