基于机器人视觉识别的隧道结构健康智能识别系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了基于机器人视觉识别的隧道结构健康智能识别系统和方法，系统包括：机器人运行模块、物联传感模块和智能处理显示模块；机器人运行模块包括设置轨道子系统、行进子系统、动力子系统、通讯子系统和定位子系统；物联传感模块包括设置在建筑结构内的监测点处的数据采集子系统、图像采集子系统、设备检测子系统和数据传输子系统；智能处理显示模块包括区块链网络系统和部署在区块链网络系统中的健康监测智能合约；智能处理显示模块用于对数据进行处理、分析，并生成预警信息。本发明专利技术采用智能机器人巡检结合区块链网络处理分析数据的方式，极大地节省了人力物力，有助于监测工作的完成。

Intelligent recognition system and method of tunnel structure health based on robot vision recognition

【技术实现步骤摘要】
基于机器人视觉识别的隧道结构健康智能识别系统和方法
本专利技术涉及建筑结构损伤识别的
，更具体地，涉及基于机器人视觉识别的隧道结构健康智能识别系统和方法。
技术介绍
建筑物如桥梁、隧道等，在使用过程中往往会产生衬砌裂损、衬砌腐蚀、隧道冻害、震害、火灾、洞内通风不良和照明质量不高等危害，这些危害不仅常常导致隧道内事故的发生，还对隧道的安全、舒适、正常运营产生了巨大影响和威胁。目前，建筑结构的运行维护还只停留在以人工静态检查为主的阶段。工作环境较为艰苦，速度慢、效率低、占用线路时间长，加上有些问题靠人工无法快速识别判断等因素使得人工维护成为制约机电设备运行时效性的一大重点和难点。此外，人工检测需由具备相关专业知识及受过严格培训的工程师来完成，相较主要依托维护人员个人经验，获得的数据也往往缺乏准确性和客观性随着感知、计算、控制等技术的迭代升级和图像识别、自然语音处理、深度认知学习等人工智能技术在机器人领域的深入应用，机器人领域的服务化趋势日益显著。如今机器人在各行各业的广泛应用，给交通问题的解决带来了希望和曙光，通过“机器换人”的思潮，机器人在交通领域展现出独特价值。若能将集多种前沿科技于一身的机器人应用在高速公路行业，必定能大大提升高速公路行业的整体运营效率和服务水平。因此，现有技术中亟需能够采用“机器换人”的方式来对桥梁、隧道等建筑结构漏水、塌陷、裂纹等损伤进行识别和预警的技术方案。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了利用机器人的智能感知功能来实现由机器人对桥梁、隧道等建筑结构的漏水、塌陷、裂纹进行智能识别和预警的基于机器人视觉识别的隧道结构健康智能识别系统和方法。为实现上述目的，本专利技术通过下述技术方案予以实现：基于机器人视觉识别的隧道结构健康智能识别系统，由系统本体构成，其特征是，所述系统本体包括：机器人运行模块、物联传感模块和智能处理显示模块，所述机器人运行模块包括设置轨道子系统、行进子系统、动力子系统、通讯子系统和定位子系统；所述轨道子系统包括设置在建筑结构内的巡检轨道；所述行进子系统包括沿所述巡检轨道行进的机器人；所述动力子系统包括为所述机器人提供动力的动力装置；所述通讯子系统包括设置在所述机器人上的无线通讯装置；所述定位子系统包括设置在所述机器人上的GPS定位系统；所述物联传感模块包括设置在建筑结构内的监测点处的数据采集子系统、图像采集子系统、设备检测子系统和数据传输子系统；所述数据采集子系统包括设置在所述机器人上的传感器；所述图像采集子系统包括设置在所述机器人上的数字摄像头；所述设备检测子系统包括设置在所述机器人上的用于检测隧道内风机是否正常运转的风速风向检测仪；所述数据传输子系统用于将所述传感器、所述数字摄像头和所述设备检测子系统上传的数据进行集中存储，并进行预处理，然后传输到智能处理显示模块；所述智能处理显示模块包括区块链网络系统和部署在所述区块链网络系统中的健康监测智能合约，所述区块链网络系统由多个彼此互相连接的节点组成；所述智能处理显示模块用于对数据进行处理、分析，判断建筑结构的性能，并生成预警信息。所述数据传输子系统包括本地网关，所述本地网关分别与所述传感器、所述数字摄像头、所述设备检测子系统、所述机器人运行模块以及所述智能处理显示模块无线连接；所述本地网关用于将传感器、数字摄像头和所述设备检测子系统采集的数据通过无线传输装置上传至智能处理显示模块。所述传感器包括位移传感器、加速度传感器、温度传感器、湿度传感器和应力应变传感器，所述设备检测子系统包括设置在所述机器人上的用于检测隧道内风机是否正常运转的风速风向检测仪。所述机器人沿所述巡检轨道行进的速度为1-4m/s。所述节点为计算机。所述动力装置为电池或电机。本专利技术还包含如下的技术方案：基于机器人视觉识别的隧道结构健康智能识别方法，包括以下步骤：(一)动力子系统为机器人提供动力，使机器人沿巡检轨道行进，通过机器人上的无线通讯装置和GPS定位系统实时定位机器人的位置；(二)当机器人行进到巡检轨道上预设的监测点时，启动物联传感模块，将传感器、数字摄像头和所述设备检测子系统采集的数据，通过无线传输装置上传至数据传输子系统，数据传输子系统将原始数据进行集中存储，并进行预处理，然后通过无线传输装置传输到智能处理显示模块；(三)通过节点上的客户端触发部署在区块链网络系统中的健康监测智能合约，数据进行处理、分析，判断建筑结构的安全状况，并生成预警信息。所述数据传输子系统包括本地网关，所述本地网关分别与所述传感器、所述数字摄像头、所述设备检测子系统、所述机器人运行模块以及所述智能处理显示模块无线连接；在步骤(二)中，所述本地网关将传感器、数字摄像头和所述设备检测子系统采集的数据通过无线传输装置上传至智能处理显示模块。所述传感器包括位移传感器、加速度传感器、温度传感器、湿度传感器和应力应变传感器。所述机器人沿所述巡检轨道行进的速度为1-4m/s。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：1)漏水、塌陷、裂纹等事关桥梁、隧道等建筑物的安全，采用智能机器人巡检结合区块链网络处理分析数据的方式，极大地节省了人力物力，有助于监测工作的完成。2)在机器人上安装多种传感器和数字摄像头来监控建筑结构的漏水、塌陷、裂纹，并控制机器人沿巡检轨道行进，可以有效的提高巡检的频率和巡检精度。附图说明图1是基本专利技术的系统图。具体实施方式如图1所示的基于机器人视觉识别的隧道结构健康智能识别系统，由系统本体构成，系统本体包括：机器人运行模块、物联传感模块和智能处理显示模块。机器人运行模块包括设置轨道子系统、行进子系统、动力子系统、通讯子系统和定位子系统。轨道子系统包括设置在建筑结构内的巡检轨道；行进子系统包括沿巡检轨道行进的机器人；动力子系统包括为机器人提供动力的动力装置，动力装置可以采用机器人内置的电池或与机器人相连接的电机；通讯子系统包括设置在机器人上的无线通讯装置；定位子系统包括设置在机器人上的GPS定位系统。物联传感模块包括设置在建筑结构内的监测点处的数据采集子系统、图像采集子系统、设备检测子系统和数据传输子系统。数据采集子系统包括设置在机器人上的传感器；图像采集子系统包括设置在机器人上的数字摄像头；所述设备检测子系统包括设置在所述机器人上的用于检测隧道内风机是否正常运转的风速风向检测仪；数据传输子系统用于将传感器、数字摄像头和设备检测子系统上传的数据进行集中存储，并进行预处理，然后传输到智能处理显示模块；数据传输子系统包括本地网关，本地网关分别与传感器、数字摄像头、设备检测子系统、机器人运行模块以及智能处理显示模块无线连接；本地网关用于将传感器和数字摄像头和设备检测子系统采集的数据，通过无线传输装置上传至智能处理显示模块。传感器包括位移传感器、加速度传感器、温度传感器、湿度传感器和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于机器人视觉识别的隧道结构健康智能识别系统，由系统本体构成，其特征是，所述系统本体包括：机器人运行模块、物联传感模块和智能处理显示模块，/n所述机器人运行模块包括设置轨道子系统、行进子系统、动力子系统、通讯子系统和定位子系统；/n所述轨道子系统包括设置在建筑结构内的巡检轨道；所述行进子系统包括沿所述巡检轨道行进的机器人；所述动力子系统包括为所述机器人提供动力的动力装置；所述通讯子系统包括设置在所述机器人上的无线通讯装置；所述定位子系统包括设置在所述机器人上的GPS定位系统；/n所述物联传感模块包括设置在建筑结构内的监测点处的数据采集子系统、图像采集子系统、设备检测子系统和数据传输子系统；/n所述数据采集子系统包括设置在所述机器人上的传感器；所述图像采集子系统包括设置在所述机器人上的数字摄像头；所述设备检测子系统包括设置在所述机器人上的用于检测隧道内风机是否正常运转的风速风向检测仪；所述数据传输子系统用于将所述传感器、所述数字摄像头和所述设备检测子系统上传的数据进行集中存储，并进行预处理，然后传输到智能处理显示模块；/n所述智能处理显示模块包括区块链网络系统和部署在所述区块链网络系统中的健康监测智能合约，所述区块链网络系统由多个彼此互相连接的节点组成；所述智能处理显示模块用于对数据进行处理、分析，判断建筑结构的性能，并生成预警信息。/n...

【技术特征摘要】
1.基于机器人视觉识别的隧道结构健康智能识别系统，由系统本体构成，其特征是，所述系统本体包括：机器人运行模块、物联传感模块和智能处理显示模块，
所述机器人运行模块包括设置轨道子系统、行进子系统、动力子系统、通讯子系统和定位子系统；
所述轨道子系统包括设置在建筑结构内的巡检轨道；所述行进子系统包括沿所述巡检轨道行进的机器人；所述动力子系统包括为所述机器人提供动力的动力装置；所述通讯子系统包括设置在所述机器人上的无线通讯装置；所述定位子系统包括设置在所述机器人上的GPS定位系统；
所述物联传感模块包括设置在建筑结构内的监测点处的数据采集子系统、图像采集子系统、设备检测子系统和数据传输子系统；
所述数据采集子系统包括设置在所述机器人上的传感器；所述图像采集子系统包括设置在所述机器人上的数字摄像头；所述设备检测子系统包括设置在所述机器人上的用于检测隧道内风机是否正常运转的风速风向检测仪；所述数据传输子系统用于将所述传感器、所述数字摄像头和所述设备检测子系统上传的数据进行集中存储，并进行预处理，然后传输到智能处理显示模块；
所述智能处理显示模块包括区块链网络系统和部署在所述区块链网络系统中的健康监测智能合约，所述区块链网络系统由多个彼此互相连接的节点组成；所述智能处理显示模块用于对数据进行处理、分析，判断建筑结构的性能，并生成预警信息。


2.根据权利要求1所述的基于机器人视觉识别的隧道结构健康智能识别系统，其特征是，
所述数据传输子系统包括本地网关，所述本地网关分别与所述传感器、所述数字摄像头、所述设备检测子系统、所述机器人运行模块以及所述智能处理显示模块无线连接；
所述本地网关用于将传感器、数字摄像头和所述设备检测子系统采集的数据通过无线传输装置上传至智能处理显示模块。


3.根据权利要求2所述的基于机器人视觉识别的隧道结构健康智能识别系统，其特征是，
所述传感器包括位移传感器、加速度传感器、温度传感器、湿度传感器和应力应变传感器。


4.根据权利要求1所述的基于机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杰，高喜峰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12