一种基于互联网的热能与动力工程安全巡检系统及其方法与流程

本发明涉及工程安全检测，特别是一种基于互联网的热能与动力工程安全巡检系统及其方法。

背景技术：

1、“热能与动力工程”是多门科学技术的综合，其中包括现代能源科学技术，信息科学技术和管理技术等，主要涉及热能动力设备及系统的设计、运行、自动控制、信息处理、计算机应用、环境保护、制冷空调、能源高效清洁利用和新能源开发等工作，在热能与动力工程相关工作中，需要对其工作内容进行实时的巡检，以保证工作的安全。

2、目前，热能与动力工程的巡检工作随着互联网的发展，虽然都装备了安全监测系统，但在实际使用过程中，现有巡检系统在数据的处理、管理、操作运行等方面较为落后，使得巡检系统出现了各种各样的问题，如巡检路线不合理、采用统一平面化的巡检策略、没有针对性、管理措施不力，人员监督检查不到位等，进而容易造成工程事故的发生，即传统的巡检系统在巡检路线的选择以及安全性影响度之间缺乏科学配合，造成现有巡检系统以及方式既不能充分发挥巡检路线的最优性，又难以实现巡检过程的高风险检测需求。为此，我们提出一种基于互联网的热能与动力工程安全巡检系统及其方法。

技术实现思路

1、鉴于上述现有的机器巡检在热能与动力工程中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供一种基于互联网的热能与动力工程安全巡检系统及其方法，其利用对巡检数据的大数据处理、优化分析后，针对巡检点安全性影响度最高和巡检优化路径的问题构建目标优化模型和策略方案，可实现此巡检系统在巡检路线的选择以及安全性影响度之间科学配合，充分发挥巡检路线的最优性和高风险检测需求，并改善了数据处理系统设计，进一步提高了此系统运行的效果。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于互联网的热能与动力工程安全巡检系统，包括：

4、获取模块，用于基于互联网获取区域内的各个安全巡检点、以及所匹配的安全巡检数据；

5、巡检路线生成模块，用于各个安全巡检点在区域内生成多条巡检路线；

6、处理模块，用于各个安全巡检点以及所匹配的安全巡检数据的数据处理，并进行聚类得到相应的聚类数据；

7、优化分析模块，用于根据各个安全巡检点和安全巡检数据，并基于所述巡检路线生成模块生成的巡检路线数据，建立各个安全巡检点的安全性影响度与最优巡检路线模型，同时进行求解得出求解结果并形成的优化巡检路线数据；

8、匹配模块，用于所述优化巡检路线数据与所述巡检路线生成模块生成的巡检路线数据的匹配，形成优化匹配数据；

9、方案输出模块，基于所述匹配模块的优化匹配数据，形成优化巡检路线以及相应的结果方案并进行输出；

10、巡检机器人，用于所述区域内的各个安全巡检点之间的移动巡检工作。

11、优选地，所述优化分析模块包括第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元和巡检路径最优确定单元；

12、所述第一计算单元用于第i个安全巡检点样本在区域内巡检路线的计算，通过式(1)分析出巡检机器人在当前安全巡检点特点状态下，进入下一安全巡检点特定状态的奖励值，并根据所述奖励值计算处于巡检特定状态的值，式(1)如下：

13、v(s)＝max(r(s,a))+γv((s'))    (1)；

14、式(1)中，s为巡检特定状态，a为巡检行动，s'为巡检从特点状态进入的状态，γ为折扣系数，r(s,a)为奖励函数，且表示接受巡检特定状态s和巡检行动a并输出的奖励值，v(s)为处于巡检特定状态的值；根据所述巡检特定状态的值v(s)选择所述巡检路线生成模块中生成的对应巡检路径；

15、所述第二计算单元用于第i个安全巡检点样本的第j个指标值xij的安全性影响度fi通过式(2)计算，式(2)如下：

16、

17、式(2)中，fi为安全性影响度；wi为第i个安全巡检点样本的权重值，xij为第i个安全巡检点样本的第j个指标值；k为序号；wi通过式(3)计算，式(3)如下：

18、

19、式(3)中，qi为第i个安全巡检点样本的检测影响度得分值，通过式(4)计算；式(4)如下：

20、qi＝δ×k  (4)；

21、式(4)中，k为基准值，δ为安全性影响度系数，且δ通过式(5)计算；式(5)如下：

22、

23、式(5)中，为第i个巡检点样本的检测影响度得分最大值，为第i个巡检点样本的检测影响度得分最小值；n为序号；

24、所述第三计算单元用于建立和计算安全巡检点安全性影响度最高和巡检优化路径的目标优化函数maxf(x)，如式(6)所示，式(6)如下；

25、

26、式(6)中，α，β分别为v(s)的权重分配系数；tx为巡检时间集合；为第i个安全巡检点样本巡检时间tx内的最大安全性影响度；

27、所述巡检路径最优确定单元用于根据安全巡检点安全性影响度最高和巡检优化路径的目标优化函数maxf(x)的计算结果，判断对应巡检路径中的最优巡检路线。

28、优选地，所述所述优化分析模块还包括第四计算单元，所述第四计算单元通过式(7)用于第i个安全巡检点样本巡检时间tx内的第j个指标值xij偏差值的计算，式(7)如下：

29、

30、式(7)中，e为巡检时间tx内的第j个指标值xij偏差值；xset为安全性影响度期望值。

31、优选地，所述处理模块包括：

32、标注单元，被配置为对待推荐安全巡检数据进行安全巡检点的标注和巡检风险度的标注，得到安全巡检资源库；

33、第一聚类单元，被配置为对安全巡检资源库进行安全巡检点的聚类，得到不同安全巡检点的巡检簇；

34、第二聚类单元，被配置为对不同安全巡检点的巡检簇，并根据安全性影响度进行聚类，得到安全巡检资源库中不同安全巡检点下不同巡检安全性影响度的分层聚类结果；

35、推荐单元，被配置为根据安全巡检点的安全性影响度和安全巡检资源库的分层聚类结果，进行巡检资源的推荐，得到相应的巡检内容集合。

36、优选地，所述处理模块还包括降噪处理单元，所述降噪处理单元用于对所述安全巡检数据中图像数据的降噪处理。

37、优选地，所述优化分析模块还包括预警单元，所述预警单元中预设有安全性影响度阈值，用于对所述第二计算单元计算的第i个安全巡检点样本的第j个指标值xij的安全性影响度fi超标的信息进行预警。

38、优选地，所述巡检机器人上配置有用于监测巡检点环境状态的环境监测检测模块，且巡检机器人设为四轮巡检车辆或四轴巡检飞行器。

39、优选地，所述分析模块在进行求解得出求解结果时，具体地通过机会约束进行求解，所述机会约束包括巡检机器人的巡检检测运行功率约束和巡检停留时间约束。

40、另外本发明还提出一种基于互联网的热能与动力工程安全巡检系统的方法，包括：

41、步骤1，基于互联网获取区域内各个安全巡检点位置信息以及所匹配的安全巡检数据参数信息后，通过处理模块进行数据处理；

42、步骤2，建立自动巡检工作在区域内巡检路线最优和安全性影响度最高的巡检目标函数，具体如下：

43、2.1：通过优化分析模块对第i个安全巡检点样本在区域内巡检路线的计算，根据所述巡检特定状态的值v(s)选择所述巡检路线生成模块中生成的对应巡检路径；

44、2.2：对第i个安全巡检点样本的第j个指标值xij的安全性影响度fi的分析计算；

45、2.3：建立和计算安全巡检点安全性影响度最高和巡检优化路径的目标优化函数maxf(x)；

46、步骤3，基于所述各个安全巡检点位置信息和所匹配的安全巡检数据参数信息，以及巡检路线最优和安全性影响度最高的巡检目标函数构建含机会约束的巡检优化模型；

47、步骤4，求解所建立的巡检优化模型，再通过匹配模块匹配优化巡检路线以及相应的结果方案；

48、步骤5，方案输出模块输出基于机会约束的安全巡检优化运行策略。

49、优选地，步骤1中通过处理模块进行数据处理，具体如下：

50、通过标注单元被配置为对待推荐安全巡检数据进行安全巡检点的标注和巡检风险度的标注，得到安全巡检资源库；

51、通过第一聚类单元被配置为对安全巡检资源库进行安全巡检点的聚类，得到不同安全巡检点的巡检簇；

52、通过第二聚类单元被配置为对不同安全巡检点的巡检簇，并根据安全性影响度进行聚类，得到安全巡检资源库中不同安全巡检点下不同巡检安全性影响度的分层聚类结果；

53、通过推荐单元被配置为根据安全巡检点的安全性影响度和安全巡检资源库的分层聚类结果，进行巡检资源的推荐，得到相应的巡检内容集合；

54、通过降噪处理单元对所述安全巡检数据中图像数据的降噪处理，具体如下：

55、获得原始数据矩阵；

56、使用中值滤波对原始数据矩阵进行降噪处理：

57、使用sobel索贝尔算子实现边缘过滤，得到过滤矩阵；

58、使用直方图均衡化对过滤矩阵进行数据增强。

59、本发明的有益效果：本发明利用对巡检数据的大数据处理、优化分析后，针对巡检点安全性影响度最高和巡检优化路径的问题构建目标优化模型和策略方案，可实现此巡检系统在巡检路线的选择以及安全性影响度之间科学配合，充分发挥巡检路线的最优性和高风险检测需求，使得基于互联网的热能与动力工程安全巡检工作变得低耗能、全面和高安全性的巡检效果，相比传统的机器巡检更加的科学、节能和稳定。同时改善了数据处理系统设计，通过大数据处理，可实现得到安全巡检资源库中不同安全巡检点下不同巡检安全性影响度的分层聚类结果，让后续的机器检测工作在匹配的过程中更加的便捷、全面和准确，有利于进行推广使用，并且进一步提高了此系统运行的效果。