CN116597327B - 基于无人机的水利设施隐患排查系统 - Google Patents

基于无人机的水利设施隐患排查系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的水利设施隐患排查系统，属于智能巡检技术领域，该隐患排查系统通过信息采集单元对各区域进行监控，在发现异常数据后，通过无人机携带高清摄像头进行高清图像信息的采集，有利于工作人员对待检验区域进行进一步的查验分析，同时无需工作人员前往现场进行核查，一方面提升了排查效率，另一方面降低了隐患排查过程中的风险；另外，本发明通过在影响较大的隐患出现后及时的进行审核确认处理，从而降低隐患出现造成的经济损失与安全影响，避免隐患的存在造成的安全风险的进一步扩大，提升了水利设施运维的安全性，降低隐患的出现对水利设施正常安全运行的干扰。

Description

基于无人机的水利设施隐患排查系统
技术领域
本发明属于智能巡检技术领域，具体的，涉及一种基于无人机的水利设施隐患排查系统。
背景技术
水利设施是对自然界的水进行控制、调节、开发、利用和保护，以减轻和免除水旱灾害，并利用水资源，适应人类社会和自然环境需要的设施。
水利设施一般占地面积大，体积大，运维过程中为了保证安全，需要工作人员对其进行巡检，及时发现和排查其中存在的安全隐患，但是水利设施的大规模、高密度的特点导致巡检周期长，巡检难度大的问题，很多位置工作人员无法及时的进行问题的发现，现有技术中有通过引入无人机的方式来对部分区域进行巡查的方法，从而实现对部分工作人员无法或者难以到达的区域进行查看，但是这种方法还是需要工作人员主动的进行巡查，一方面智能化程度较低，另一方面整个巡查过程没有考虑优先度的问题，在巡查能力有限以及涉及问题较多的情况下，随机排序等方式可能会导致隐患的进一步严重化，不利于重要问题的快速解决，导致损失扩大，为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无人机的水利设施隐患排查系统，解决现有技术中水利设施巡检依赖工作人员的安排以及在巡查能力有限以及涉及问题较多的情况下，随机安排顺序等方式可能会导致隐患的进一步严重化，不利于重要问题的快速解决，导致损失扩大的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于无人机的水利设施隐患排查系统，包括：
信息采集单元，包括若干个分布设置在水利设施中的信息采集器，信息采集器用于采集监控区域的隐患排查原始信息；
确诊单元，包括无人机与无人机上携带的高清摄像头；
定位单元，用于对确诊单元进行定位，实时获取确诊单元的位置信息，并将其传输至控制中心；
信号传输单元，用于将信号采集单元采集的隐患排查原始信息以及确诊单元采集的高清图像信息传输至控制器；
审核单元，用于对可能存在异常的监控区域的隐患排查原始信息进行审核，确定各对应的监控区域是否真实存在异常；
导航单元，用于根据确诊单元的位置与对应监控区域的位置进行路线规划，获取确诊单元前往监控区域的规划路线；
控制中心，用于按照一定顺序将可能存在隐患的监控区域内的隐患排查原始信息传输至审核单元进行审核，并根据审核结果调动确诊单元获取对应区域的高清图像信息。
作为本发明的进一步方案，通过该系统进行水利设施隐患排查的方法包括如下步骤：
S1、确定可能存在隐患的监控区域，并将可能存在隐患的监控区域标记为待检区域；
S2、根据公式计算得到各待检区域对应的待检值G；
其中α1、α2与α3均为预设系数；
对于一个待检区域，获取其在过去的预设t3时间内的人员活动热度r；
获取待检区域对应的异常聚合系数g；
获取待检区域对应的异常波动系数e；
获取待检区域对应的异占系数γ，所述异占系数γ为预设值，其根据各待检区域对应的响应条件对安全生产的影响的大小进行设定，且影响越大，待检区域对应的异占系数γ越大；
S3、根据待检值G从大到小的顺序将各待检区域对应的隐患排查原始信息传输至审核单元，若审核单元审核认为待检区域无隐患，则不进行后续处理，若审核单元审核认为待检区域可能存在隐患或确定存在隐患，则进入步骤S4；
S4、通过确诊单元获取可能存在隐患或确定存在隐患的待检区域的图像信息；
将确诊单元所采集的图像信息发送至对应工作人员的终端设备。
作为本发明的进一步方案，待检区域在过去的预设t3时间内的所述人员活动热度r的计算方法为：
将以待检区域为中心，半径为预设值R1的圆形范围标记为相关联区域；
在过去的预设t3时间内，每隔预设时间t5获取相关联区域内的活动人数rs；
计算所得到的若干个活动人数rs值的平均值r，将r标记为待检区域在过去的预设t3时间内的人员活动热度r。
作为本发明的进一步方案，所述待检区域对应的异常聚合系数g为以待检区域为中心，半径为预设值R2的范围内，在过去的预设时间t4内确定存在隐患的次数。
作为本发明的进一步方案，步骤S4中还需要确定用于采集对应待检区域图像信息的确诊单元，包括如下步骤：
将在步骤S3中确定可能存在隐患或确定存在隐患的待检区域按照待检值G从大到小的顺序依次进行确诊单元的分配；
对于一个待检区域，获取各确诊单元前往待检区域的运动距离a；
获取各确诊单元对应规划路线的行动热度r1；
获取各确诊单元中无人机的使用时间T；
获取各确诊单元中无人机的故障次数b；
根据公式计算得到对于一个待检验区域，各可选用的确诊单元对应的标定值B；
其中β1、β2、μ1、μ2均为预设系数。
将标定值B最小的确诊单元作为对应待检验区域的标定确诊单元；
控制中心向对应的标定确诊单元输入启动信息、对应待检验区域的位置信息以及规划路线信息，标定确诊单元前往对应待检验区域进行图像信息的采集。
本发明的有益效果：
1、本发明通过信息采集单元对各区域进行监控，在发现异常数据后，通过无人机携带高清摄像头进行高清图像信息的采集，有利于工作人员对待检验区域进行进一步的查验分析，同时无需工作人员前往现场进行核查，一方面提升了排查效率，另一方面降低了隐患排查过程中的风险；
2、本发明根据各可能存在隐患的位置安排检查顺序，优先对若存在隐患，对水利设施的安全以及内部工作人员的安全影响更大的区域进行审核，这样能够在影响较大的隐患出现后及时的进行审核确认处理，从而降低隐患出现造成的经济损失与安全影响，避免隐患的存在造成的安全风险的进一步扩大，提升了水利设施运维的安全性，降低隐患的出现对水利设施正常安全运行的干扰；
另外通过合理安排确诊单元进行高清图像信息的采集，能够合理的安排确诊单元资源，降低确诊单元过程中对工作人员正常工作的影响，还能够提升确诊单元资源的利用效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明基于无人机的水利设施隐患排查系统的框架结构示意图。
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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
基于无人机的水利设施隐患排查系统，如图1所示，包括：
信息采集单元，包括若干个分布设置在水利设施中的信息采集器，信息采集器用于采集监控区域的隐患排查原始信息；
所述监控区域为水利设施中工作人员难以或者不方便到达的区域；
所述隐患排查原始信息包括温度、湿度、图像信息等；
确诊单元，包括无人机与无人机上携带的高清摄像头，工作时通过无人机携带高清摄像头至对应区域或位置后，通过高清摄像头采集对应的区域或者位置的高清图像信息，并将其传输至控制中心；
定位单元，用于对确诊单元进行定位，实时获取确诊单元的位置信息，并将其传输至控制中心；
信号传输单元，用于将信号采集单元采集的隐患排查原始信息以及确诊单元采集的高清图像信息传输至控制器；
审核单元，用于对可能存在异常的监控区域的隐患排查原始信息进行审核，确定各对应的监控区域是否真实存在异常；
具体的，在本发明的一个实施例中，审核单元通过将各可能存在异常的监控区域的隐患排查原始信息发送至审核人员的终端设备上，审核人员根据隐患排查原始信息对对应监控区域是否存在异常进行判断；
导航单元，用于根据确诊单元的位置与对应监控区域的位置进行路线规划，获取确诊单元前往监控区域的规划路线；
控制中心，用于按照一定顺序将可能存在隐患的监控区域内的隐患排查原始信息传输至审核单元进行审核，并根据审核结果调动确诊单元获取对应区域的高清图像信息，以方便工作人员进行准确的排查；
通过上述的基于无人机的水利设施隐患排查系统进行水利设施隐患排查的方法包括如下步骤：
S1、确定隐患位置；
通过信息采集单元采集各监控区域的隐患排查原始信息，并将所采集的隐患排查原始信息通过信号传输单元传输至控制中心；
控制中心对信息采集单元输入的隐患排查原始信息进行分析处理后获取可能存在隐患的监控区域，并将可能存在隐患的监控区域标记为待检区域；
具体的，对信息采集单元输入的隐患排查原始信息进行分析处理以获取待检区域的方法为：
通过信息采集器采集对应的监控区域的对应隐患排查原始信息；
判断各监控区域对应的响应条件是否触发；
对于一个监控区域，若在预设的t1时间内，其对应的响应条件触发的时间大于等于预设值t2，则认为对应的监控区域为待检区域；
其中t1≥t2；
其中响应条件为各监控区域预设的能够反应对应监控区域存在异常的条件，如温度大于或小于某一预设阈值、湿度大于或者小于某一预设阈值，水利设施的表面出现异物、水利设施内对应位置没有防护，水利设施的对应区域出现变形等；
所述信息采集单元可以为对应的温度传感器、湿度传感器、监控范围较大的摄像头等；
S2、根据公式计算得到各待检区域对应的待检值G；
其中α1、α2与α3均为预设系数；
对于一个待检区域，获取其在过去的预设t3时间内的人员活动热度r，r用于表示在过去的一段时间内，待检区域对应的一定范围内人员活动的热度；
获取待检区域对应的异常聚合系数g；
获取待检区域对应的异常波动系数e；
获取待检区域对应的异占系数γ，所述异占系数γ为预设值，其根据各待检区域对应的响应条件对安全生产的影响的大小进行设定，且影响越大，待检区域对应的异占系数γ越大；
其中待检区域在过去的预设t3时间内的人员活动热度r的计算方法为：
将以待检区域为中心，半径为预设值R1的圆形范围标记为相关联区域；
在过去的预设t3时间内，每隔预设时间t5获取相关联区域内的活动人数rs；
计算所得到的若干个活动人数rs值的平均值r，将r标记为待检区域在过去的预设t3时间内的人员活动热度r；
具体的，可以通过摄像头监控相关联区域内的活动人数，还可以通过视频识别技术对经过相关联区域内的人数进行统计；
所述待检区域对应的异常波动系数e的计算方法为：
在监控区域内的响应条件触发后，对于数值类的如温度、湿度等参数，获取实时参数与对应预设阈值之间的差值ec，将ec与对应预设阈值之比标记为异常波动系数e；
对于通过图像信息，则将存在异常的区域占对应画面区域的面积之比标记为异常波动系数e；
所述待检区域对应的异常聚合系数g的计算方法为：
g为以待检区域为中心，半径为预设值R2的范围内，在过去的预设时间t4内确定存在隐患的次数；
S3、根据待检值G从大到小的顺序将各待检区域对应的隐患排查原始信息传输至审核单元，若审核单元审核认为待检区域无隐患，则不进行后续处理，若审核单元审核认为待检区域可能存在隐患或确定存在隐患，则进入步骤S4；
通过对待检值G较大的待检区域进行优先审核，能够及时的发现可能存在的问题与故障，并及时进行后续的反应，避免隐患的存在造成的安全风险的进一步扩大，提升了水利设施运维的安全性，降低隐患的出现对水利设施正常安全运行的干扰；
S4、确定采集清晰影响信息的确诊单元；
将在步骤S3中确定可能存在隐患或确定存在隐患的待检区域按照待检值G从大到小的顺序依次进行确诊单元的分配；
对于一个待检区域，获取各可选用的确诊单元的位置信息，导航单元根据定位单元获取的各确诊单元的位置信息与待检区域的位置得到各确诊单元前往待检区域的规划路线，从而获取各确诊单元前往待检区域的运动距离a；
获取各确诊单元对应规划路线的行动热度r1，其用于表示对应规划路线在过去的一段时间内人员活动的热度；
获取各确诊单元中无人机的使用时间T，其中使用时间是指无人机的飞行时长；
获取各确诊单元中无人机的故障次数b；
根据公式计算得到对于一个待检验区域，各可选用的确诊单元对应的标定值B；
其中β1、β2、μ1、μ2均为预设系数；
在本发明的一个实施例中，各确诊单元对应规划路线的所述行动热度r1的计算方法为：
获取规划路线范围内包括的监控摄像头，获取各监控摄像头对应监控范围内在过去预设t3时间内的人员活动热度r；
计算规划路线范围内各监控摄像头对应的人员活动热度r之和rz，r1满足r1＝rz/z，其中z为规划路线范围内对应的监控摄像头的数量；
S5、将标定值B最小的确诊单元作为对应待检验区域的标定确诊单元；
控制中心向对应的标定确诊单元输入启动信息、对应待检验区域的位置信息以及规划路线信息，标定确诊单元前往对应待检验区域进行图像信息的采集；
将标定确诊单元所采集的图像信息发送至对应工作人员的终端设备，工作人员通过图像信息对对应待检验区域的隐患进行排查确认。
通过无人机携带高清摄像头进行高清图像信息的采集，有利于工作人员对待检验区域进行进一步的查验分析，同时无需工作人员前往现场进行核查，一方面提升了排查效率，另一方面降低了隐患排查过程中的风险；
本发明根据各可能存在隐患的位置安排检查顺序，优先对若存在隐患，对水利设施的安全以及内部工作人员的安全影响更大的区域进行审核，这样能够在影响较大的隐患出现后及时的进行审核确认处理，从而降低隐患出现造成的经济损失与安全影响，另外通过合理安排确诊单元进行高清图像信息的采集，能够合理的安排确诊单元资源，降低确诊单元过程中对工作人员正常工作的影响，还能够提升确诊单元资源的利用效率。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.基于无人机的水利设施隐患排查系统，其特征在于，包括：
信息采集单元，包括若干个分布设置在水利设施中的信息采集器，信息采集器用于采集监控区域的隐患排查原始信息；
确诊单元，包括无人机与无人机上携带的高清摄像头；
定位单元，用于对确诊单元进行定位，实时获取确诊单元的位置信息，并将其传输至控制中心；
信号传输单元，用于将信号采集单元采集的隐患排查原始信息以及确诊单元采集的高清图像信息传输至控制器；
审核单元，用于对可能存在异常的监控区域的隐患排查原始信息进行审核，确定各对应的监控区域是否真实存在异常；
导航单元，用于根据确诊单元的位置与对应监控区域的位置进行路线规划，获取确诊单元前往监控区域的规划路线；
控制中心，用于按照一定顺序将可能存在隐患的监控区域内的隐患排查原始信息传输至审核单元进行审核，并根据审核结果调动确诊单元获取对应区域的高清图像信息；
通过该系统进行水利设施隐患排查的方法包括如下步骤：
S1、确定可能存在隐患的监控区域，并将可能存在隐患的监控区域标记为待检区域；
S2、根据公式计算得到各待检区域对应的待检值G；
其中α1、α2与α3均为预设系数；
对于一个待检区域，获取其在过去的预设t3时间内的人员活动热度r；
获取待检区域对应的异常聚合系数g；
获取待检区域对应的异常波动系数e；
获取待检区域对应的异占系数γ，所述异占系数γ为预设值，其根据各待检区域对应的响应条件对安全生产的影响的大小进行设定，且影响越大，待检区域对应的异占系数γ越大；
S3、根据待检值G从大到小的顺序将各待检区域对应的隐患排查原始信息传输至审核单元，若审核单元审核认为待检区域无隐患，则不进行后续处理，若审核单元审核认为待检区域可能存在隐患或确定存在隐患，则进入步骤S4；
S4、通过确诊单元获取可能存在隐患或确定存在隐患的待检区域的图像信息；
将确诊单元所采集的图像信息发送至对应工作人员的终端设备；
所述待检区域对应的异常波动系数e的计算方法为：
在监控区域内的响应条件触发后，获取实时参数与对应预设阈值之间的差值ec，将ec与对应预设阈值之比标记为异常波动系数e；
对于通过图像信息，则将存在异常的区域占对应画面区域的面积之比标记为异常波动系数e；
待检区域在过去的预设t3时间内的所述人员活动热度r的计算方法为：
将以待检区域为中心，半径为预设值R1的圆形范围标记为相关联区域；
在过去的预设t3时间内，每隔预设时间t5获取相关联区域内的活动人数rs；
计算所得到的若干个活动人数rs值的平均值r，将r标记为待检区域在过去的预设t3时间内的人员活动热度r；
所述待检区域对应的异常聚合系数g为以待检区域为中心，半径为预设值R2的范围内，在过去的预设时间t4内确定存在隐患的次数。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的水利设施隐患排查系统，其特征在于，步骤S4中还需要确定用于采集对应待检区域图像信息的确诊单元，包括如下步骤：
将在步骤S3中确定可能存在隐患或确定存在隐患的待检区域按照待检值G从大到小的顺序依次进行确诊单元的分配；
对于一个待检区域，获取各确诊单元前往待检区域的运动距离a；
获取各确诊单元对应规划路线的行动热度r1；
获取各确诊单元中无人机的使用时间T；
获取各确诊单元中无人机的故障次数b；
根据公式计算得到对于一个待检验区域，各可选用的确诊单元对应的标定值B；
其中β1、β2、μ1、μ2均为预设系数；
将标定值B最小的确诊单元作为对应待检验区域的标定确诊单元；
控制中心向对应的标定确诊单元输入启动信息、对应待检验区域的位置信息以及规划路线信息，标定确诊单元前往对应待检验区域进行图像信息的采集；
所述行动热度r1的计算方法为：
获取规划路线范围内包括的监控摄像头，获取各监控摄像头对应监控范围内在过去预设t3时间内的人员活动热度r；
计算规划路线范围内各监控摄像头对应的人员活动热度r之和rz，r1满足r1＝rz/z，其中z为规划路线范围内对应的监控摄像头的数量。
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