城市地下管涵探测检测全地形机器人装置及三维建模方法与流程

本发明属于城市地下管涵探测检测，具体包括一种城市地下管涵探测检测全地形机器人装置及城市地下管涵的三维建模方法。

背景技术：

1、目前，地下管涵全地形机器人面临着通信与数据传输能力差、人工智能算法与图像处理能力不足、传感器对环境条件敏感等问题，具体表现为，在地下管涵环境中gps信号不可用，且无线通信信号衰减严重，导致地下管涵扫描全地形机器人与地面控制系统之间信息传递不畅，影响实时监控。现有扫描全地形机器人所采用的人工智能(ai)算法和图像处理技术尚不成熟，可能导致管涵的某些信息无法准确地提取和识别，传感器则会受到地下管涵的环境条件(如高湿度、低温、有污泥等)影响，导致测量数据不稳定或不准确。cn113721246a公开了一种可同时获得水上水下点云数据的三维建模方法，包括如下步骤：将无人船放置于水面，操作人员站立于岸边通过遥控器远程操控无人船在水面上行驶；在岸上架设电脑，电脑内装设数据处理单元；将三维激光扫描仪架设于无人船的上表面；将水下全景声呐架设于无人船的一侧侧壁外表面；三维激光扫描仪对水面以上的物体进行三维激光扫描，水下全景声呐对水面以下的物体进行扫描；操作人员通过数据处理单元对上传的水上点云数据和水下点云数据分析处理后进行三维建模。上述方案的缺陷是：该技术适用场景局限于河道湖泊等开放水域，不适用于地下管涵这种光线暗、磁场干扰强、突发状况多以及信号条件差的封闭空间，不能满足对于数据传输实时性、环境扫描结果准确性的要求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种城市地下管涵探测检测全地形机器人装置及三维建模方法，以解决现有技术中的不足。

2、为了达到上述目的，本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

3、一方面，提供一种城市地下管涵探测检测全地形机器人装置，包括：

4、行驶移动主体，具有远程行驶操控端；

5、传感器模块，设于所述行驶移动主体上，实时获取地下管涵信息；以及，

6、短距离通信网络，由若干定向传输通信设备和一个移动通信设备构成，所述定向传输通信设备布置于管涵两端和管涵内折弯拐点，将卫星信号和网络通信信号引入地下管涵内部，所述移动通信设备设于所述行驶移动主体内部。

7、如所述城市地下管涵探测检测全地形机器人装置，所述传感器模块包括声学传感器和激光slam点云扫描传感器，所述激光slam点云扫描传感器设于所述行驶移动主体的顶部，所述声学传感器设于所述行驶移动主体的下部及后部。

8、如所述城市地下管涵探测检测全地形机器人装置，所述激光slam点云扫描传感器为rtk惯导设备，所述声学传感器为双管声呐。

9、如所述城市地下管涵探测检测全地形机器人装置，所述定向传输通信设备和所述移动通信设备均为wifi设备。

10、如所述城市地下管涵检测全地形机器人装置，所述地下管涵信息包括管涵内部经纬度、高程、管壁曲度变化、破损、淤积和沉降数据。

11、另一方面，提供一种三维建模方法，基于如所述城市地下管涵检测全地形机器人装置实现，包括：

12、a、全地形机器人装置进入地下管涵中，通过电脑远程操控全地形机器人装置在水中行驶；

13、b、在管涵上方地面架设装设有数据处理单元及信号接收模块的计算机；

14、c、将rtk惯导设备固定于全地形机器人装置的上部并浮出水面，将双管声呐架设于全地形机器人装置的下部和后部，rtk惯导设备对水面以上的管涵内壁进行扫描，水下双声呐对水面以下部分进行探测成像；

15、d、通过计算机对传输回来的管涵内部水面上点云数据和水面下声纳扫描数据分析处理后进行三维建模。

16、本发明技术方案的有益效果是：

17、1.提高检测效率：本发明采用水上水下联合扫描三维建模，能够高效地对地下管涵进行扫描，显著提高检测效率；

18、2.提高检测准确性：本发明采用多种传感器模块与先进的图像处理技术，可以实时、准确地获取管涵内部信息，保证检测结果真实可靠；

19、3.提高实时性：本发明在管涵两端和管涵内按照折弯拐点放置定向wifi传输设备，把卫星信号和网络通信信号引入地下管涵内部，全地形机器人也内置wifi中继设备，由于两端的wifi设备都可以发出信号与船体上携带的wifi设备可以信号传输，因此极大地提高操作支持范围与数据传输的实时性；

20、4.降低探测检测成本：相较于传统管涵探测检测方法，本发明可以大大降低人工成本和传统探测设备成本，且设备投入长期以来可以实现成本回报；

21、5.减少安全风险：本发明可以降低有限空间作业人员安全风险，避免了在探测检测过程中可能出现的安全问题。

技术特征：

1.一种城市地下管涵探测检测全地形机器人装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述城市地下管涵探测检测全地形机器人装置，其特征在于，所述传感器模块包括声学传感器和激光slam点云扫描传感器，所述激光slam点云扫描传感器设于所述行驶移动主体的顶部，所述声学传感器设于所述行驶移动主体的下部及后部。

3.如权利要求2所述城市地下管涵探测检测全地形机器人装置，其特征在于，所述激光slam点云扫描传感器为rtk惯导设备，所述声学传感器为双管声呐。

4.如权利要求1所述城市地下管涵探测检测全地形机器人装置，其特征在于，所述定向传输通信设备和所述移动通信设备均为wifi设备。

5.如权利要求1所述城市地下管涵探测检测全地形机器人装置，其特征在于，所述地下管涵信息包括管涵内部经纬度、高程、管壁曲度变化、破损、淤积和沉降数据。

6.一种三维建模方法，其特征在于，基于如权利要求3所述城市地下管涵探测检测全地形机器人装置实现，包括：

技术总结
本发明公开了一种城市地下管涵探测检测全地形机器人装置及三维建模方法，操作时全地形机器人装置进入地下管涵中进行水中行驶；在管涵上方地面架设装设有数据处理单元及信号接收模块的计算机；将RTK惯导设备固定于全地形机器人装置的上部并浮出水面，将双管声呐架设于全地形机器人装置的下部和后部，RTK惯导设备对水面以上的管涵内壁进行扫描，水下双声呐对水面以下部分进行探测成像；通过计算机对传输回来的管涵内部水面上点云数据和水面下声纳扫描数据分析处理后进行三维建模。本发明显著提高探测检测效率，实时准确地获取管涵内部信息，保证探测检测结果真实可靠，提高操作支持范围与数据传输实时性，降低探测检测成本，减少安全风险。

技术研发人员：丁肇伟,张鸿飞,周黎月,李蕾,曹建军,葛敬文,吴迪
受保护的技术使用者：上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15