基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及系统技术方案

技术编号:39901789 阅读:7 留言:0更新日期:2023-12-30 13:16
本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
基于遥控机器人的城市排水管道的评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及城市管理
,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


技术介绍

[0002]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

[0003]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


技术实现思路

[0004]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

[0005]为达到以上目的,本专利技术采用的技术方案为: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

[0006]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

[0007]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

[0008]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

[0009]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

[0010]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

[0011]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

[0012]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本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
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
。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

【专利技术属性】
技术研发人员:王标姜浩
申请(专利权)人:南京如昼信息科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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