地下综合管廊巡检系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地下综合管廊巡检系统，包括无人机飞行平台、飞行控制器、RGB‑D相机和激光雷达避障传感器；RGB‑D相机采集综合管廊的视觉点云数据；激光雷达避障传感器采集综合管廊的环境障碍数据；获取的视觉点云数据和环境障碍数据传输至飞行控制器；飞行控制器综合分析视觉点云数据和环境障碍数据，并根据分析结果生成巡检飞行地图；无人机飞行平台根据巡检飞行地图的导引实现自主避障巡航和定点悬停的导引自动巡检综合管廊。本发明专利技术的无人机飞行平台搭载信息采集部件实时采集地下综合管廊内的环境指标数据，以此取代人工高效、高质量完成管廊巡检、巡查，可靠性高、稳定性好，克服现有履带式行走巡检机器人或轨道式行走机器人的高成本、难批量投入市场的缺陷。

Patrol Inspection System for Underground Integrated Pipeline Gallery

【技术实现步骤摘要】
地下综合管廊巡检系统
本专利技术涉及智能管廊设备
，具体涉及一种地下综合管廊巡检系统。
技术介绍
综合管廊(日本称“共同沟”)，就是地下城市管道综合走廊。在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、设计、建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。经过漫长的摸索，我国相继建设了大批地下管廊工程。截至2015年底，我国已建和在建的管廊长度为1600km；在国家为了提振经济发展速度、加快供给侧改革的政策鼓励下，2016年完成开工建设2005km，2017年完成开工建设2006km；按照当前的发展规划，此后每年均以2000km左右的规模发展，最终将超过10000km的规模，我国将成为名副其实的城市综合地下管廊的超级大国。由于我国综合管廊的高速发展，日常的巡检和维护难度大，且目前大多由人工执行。管廊人工巡检，对运行设备进行感观的简单的定性判断，主要通过看、触、听、嗅等感官去实现的，主要包括对设备外部损伤、锈蚀、冒烟、着火、异味、异常声音等巡视，以个人判断标准为主，主观差异大，效率低下，对劳动力和运营经费需求都非常大，最重要的是维护人员的生命安全不能得到保障。针对上述问题，一些公司提出了并开发出了一些履带式行走的巡检机器人或轨道式行走机器人，但是此方法的成本高，该机器人的移动能力和避障能力尚存在一定的问题，所以该机器人仅能在优化后的场景进行模拟运行，很难投入市场大批量的生产与应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种地下综合管廊巡检系统，实现地下综合管廊的自动化智能巡检。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种地下综合管廊巡检系统，包括无人机飞行平台、飞行控制器和信息采集部件；所述信息采集部件和飞行控制器均安装在无人机飞行平台上，所述无人机平台搭载飞行控制器和信息采集部件在综合管廊内飞行；所述信息采集部件有线连接飞行控制器；所述信息采集部件包括RGB-D相机、激光雷达避障传感器，所述RGB-D相机用以采集综合管廊的视觉点云数据；所述激光雷达避障传感器用以扫描采集综合管廊的环境障碍数据；获取的视觉点云数据和环境障碍数据传输至所述飞行控制器；所述飞行控制器综合分析视觉点云数据和环境障碍数据，并根据分析结果生成巡检飞行地图；所述无人机飞行平台根据巡检飞行地图的导引实现自主避障巡航和定点悬停；所述飞行控制器生成巡检飞行地图的步骤包括，第一阶段：所述飞行控制器基于视觉SLAM算法分析视觉点云数据和环境障碍数据，获取无人机飞行平台的实时定位信息和综合管廊的环境特征信息，并根据获取的实时定位信息和地图特征信息构建综合管廊的环境特征地图；第二阶段：通过匹配所述环境特征地图和综合管廊的实际环境地图，在所述环境特征地图上标注飞行起点、飞行终点、悬停点，并根据航迹规划生成巡检飞行地图；所述悬停点包括管廊内需要巡检的位置；所述无人机飞行平台根据巡检飞行地图的导引自动巡检综合管廊。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述信息采集部件还包括环境指标传感器组和摄像头；所述环境指标传感器组用以采集巡检过程中综合管廊内的各个环境指标；所述摄像头用以采集巡检过程中综合管廊内的视频数据和表盘图像数据；获取的环境指标、视频数据和表盘图像数据传输至所述飞行控制器。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述环境指标传感器组包括但不限于湿度传感器、温度传感器、烟雾传感器、液位传感器、甲烷浓度传感器、硫化氢浓度传感器、光线传感器中的一种或者多种的组合。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括其还包括远程监控中心，所述飞行控制器通过无线传输模块与远程监控中心连接；所述飞行控制器将信息采集部件采集的数据无线传输至远程监控中心。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述飞行控制器包括飞行控制模块、无线传输模块、传感器信息编码模块和视频编码模块；所述飞行控制模块用以生成巡检飞行地图，并导引所述无人机平台自主避障巡航和定点悬停；其还用以控制所述信息采集部件的工作状态；所述传感器信息编码模块用以对环境指标传感器模组采集的环境指标数据进行编码；所述视频编码模块用以对摄像头采集的视频数据和表盘图像数据进行编码；编码后环境指标数据、视频数据和表盘图像数据经所述无线传输模块传输至远程监控中心。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述远程监控中心接收表盘图像数据，基于图像识别技术处理表盘图像数据，获取并登记综合管廊内各个表盘的当前数据。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述远程监控中心接收环境指标数据，通过与预先设置的环境指标阈值比对，判断综合管廊内的异常情况，所述异常情况包括烟雾超标、温湿度超标、液位超标、甲烷浓度超标、硫化氢浓度超标中的一种或者几种的组合，并在异常情况下启动报警器。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述远程监控中心接收视频数据，基于大数据及深度学习算法分析视频数据，判断综合管廊内的异常情况，所述异常情况包括塌陷、灌水、火灾、人类活动中的一种或者几种的组合，并在异常情况下启动报警器。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述远程监控中心接收并存储所述巡检飞行地图，在判断为异常情况时更新巡检飞行地图，所述无人机飞行平台在更新后的巡检飞行地图的导引下再次进入当前发生异常情况区域的悬停点。本专利技术一个较佳实施例中，进一步包括所述飞行控制器还包括无线充电模块；所述无线充电模块基于磁耦合谐振式无线充电技术给所述无人机飞行平台充电。本专利技术的有益效果：其一、本专利技术的地下综合管廊巡检系统，取代人工完成管廊巡检、巡查，实现地下综合管廊的自动化智能巡检。其二、本专利技术的无人机飞行平台在地下综合管廊内能够自主避障巡航和定点悬停，通过其搭载的信息采集部件实时采集地下综合管廊内的环境指标数据，以此取代人工高效、高质量完成管廊巡检、巡查，可靠性高、稳定性好，克服现有履带式行走巡检机器人或轨道式行走机器人的高成本、难批量投入市场的缺陷。附图说明图1是本专利技术优选实施例中地下综合管廊巡检系统的结构示意图。2-无人机飞行平台，4-飞行控制器，6-激光雷达避障传感器，8-RGB-D相机，10-远程监控中心，12-摄像头，14-环境指标传感器组。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。参照图1所示，本实施例公开一种地下综合管廊巡检系统，包括无人机飞行平台2、飞行控制器4、信息采集部件和远程监控中心10。该无人机飞行平台为现有一些公司研发的支持二次开发的无人机装置或者自主研发的无人机。该信息采集部件包括RGB-D相机8、激光雷达避障传感器6、环境指标传感器组14和摄像头12。该飞行控制器4和各个信息采集部件均固定安装在无人机飞行平台上，上述无人机平台2搭载飞行控制器4和信息采集部件在综合管廊内飞行；各个信息采集部件均通过有线连接的方式连接飞行控制器4，上述飞行控制器4无线连接远程监控中心10，该飞行控制器4将信息采集部件采集的数据无线传输至远程监控中心10。上述RGB-D相机8用以采集综合管廊的视觉点云数据；上述激光雷达避障传感器6用以扫描采集综合管廊的环境障碍数据；获取的视觉点云数据和环境障碍数据传输至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下综合管廊巡检系统，其特征在于：包括无人机飞行平台、飞行控制器和信息采集部件；所述信息采集部件和飞行控制器均安装在无人机飞行平台上，所述无人机平台搭载飞行控制器和信息采集部件在综合管廊内飞行；所述信息采集部件有线连接飞行控制器；所述信息采集部件包括RGB‑D相机、激光雷达避障传感器，所述RGB‑D相机用以采集综合管廊的视觉点云数据；所述激光雷达避障传感器用以扫描采集综合管廊的环境障碍数据；获取的视觉点云数据和环境障碍数据传输至所述飞行控制器；所述飞行控制器综合分析视觉点云数据和环境障碍数据，并根据分析结果生成巡检飞行地图；所述无人机飞行平台根据巡检飞行地图的导引实现自主避障巡航和定点悬停；所述飞行控制器生成巡检飞行地图的步骤包括，第一阶段：所述飞行控制器基于视觉SLAM算法分析视觉点云数据和环境障碍数据，获取无人机飞行平台的实时定位信息和综合管廊的环境特征信息，并根据获取的实时定位信息和地图特征信息构建综合管廊的环境特征地图；第二阶段：通过匹配所述环境特征地图和综合管廊的实际环境地图，在所述环境特征地图上标注飞行起点、飞行终点、悬停点，并根据航迹规划生成巡检飞行地图；所述悬停点包括管廊内需要巡检的位置；所述无人机飞行平台根据巡检飞行地图的导引自动巡检综合管廊。...

【技术特征摘要】
1.一种地下综合管廊巡检系统，其特征在于：包括无人机飞行平台、飞行控制器和信息采集部件；所述信息采集部件和飞行控制器均安装在无人机飞行平台上，所述无人机平台搭载飞行控制器和信息采集部件在综合管廊内飞行；所述信息采集部件有线连接飞行控制器；所述信息采集部件包括RGB-D相机、激光雷达避障传感器，所述RGB-D相机用以采集综合管廊的视觉点云数据；所述激光雷达避障传感器用以扫描采集综合管廊的环境障碍数据；获取的视觉点云数据和环境障碍数据传输至所述飞行控制器；所述飞行控制器综合分析视觉点云数据和环境障碍数据，并根据分析结果生成巡检飞行地图；所述无人机飞行平台根据巡检飞行地图的导引实现自主避障巡航和定点悬停；所述飞行控制器生成巡检飞行地图的步骤包括，第一阶段：所述飞行控制器基于视觉SLAM算法分析视觉点云数据和环境障碍数据，获取无人机飞行平台的实时定位信息和综合管廊的环境特征信息，并根据获取的实时定位信息和地图特征信息构建综合管廊的环境特征地图；第二阶段：通过匹配所述环境特征地图和综合管廊的实际环境地图，在所述环境特征地图上标注飞行起点、飞行终点、悬停点，并根据航迹规划生成巡检飞行地图；所述悬停点包括管廊内需要巡检的位置；所述无人机飞行平台根据巡检飞行地图的导引自动巡检综合管廊。2.如权利要求1所述的地下综合管廊巡检系统，其特征在于：所述信息采集部件还包括环境指标传感器组和摄像头；所述环境指标传感器组用以采集巡检过程中综合管廊内的各个环境指标；所述摄像头用以采集巡检过程中综合管廊内的视频数据和表盘图像数据；获取的环境指标、视频数据和表盘图像数据传输至所述飞行控制器。3.如权利要求2所述的地下综合管廊巡检系统，其特征在于：所述环境指标传感器组包括但不限于湿度传感器、温度传感器、烟雾传感器、液位传感器、甲烷浓度传感器、硫化氢浓度传感器、光线传感器中的一种或者多种的组合。4.如权利要求1所述的地下综合管廊巡检系统，其特征在于：其还包括远程监控中心，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁业丰，刘智雄，金鑫，魏敏华，徐瑞飞，朱梓渊，林安迪，匡绍龙，武帅，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32