CN117291476B - 基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及系统 - Google Patents
基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117291476B CN117291476B CN202311586400.0A CN202311586400A CN117291476B CN 117291476 B CN117291476 B CN 117291476B CN 202311586400 A CN202311586400 A CN 202311586400A CN 117291476 B CN117291476 B CN 117291476B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- remote control
- layout
- pipeline
- control robot
- drainage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000013210 evaluation model Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 10
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 9
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000009933 burial Methods 0.000 claims description 4
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 claims description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 21
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
- G06Q10/06393—Score-carding, benchmarking or key performance indicator [KPI] analysis
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/20—Administration of product repair or maintenance
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
- G06Q50/26—Government or public services
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Economics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Marketing (AREA)
- Development Economics (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本发明公开了基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及系统，涉及城市管理技术领域，包括：建立城市排水管线仿真模型；确定每一条排水管线的重要等级；确定当前可用的遥控机器人的总布设数量；评估预测排水管线的故障风险；确定每一条排水管线的优先指标；构建遥控机器人布设评估模型；基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，通过遥控机器人布设评估模型确定合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案。本发明的优点在于：本方案通过对城市排水管线的遥控机器人布设进行综合评估，可有效的实现城市排水管道的运维工作的高效运行，进而保证城市排水管道的稳定运行，实现城市的可持续化发展。
Description
技术领域
本发明涉及城市管理技术领域，具体是涉及基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及系统。
背景技术
目前，城市排水管道运维主要依靠人工作业，存在作业难、作业量大、风险性高等问题。以机械代替人工作业的模式因为具有安全、高效的特点成为城市排水管道运维作业的发展趋势，利用机器人代替人工作业已成为排水管网运维管理的新趋势。在排水管道中使用的运维机器人已由传统的大型工业机器人发展成“小精尖”的特种机器人，能够适应复杂管况并完成任务。管道运维机器人可分为检测机器人与作业机器人：检测机器人指通过声学、光学设备或技术实现管道内部的信息采集及模型重建的机器人；作业机器人指清理管内淤积或完成管体缺陷修复及更换的机器人，这些机器人的协同配合可辅助排水管道的运维工作。
然而，现有技术中对于遥控机器人的运维管理缺乏合理性评估，在进行遥控机器人布设时，难以结合城市排水管道的数据进行综合化评估规划，导致遥控机器人难以最大化的保持运维效率，影响城市排水管道的运维工作的高效运行。
发明内容
为解决上述技术问题，提供基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及系统，本技术方案解决了上述的现有技术中的遥控机器人难以最大化的保持运维效率，影响城市排水管道的运维工作的高效运行的问题。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法，包括：
获取城市排水管线的线路数据，并基于城市排水管线的线路数据建立城市排水管线仿真模型；
基于城市排水管线的线路数据，确定每一条排水管线的重要等级；
确定当前可用的遥控机器人的总布设数量；
获取每一条排水管线的使用时长，并基于每一条排水管线的使用时长进行评估预测排水管线的故障风险；
基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，确定每一条排水管线的优先指标；
构建遥控机器人布设评估模型，所述遥控机器人布设评估模型以遥控机器人的布设方案作为输入，以遥控机器人的布设方案的合理性作为输出；
基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，通过遥控机器人布设评估模型确定合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案。
优选的，所述获取每一条排水管线的使用时长，并基于每一条排水管线的使用时长进行评估预测排水管线的故障风险具体包括：
确定当前评估的排水管线，记为待评估管线；
基于城市排水管线的历史运维数据，筛选出与待评估管线具有相同管线特征的若干条城市排水管线的历史运维数据，记为模型训练数据，所述管线特征至少包括排水管道管径、排水管道坡度和排水管道埋深；
基于模型训练数据，计算与待评估管线具有相同管线特征的若干条城市排水管线在不同使用时长下的故障频率平均值，作为待评估管线的标准故障频率；
以待评估管线的标准故障频率做纵坐标，以待评估管线的标准故障频率对应的使用时长作为横坐标，于平面指标坐标系中构建出待评估管线的标准故障频率－使用时长回归拟合曲线；
将待评估管线的使用时长代入待评估管线的标准故障频率－使用时长拟合曲线中，得到待评估管线的标准故障频率，记为待评估管线的故障风险。
优选的，所述基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，确定每一条排水管线的优先指标具体包括：
基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，通过优先指标计算公式计算每一条排水管线的优先指标；
其中，所述优先指标计算公式为： 式中，/>为第j条排水管线的优先指标，/>为城市中的排水管线总数，/>为第j条排水管线的故障风险，/>为第j条排水管线的重要等级。
优选的，所述构建遥控机器人布设评估模型具体包括：
获取城市中用于布设遥控机器人的若干个布设定位；
确定布设定位的作用辐射范围，并确定布设定位的作用辐射范围内的若干条排水管线；
构建机器人影响值－布设数量模型，所述机器人影响值－布设数量模型以布设定位布设的遥控机器人数量为输入，以布设定位的机器人影响值为输出；
基于布设定位的作用辐射范围内的若干条排水管线和布设点位的机器人影响值，构建遥控机器人布设评估模型；
所述遥控机器人布设评估模型为： 式中，/>为遥控机器人的布设方案的合理性，/>为布设定位总数，/>为机器人影响值－布设数量模型，/>为布设到第l个布设定位的遥控机器人数量，/>为第l个布设定位的作用辐射范围内的排水管线总数，/>为第l个布设定位的作用辐射范围内第i条排水管线优先指标，/>为第l个布设定位的作用辐射范围内第i条排水管线长度。
优选的，所述机器人影响值－布设数量模型的表达式为：
式中，/>为布设数量为x时的机器人影响值，/>为机器人影响基础值。
优选的，所述基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，通过遥控机器人布设评估模型确定遥控机器人的布设方案的合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案具体包括：
基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，构建布设方案限制条件；
生成若干个满足布设方案限制条件的遥控机器人的布设方案，；
将遥控机器人的布设方案中每个布设点的遥控机器人布设数量代入遥控机器人布设评估模型中，得到遥控机器人的布设方案的合理性；
筛选出合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案。
优选的，所述布设方案限制条件的数学表达式为：
式中，为当前可用的遥控机器人的总布设数量。
进一步的，提出一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估系统，用于实现如上述的基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法，包括：
可视化模块，所述可视化模块用于获取城市排水管线的线路数据，并基于城市排水管线的线路数据建立城市排水管线仿真模型；
重要级附加模块，所述重要级附加模块用于基于城市排水管线的线路数据，确定每一条排水管线的重要等级；
故障预测模块，所述故障预测模块用于获取每一条排水管线的使用时长，并基于每一条排水管线的使用时长进行评估预测排水管线的故障风险；
管线优先模块，所述管线优先模块与所述重要级附加模块和故障预测模块电性连接，所述管线优先模块用于基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，确定每一条排水管线的优先指标；
合理模型模块，所述合理模型模块与所述管线优先模块电性连接，所述合理模型模块用于构建遥控机器人布设评估模型；
评估规划模块，所述评估规划模块与所述合理模型模块电性连接，所述评估规划模块用于基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，通过遥控机器人布设评估模型确定合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案。
可选的，所述评估规划模块包括：
条件构建单元，所述条件构建单元用于基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，构建布设方案限制条件；
方案生成单元，所述方案生成单元用于生成若干个满足布设方案限制条件的遥控机器人的布设方案；
计算单元，所述计算单元用于将遥控机器人的布设方案中每个布设点的遥控机器人布设数量代入遥控机器人布设评估模型中，得到遥控机器人的布设方案的合理性；
筛选单元，所述筛选单元用于筛选出合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提出一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估方案，在进行排水管网中的遥控机器人运维管理时，结合排水管线的综合数据进行智能化的综合评估规划遥控机器人布设方案，保证遥控机器人在进行城市排水管道的运维工作时，可及时的发现并处理排水管线中突发的排水问题，可实现经济效益和风险效益的综合最大化，进而可有效的实现城市排水管道的运维工作的高效运行，进而保证城市排水管道的稳定运行，实现城市的可持续化发展。
附图说明
图1为本发明提出的基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法流程图；
图2为本发明中的评估预测排水管线的故障风险的方法流程图；
图3为本发明中的构建遥控机器人布设评估模型的方法流程图；
图4为本发明中的确定最优的遥控机器人方案的方法流程图；
图5为本发明提出的基于遥控机器人的城市排水管道的评估系统结构框图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
参照图1所示，一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法，包括：
获取城市排水管线的线路数据，并基于城市排水管线的线路数据建立城市排水管线仿真模型；
基于城市排水管线的线路数据，确定每一条排水管线的重要等级，重要等级由排水管线的属性决定，排水管线的接入支管越多，则说明排水管线在进行城市排水工作中的重要性越高，其重要等级越高；
确定当前可用的遥控机器人的总布设数量；
获取每一条排水管线的使用时长，并基于每一条排水管线的使用时长进行评估预测排水管线的故障风险；
基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，确定每一条排水管线的优先指标；
构建遥控机器人布设评估模型，遥控机器人布设评估模型以遥控机器人的布设方案作为输入，以遥控机器人的布设方案的合理性作为输出；
基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，通过遥控机器人布设评估模型确定合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案。
本方案在进行排水管网中的遥控机器人运维管理时，结合排水管线的综合数据进行智能化的综合评估规划遥控机器人布设方案，保证遥控机器人在进行城市排水管道的运维工作时，可及时的发现并处理排水管线中突发的排水问题，可实现经济效益和风险效益的综合最大化，进而可有效的实现城市排水管道的运维工作的高效运行.
参照图2所示，获取每一条排水管线的使用时长，并基于每一条排水管线的使用时长进行评估预测排水管线的故障风险具体包括：
确定当前评估的排水管线，记为待评估管线；
基于城市排水管线的历史运维数据，筛选出与待评估管线具有相同管线特征的若干条城市排水管线的历史运维数据，记为模型训练数据，管线特征至少包括排水管道管径、排水管道坡度和排水管道埋深；
基于模型训练数据，计算与待评估管线具有相同管线特征的若干条城市排水管线在不同使用时长下的故障频率平均值，作为待评估管线的标准故障频率；
以待评估管线的标准故障频率做纵坐标，以待评估管线的标准故障频率对应的使用时长作为横坐标，于平面指标坐标系中构建出待评估管线的标准故障频率－使用时长回归拟合曲线；
将待评估管线的使用时长代入待评估管线的标准故障频率－使用时长拟合曲线中，得到待评估管线的标准故障频率，记为待评估管线的故障风险。
可以理解的是，具有相同管线特征的排水管线通常具有相同的工作环境，因此，其在运行过程中可能出现的故障概率越大，基于此，本方案通过对具有相同管线特征在不同运行使用时长下的故障频率进行求取平均值，作为待评估管线的标准故障频率，并基于待评估管线的标准故障频率，构建待评估管线的标准故障频率－使用时长回归拟合曲线，进行预测待评估管线的故障风险，通过此方式可以有效的评估管线的健康状态，为后续确定遥控机器人的布设方案，提供数据支撑。
基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，确定每一条排水管线的优先指标具体包括：
基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，通过优先指标计算公式计算每一条排水管线的优先指标；
其中，优先指标计算公式为： 式中，/>为第j条排水管线的优先指标，/>为城市中的排水管线总数，/>为第j条排水管线的故障风险，/>为第j条排水管线的重要等级。
可以理解的是，管线的重要等级越高，在进行布设遥控机器人时，其优先级越高，管线的故障风险越高，对于遥控机器人的需求越高，因此本方案中通过将管线的重要等级和排水管线的故障风险进行归一化到同一量度级下再进行求和，得到排水管线的优先指标，该排水管线的优先指标可综合的反映排水管线对于遥控机器人的优先需求度，为后续确定遥控机器人的布设方案，提供数据支撑。
参照图3所示，构建遥控机器人布设评估模型具体包括：
获取城市中用于布设遥控机器人的若干个布设定位；
确定布设定位的作用辐射范围，并确定布设定位的作用辐射范围内的若干条排水管线；
构建机器人影响值－布设数量模型，机器人影响值－布设数量模型以布设定位布设的遥控机器人数量为输入，以布设定位的机器人影响值为输出；
基于布设定位的作用辐射范围内的若干条排水管线和布设点位的机器人影响值，构建遥控机器人布设评估模型；
遥控机器人布设评估模型为： 式中，/>为遥控机器人的布设方案的合理性，/>为布设定位总数，/>为机器人影响值－布设数量模型，为布设到第l个布设定位的遥控机器人数量，/>为第l个布设定位的作用辐射范围内的排水管线总数，/>为第l个布设定位的作用辐射范围内第i条排水管线优先指标，/>为第l个布设定位的作用辐射范围内第i条排水管线长度。
可以理解的是，遥控机器人本身存在电量限制，因此有着最大的可工作范围，该最大的可工作范围即为布设定位的作用辐射范围，通过确定作用辐射范围内的所有管线的优先指标和管线的长度乘积的总和作为布设点位的影响基础值，再通过累加每个布设点位的影响基础值与布设点位的机器人影响值乘积，得到最终的遥控机器人的布设方案的合理性，该合理性值充分的考虑了布设点位的辐射范围内的管线状态，可有效的使遥控机器人的布设方案贴合城市排水管线的实际状态。
机器人影响值－布设数量模型的表达式为：
式中，/>为布设数量为x时的机器人影响值，/>为机器人影响基础值。
可以理解的是，随着布设点位遥控机器人的数量增加，遥控机器人会存在数量过剩的问题，遥控机器人的数量相对于布设点位所带来的排水管线运维效率的提升越低，基于此，本方案构建机器人影响值－布设数量模型用于反映这种递减关系，来确定不同布设数量下，机器人对于排水管线运维效率带来的提升影响值。
参照图4所示，基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，通过遥控机器人布设评估模型确定遥控机器人的布设方案的合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案具体包括：
基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，构建布设方案限制条件；
生成若干个满足布设方案限制条件的遥控机器人的布设方案，；
将遥控机器人的布设方案中每个布设点的遥控机器人布设数量代入遥控机器人布设评估模型中，得到遥控机器人的布设方案的合理性；
筛选出合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案。
布设方案限制条件的数学表达式为： 式中，/>为当前可用的遥控机器人的总布设数量。
进一步的，参照图5所示，基于与上述基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法相同的发明构思，本方案还提出一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估系统，包括：
可视化模块，可视化模块用于获取城市排水管线的线路数据，并基于城市排水管线的线路数据建立城市排水管线仿真模型；
重要级附加模块，重要级附加模块用于基于城市排水管线的线路数据，确定每一条排水管线的重要等级；
故障预测模块，故障预测模块用于获取每一条排水管线的使用时长，并基于每一条排水管线的使用时长进行评估预测排水管线的故障风险；
管线优先模块，管线优先模块与重要级附加模块和故障预测模块电性连接，管线优先模块用于基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，确定每一条排水管线的优先指标；
合理模型模块，合理模型模块与管线优先模块电性连接，合理模型模块用于构建遥控机器人布设评估模型；
评估规划模块，评估规划模块与合理模型模块电性连接，评估规划模块用于基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，通过遥控机器人布设评估模型确定合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案。
评估规划模块包括：
条件构建单元，条件构建单元用于基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，构建布设方案限制条件；
方案生成单元，方案生成单元用于生成若干个满足布设方案限制条件的遥控机器人的布设方案；
计算单元，计算单元用于将遥控机器人的布设方案中每个布设点的遥控机器人布设数量代入遥控机器人布设评估模型中，得到遥控机器人的布设方案的合理性；
筛选单元，筛选单元用于筛选出合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案。
上述基于遥控机器人的城市排水管道的评估系统的使用过程为：
步骤一：可视化模块获取城市排水管线的线路数据，并基于城市排水管线的线路数据建立城市排水管线仿真模型；
步骤二：重要级附加模块基于城市排水管线的线路数据，确定每一条排水管线的重要等级；
步骤三：故障预测模块确定当前评估的排水管线，记为待评估管线；基于城市排水管线的历史运维数据，筛选出与待评估管线具有相同管线特征的若干条城市排水管线的历史运维数据，记为模型训练数据，管线特征至少包括排水管道管径、排水管道坡度和排水管道埋深；基于模型训练数据，计算与待评估管线具有相同管线特征的若干条城市排水管线在不同使用时长下的故障频率平均值，作为待评估管线的标准故障频率；以待评估管线的标准故障频率做纵坐标，以待评估管线的标准故障频率对应的使用时长作为横坐标，于平面指标坐标系中构建出待评估管线的标准故障频率－使用时长回归拟合曲线；将待评估管线的使用时长代入待评估管线的标准故障频率－使用时长拟合曲线中，得到待评估管线的标准故障频率，记为待评估管线的故障风险；
步骤四：管线优先模块基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，确定每一条排水管线的优先指标；
步骤五：合理模型模块构建遥控机器人布设评估模型；
步骤六：条件构建单元基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，构建布设方案限制条件；
步骤七：方案生成单元生成若干个满足布设方案限制条件的遥控机器人的布设方案；
步骤八：计算单元将遥控机器人的布设方案中每个布设点的遥控机器人布设数量代入遥控机器人布设评估模型中，得到遥控机器人的布设方案的合理性；
步骤九：筛选单元筛选出合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案，并通过可视化模块于城市排水管线仿真模型中以可视化形式展示最优的遥控机器人方案。
综上所述，本发明的优点在于：本方案通过对城市排水管线的遥控机器人布设进行综合评估，可有效的实现城市排水管道的运维工作的高效运行，进而保证城市排水管道的稳定运行，实现城市的可持续化发展。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法，其特征在于，包括：
获取城市排水管线的线路数据，并基于城市排水管线的线路数据建立城市排水管线仿真模型；
基于城市排水管线的线路数据，确定每一条排水管线的重要等级；
确定当前可用的遥控机器人的总布设数量；
获取每一条排水管线的使用时长，并基于每一条排水管线的使用时长进行评估预测排水管线的故障风险；
基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，确定每一条排水管线的优先指标；
构建遥控机器人布设评估模型，所述遥控机器人布设评估模型以遥控机器人的布设方案作为输入，以遥控机器人的布设方案的合理性作为输出；
基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，通过遥控机器人布设评估模型确定合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案；
所述构建遥控机器人布设评估模型具体包括：
获取城市中用于布设遥控机器人的若干个布设定位；
确定布设定位的作用辐射范围，并确定布设定位的作用辐射范围内的若干条排水管线；
构建机器人影响值－布设数量模型，所述机器人影响值－布设数量模型以布设定位布设的遥控机器人数量为输入，以布设定位的机器人影响值为输出；
基于布设定位的作用辐射范围内的若干条排水管线和布设点位的机器人影响值，构建遥控机器人布设评估模型；
所述遥控机器人布设评估模型为：
式中，/>为遥控机器人的布设方案的合理性，/>为布设定位总数，/>为机器人影响值－布设数量模型，/>为布设到第l个布设定位的遥控机器人数量，/>为第l个布设定位的作用辐射范围内的排水管线总数，/>为第l个布设定位的作用辐射范围内第i条排水管线优先指标，/>为第l个布设定位的作用辐射范围内第i条排水管线长度。
2.根据权利要求1所述的一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法，其特征在于，所述获取每一条排水管线的使用时长，并基于每一条排水管线的使用时长进行评估预测排水管线的故障风险具体包括：
确定当前评估的排水管线，记为待评估管线；
基于城市排水管线的历史运维数据，筛选出与待评估管线具有相同管线特征的若干条城市排水管线的历史运维数据，记为模型训练数据，所述管线特征至少包括排水管道管径、排水管道坡度和排水管道埋深；
基于模型训练数据，计算与待评估管线具有相同管线特征的若干条城市排水管线在不同使用时长下的故障频率平均值，作为待评估管线的标准故障频率；
以待评估管线的标准故障频率做纵坐标，以待评估管线的标准故障频率对应的使用时长作为横坐标，于平面指标坐标系中构建出待评估管线的标准故障频率－使用时长回归拟合曲线；
将待评估管线的使用时长代入待评估管线的标准故障频率－使用时长拟合曲线中，得到待评估管线的标准故障频率，记为待评估管线的故障风险。
3.根据权利要求2所述的一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法，其特征在于，所述基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，确定每一条排水管线的优先指标具体包括：
基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，通过优先指标计算公式计算每一条排水管线的优先指标；
其中，所述优先指标计算公式为：
式中，/>为第j条排水管线的优先指标，/>为城市中的排水管线总数，/>为第j条排水管线的故障风险，/>为第j条排水管线的重要等级。
4.根据权利要求3所述的一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法，其特征在于，所述机器人影响值－布设数量模型的表达式为：
式中，/>为布设数量为x时的机器人影响值，/>为机器人影响基础值。
5.根据权利要求4所述的一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法，其特征在于，所述基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，通过遥控机器人布设评估模型确定遥控机器人的布设方案的合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案具体包括：
基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，构建布设方案限制条件；
生成若干个满足布设方案限制条件的遥控机器人的布设方案，；
将遥控机器人的布设方案中每个布设点的遥控机器人布设数量代入遥控机器人布设评估模型中，得到遥控机器人的布设方案的合理性；
筛选出合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案。
6.根据权利要求5所述的一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法，其特征在于，所述布设方案限制条件的数学表达式为：
式中，/>为当前可用的遥控机器人的总布设数量。
7.一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-6任一项所述的基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法，包括：
可视化模块，所述可视化模块用于获取城市排水管线的线路数据，并基于城市排水管线的线路数据建立城市排水管线仿真模型；
重要级附加模块，所述重要级附加模块用于基于城市排水管线的线路数据，确定每一条排水管线的重要等级；
故障预测模块，所述故障预测模块用于获取每一条排水管线的使用时长，并基于每一条排水管线的使用时长进行评估预测排水管线的故障风险；
管线优先模块，所述管线优先模块与所述重要级附加模块和故障预测模块电性连接，所述管线优先模块用于基于每一条排水管线的故障风险和每一条排水管线的重要等级，确定每一条排水管线的优先指标；
合理模型模块，所述合理模型模块与所述管线优先模块电性连接，所述合理模型模块用于构建遥控机器人布设评估模型；
评估规划模块，所述评估规划模块与所述合理模型模块电性连接，所述评估规划模块用于基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，通过遥控机器人布设评估模型确定合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案。
8.根据权利要求7所述的一种基于遥控机器人的城市排水管道的评估系统，其特征在于，所述评估规划模块包括：
条件构建单元，所述条件构建单元用于基于当前可用的遥控机器人的总布设数量，构建布设方案限制条件；
方案生成单元，所述方案生成单元用于生成若干个满足布设方案限制条件的遥控机器人的布设方案；
计算单元，所述计算单元用于将遥控机器人的布设方案中每个布设点的遥控机器人布设数量代入遥控机器人布设评估模型中，得到遥控机器人的布设方案的合理性；
筛选单元，所述筛选单元用于筛选出合理性最大的遥控机器人的布设方案作为最优的遥控机器人方案。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311586400.0A CN117291476B (zh) | 2023-11-27 | 2023-11-27 | 基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311586400.0A CN117291476B (zh) | 2023-11-27 | 2023-11-27 | 基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117291476A CN117291476A (zh) | 2023-12-26 |
| CN117291476B true CN117291476B (zh) | 2024-02-13 |
Family
ID=89248438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311586400.0A Active CN117291476B (zh) | 2023-11-27 | 2023-11-27 | 基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117291476B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110864187A (zh) * | 2019-06-17 | 2020-03-06 | 北京建筑大学 | 一种管道探测蛇形机器人及其控制装置 |
| CN112034814A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-12-04 | 深圳中冶管廊建设投资有限公司 | 一种综合管廊作业机器人的检修方法、装置及系统 |
| CN112712033A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种城市排水管网汇水区自动划分方法 |
| CN113721631A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-11-30 | 汤恩智能科技(上海)有限公司 | 传感器数据处理方法、系统及可读存储介质 |
| CN114354755A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-15 | 中特检深燃安全技术服务(深圳)有限公司 | 一种城镇燃气聚乙烯管道的检测方法 |
| CN115648283A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-01-31 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种长臂展高柔性拆解机器人 |
| CN116490136A (zh) * | 2020-10-02 | 2023-07-25 | 西拉格国际有限公司 | 装置致动器活动的共享态势感知以将显示信息的某些方面优先化 |
| CN219527926U (zh) * | 2023-03-24 | 2023-08-15 | 刘逸睿 | 一种城市给排水管道清理机器人 |
| CN116777223A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-09-19 | 正元地理信息集团股份有限公司 | 一种城市地下管网安全综合风险评估方法及系统 |
| CN116880320A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-10-13 | 中山嘉明电力有限公司 | 一种热力管网调度监控方法及监控平台、装置、存储介质 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220080579A1 (en) * | 2020-09-14 | 2022-03-17 | Nutech Ventures | Robot for Pipe Navigation |
-
2023
- 2023-11-27 CN CN202311586400.0A patent/CN117291476B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110864187A (zh) * | 2019-06-17 | 2020-03-06 | 北京建筑大学 | 一种管道探测蛇形机器人及其控制装置 |
| CN112034814A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-12-04 | 深圳中冶管廊建设投资有限公司 | 一种综合管廊作业机器人的检修方法、装置及系统 |
| CN116490136A (zh) * | 2020-10-02 | 2023-07-25 | 西拉格国际有限公司 | 装置致动器活动的共享态势感知以将显示信息的某些方面优先化 |
| CN112712033A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种城市排水管网汇水区自动划分方法 |
| CN113721631A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-11-30 | 汤恩智能科技(上海)有限公司 | 传感器数据处理方法、系统及可读存储介质 |
| CN114354755A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-15 | 中特检深燃安全技术服务(深圳)有限公司 | 一种城镇燃气聚乙烯管道的检测方法 |
| CN115648283A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-01-31 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种长臂展高柔性拆解机器人 |
| CN219527926U (zh) * | 2023-03-24 | 2023-08-15 | 刘逸睿 | 一种城市给排水管道清理机器人 |
| CN116777223A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-09-19 | 正元地理信息集团股份有限公司 | 一种城市地下管网安全综合风险评估方法及系统 |
| CN116880320A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-10-13 | 中山嘉明电力有限公司 | 一种热力管网调度监控方法及监控平台、装置、存储介质 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| Advances in the Inspection of Unpiggable Pipelines;Mills, G.H. 等;《ROBOTICS》;第6卷(第4期);第1-13页 * |
| Research on Data Acquisition System of Pipeline Snake Robot;Wang Xiaozheng 等;《2022 34th Chinese Control and Decision Conference (CCDC)》;第2710-2715页 * |
| 关于城市供水管网水质影响因素研究;姜浩;《资源节约与环保》(第9期);第89页 * |
| 城镇排水管道状况评估协议与预测模型研究;杜预;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》(第7期);第C038-391页 * |
| 油气管道内部焊缝处理机器人的研究;肖玉瑛;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》(第1期);第I140-182页 * |
| 海底管道检测机器人设计与运动控制研究;王贞玉;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》(第8期);第I140-342页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117291476A (zh) | 2023-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102174994B (zh) | 城市供水管网事故爆管在线定位系统 | |
| CN115062478A (zh) | 基于数字孪生的动态车间生产排程调度方法、系统及介质 | |
| CN109948858B (zh) | 基于数据驱动的工况识别方法 | |
| CN101425686A (zh) | 电力系统在线安全稳定评估预想故障集自适应筛选方法 | |
| CN102509173B (zh) | 一种基于马尔科夫链的电力系统负荷准确预测方法 | |
| CN106447203A (zh) | 一种工业企业供配电网节能评估方法 | |
| CN112671831A (zh) | 一种面向大型集团公司数字化智能供热平台的多级应用系统 | |
| CN111461399A (zh) | 一种基于故障非线性离散分布的驻点坐标配置方法 | |
| CN103605326A (zh) | 一种实时在线能源监控管理系统与能源管理优化方法 | |
| CN115238959A (zh) | 一种面向用户侧能源综合利用的数字孪生系统和方法 | |
| Yilmaz | Real measure of a transmission line data with load fore-cast model for the future | |
| CN117291476B (zh) | 基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及系统 | |
| CN102592004B (zh) | 钢铁联合企业全工序能况在线分析诊断系统及方法 | |
| CN201730136U (zh) | 一种提供供水管网辅助调度数据的处理装置 | |
| CN117117983A (zh) | 一种结合配电网需求的火电厂调峰管理方法及系统 | |
| CN116468302A (zh) | 建筑园区能源结构评估方法、系统、电子设备及存储介质 | |
| CN111047108B (zh) | 一种基于最优组合模型的终端能源消费中电能占比预测方法 | |
| CN114154280A (zh) | 一种在线水力建模系统方法及系统 | |
| CN115877793A (zh) | 油田用能源管控系统及油田用能耗管控方法 | |
| CN115326245B (zh) | 一种基于bim云端渲染的锅炉管道应力监测系统 | |
| CN117874688B (zh) | 基于数字孪生的电力数字化异常识别方法及系统 | |
| CN116307304B (zh) | 混合储能配置信息生成方法、装置、设备及可读存储介质 | |
| CN111027017A (zh) | 一种配电网管理状态综合评价系统 | |
| CN117375004B (zh) | 一种海上风电建设用资源评估方法及系统 | |
| CN211478945U (zh) | 一种用于集团发电厂的水务监控系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |