本技术涉及沿导轨移动的机器人,具体为面向智能轨道机器人的巡检控制方法及系统。
背景技术:
1、当前智能轨道机器人在水利工程中的应用广泛,例如:将智能轨道机器人部署在水电站的电缆隧道或者地下管廊中,对输电电缆进行定期或实时的巡检。其中,轨道机器人通过各种传感器监测电缆是否存在异常(例如:异常发热等),若异常发热,则轨道机器人发出警报,以提示工作人员对异常区域进行处理。现有技术中,一般轨道机器人的巡检速度固定。容易理解的是,在巡检过程中,若轨道机器人的速度越慢,则虽然各种监测数据越准确,但是巡检周期较长,若线缆存在异常,则无法及时发现;若轨道机器人的速度越快,则虽然巡检周期较短,但是无法获取准确地监测数据,也即无法准确确定该处线缆是否真的异常。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供面向智能轨道机器人的巡检控制方法及系统,以解决现有技术以固定速度巡检无法同时实现及时和准确地监测出电缆异常的技术问题。
2、为实现上述目的,本技术提供如下技术方案:
3、第一方面,本技术提出一种面向智能轨道机器人的巡检控制方法,所述轨道机器人包括:热成像仪、温度传感器、振动传感器和定位器;所述轨道机器人用于对电缆隧道中各个电缆进行巡检;所述面向智能轨道机器人的巡检控制方法包括:
4、获取轨道机器人的巡检数据;所述巡检数据包括:所述热成像仪拍摄的时序热成像图像、所述温度传感器获取的时序环境温度值、所述振动传感器获取的时序振动数据、所述定位器获取的时序位置、各个电缆的时序电流值;
5、基于所述巡检数据,获取第一电缆的时序温度数据;所述第一电缆为各个电缆中的任意一个电缆;
6、基于所述时序温度数据,获取所述第一电缆的温度异常变化数据;所述温度异常变化数据至少用于表征所述第一电缆温度发生异常变化的可能性大小;
7、基于所述温度异常变化数据,调整所述轨道机器人的巡检速度。
8、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述基于所述巡检数据,获取第一电缆的时序温度数据,包括:
9、将所述时序热成像图像输入图像分割模型,获取各个电缆的时序图像;
10、基于目标跟踪算法由所述各个电缆的时序图像,获取第一电缆的时序图像;
11、基于所述第一电缆的时序图像,获取各个图像的像素平均值;
12、基于所述各个图像的像素平均值,获取所述第一电缆的时序温度数据;所述时序温度数据包括所述第一电缆的时序温度序列。
13、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述基于所述时序温度数据,获取所述第一电缆的温度异常变化数据,包括:
14、基于所述巡检数据,获取时序环境温度值;
15、基于所述时序环境温度值,获取第一电缆的时序环境温度序列;所述时序环境温度序列中的数据与所述时序温度序列中的数据一一对应,且对应数据的时序相同;
16、基于所述时序环境温度序列和所述时序温度序列,获取所述第一电缆的温度异常变化数据。
17、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述基于所述时序环境温度序列和所述时序温度序列,获取所述第一电缆的温度异常变化数据,包括:
18、基于所述巡检数据,获取各个电缆的时序电流值;
19、基于所述时序电流值,获取第一电缆的时序电流序列;所述时序电流序列中的数据与所述时序温度序列中的数据一一对应,且对应数据的时序相同;
20、基于所述时序电流序列和所述时序环境温度序列,获取温度影响因子数据;所述温度影响因子数据至少用于表征第一电缆的位于相邻时序的温度变化趋势;
21、基于所述温度影响因子数据,获取所述第一电缆的温度异常变化数据。
22、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述基于所述时序电流序列和所述时序环境温度序列,获取温度影响因子数据的计算公式如下:
23、
24、其中,表示第i个时序的温度影响因子;为第i个时序的环境温度值,i大于等于2;为第i-1个时序的环境温度值;为第i个时序第一电缆的电流值;为第i-1个时序第一电缆的电流值;r表示第一电缆的电阻;表示相邻时序之间的时间长度;表示第一电缆的总质量;表示第一电缆的比热容;a表示第一电缆的横截面积。
25、作为本技术技术方案中一个具体的方案,基于所述温度影响因子数据,获取所述第一电缆的温度异常变化数据的计算公式如下:
26、
27、其中,表示第i个时序的温度异常变化数据;表示第i个时序下第一电缆的温度值;表示第i-1个时序下第一电缆的温度值;表示第i个时序的温度影响因子。
28、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述基于所述各个图像的像素平均值,获取所述第一电缆的时序温度数据之后,所述方法还包括:
29、基于所述巡检数据,获取时序振动数据;
30、基于所述时序振动数据,获取所述轨道机器人的时序振动数据序列;所述时序振动数据序列中的数据与所述时序温度序列中的数据一一对应,且对应数据的时序相同;
31、基于所述时序振动数据序列,获取温度修正因子数据;所述温度修正因子数据,至少用于表征时序振动数据对于时序温度的影响程度大小;所述温度修正因子数据包括所述时序振动数据序列和所述时序温度序列的皮尔逊相关系数;
32、基于所述温度修正因子数据,修正所述第一电缆的时序温度数据。
33、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述基于所述时序温度数据,获取所述第一电缆的温度异常变化数据之后,所述方法还包括:
34、若所述温度异常变化数据大于第一预设值,则基于所述巡检数据,获取异常图像;所述异常图像为各个时序图像中包括所述第一电缆且与所述度异常变化数据时序相对应的时序图像;
35、基于所述异常图像,获取多个高温区域;所述高温区域为所述异常图像中温度值高于所述第一电缆温度的区域;
36、基于多个高温区域,获取多个第一温度值;
37、基于所述第一电缆,获取第二温度值;
38、基于所述第二温度值和多个第一温度值,获取故障概率;所述故障概率至少用于表征所述第一电缆发生故障的可能性大小;
39、若故障概率大于第二预设值,则基于所述温度异常变化数据,调整所述轨道机器人的巡检速度。
40、作为本技术技术方案中一个具体的方案,基于所述第二温度值和多个第一温度值,获取故障概率的计算公式如下:
41、
42、
43、其中,u表示第一电缆发生故障的概率;k表示n个时序所对应的第一电缆的温度异常变化数据的平均值;y为时序图像的个数;表示n个时序图像中高温区域的最大个数;表示第n个时序图中第m个高温区域对第一电缆温度影响的程度;表示第n个时序图像中第一电缆的温度;表示第n个时序图像中第m个高温区域的温度值;表示第n个时序图像中第m个高温区域与第一电缆的距离;表示线性归一化函数,用于将数据归一化区间(0,1)。
44、第二方面,本技术提出一种面向智能轨道机器人的巡检控制系统,所述轨道机器人包括:热成像仪、温度传感器、振动传感器和定位器;所述轨道机器人用于对电缆隧道中各个电缆进行巡检;所述面向智能轨道机器人的巡检控制系统包括:
45、读取器,用于获取轨道机器人的巡检数据;所述巡检数据包括:所述热成像仪拍摄的时序热成像图像、所述温度传感器获取的时序环境温度值、所述振动传感器获取的时序振动数据、所述定位器获取的时序位置、各个电缆的时序电流值;
46、服务器,用于基于所述巡检数据,获取第一电缆的时序温度数据;所述第一电缆为各个电缆中的任意一个电缆;
47、以及,基于所述时序温度数据,获取所述第一电缆的温度异常变化数据;所述温度异常变化数据至少用于表征所述第一电缆温度发生异常变化的可能性大小;
48、控制器,用于基于所述温度异常变化数据,调整所述轨道机器人的巡检速度。
49、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述服务器还用于,将所述时序热成像图像输入图像分割模型,获取各个电缆的时序图像;
50、以及,基于目标跟踪算法由所述各个电缆的时序图像,获取第一电缆的时序图像;
51、以及,基于所述第一电缆的时序图像,获取各个图像的像素平均值;
52、以及,基于所述各个图像的像素平均值,获取所述第一电缆的时序温度数据;所述时序温度数据包括所述第一电缆的时序温度序列。
53、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述服务器还用于,基于所述巡检数据,获取时序环境温度值;
54、以及,基于所述时序环境温度值,获取第一电缆的时序环境温度序列;所述时序环境温度序列中的数据与所述时序温度序列中的数据一一对应,且对应数据的时序相同;
55、以及,基于所述时序环境温度序列和所述时序温度序列,获取所述第一电缆的温度异常变化数据。
56、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述服务器还用于,基于所述巡检数据,获取各个电缆的时序电流值;
57、以及,基于所述时序电流值,获取第一电缆的时序电流序列;所述时序电流序列中的数据与所述时序温度序列中的数据一一对应,且对应数据的时序相同;
58、以及,基于所述时序电流序列和所述时序环境温度序列,获取温度影响因子数据;所述温度影响因子数据至少用于表征第一电缆的位于相邻时序的温度变化趋势;
59、以及,基于所述温度影响因子数据,获取所述第一电缆的温度异常变化数据。
60、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述服务器基于所述时序电流序列和所述时序环境温度序列,获取温度影响因子数据的计算公式如下:
61、
62、其中,表示第i个时序的温度影响因子;为第i个时序的环境温度值,i大于等于2;为第i-1个时序的环境温度值;为第i个时序第一电缆的电流值;为第i-1个时序第一电缆的电流值;r表示第一电缆的电阻;表示相邻时序之间的时间长度;表示第一电缆的总质量;表示第一电缆的比热容;a表示第一电缆的横截面积。
63、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述服务器基于所述温度影响因子数据,获取所述第一电缆的温度异常变化数据的计算公式如下:
64、
65、其中,表示第i个时序的温度异常变化数据;表示第i个时序下第一电缆的温度值;表示第i-1个时序下第一电缆的温度值;表示第i个时序的温度影响因子。
66、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述服务器还用于,基于所述巡检数据,获取时序振动数据;
67、以及,基于所述时序振动数据,获取所述轨道机器人的时序振动数据序列;所述时序振动数据序列中的数据与所述时序温度序列中的数据一一对应,且对应数据的时序相同;
68、以及,基于所述时序振动数据序列,获取温度修正因子数据;所述温度修正因子数据,至少用于表征时序振动数据对于时序温度的影响程度大小;所述温度修正因子数据包括所述时序振动数据序列和所述时序温度序列的皮尔逊相关系数;
69、以及,基于所述温度修正因子数据,修正所述第一电缆的时序温度数据。
70、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述服务器还用于,若所述温度异常变化数据大于第一预设值,则基于所述巡检数据,获取异常图像;所述异常图像为各个时序图像中包括所述第一电缆且与所述度异常变化数据时序相对应的时序图像;
71、以及,基于所述异常图像,获取多个高温区域;所述高温区域为所述异常图像中温度值高于所述第一电缆温度的区域;
72、以及,基于多个高温区域,获取多个第一温度值;
73、以及,基于所述第一电缆,获取第二温度值;
74、以及,基于所述第二温度值和多个第一温度值,获取故障概率;所述故障概率至少用于表征所述第一电缆发生故障的可能性大小;
75、以及,若故障概率大于第二预设值,则基于所述温度异常变化数据,调整所述轨道机器人的巡检速度。
76、作为本技术技术方案中一个具体的方案,所述服务器基于所述第二温度值和多个第一温度值,获取故障概率的计算公式如下:
77、
78、
79、其中,u表示第一电缆发生故障的概率;k表示n个时序所对应的第一电缆的温度异常变化数据的平均值;y为时序图像的个数;表示n个时序图像中高温区域的最大个数;表示第n个时序图中第m个高温区域对第一电缆温度影响的程度;表示第n个时序图像中第一电缆的温度;表示第n个时序图像中第m个高温区域的温度值;表示第n个时序图像中第m个高温区域与第一电缆的距离;表示线性归一化函数,用于将数据归一化区间(0,1)。
80、与现有技术相比,本技术的有益效果是:
81、本技术通过分析轨道机器人采集的巡检数据,确定电缆的温度变化异常程度,用于进行后续轨道机器人的速度控制。实现能够及时地监测出电缆异常的前提下,也能够准确地监测出电缆是否真实的产生了异常。