大藤峡水利工程无人机自动巡检系统开发与应用.pdf
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1、:/.:/第 卷 增 人民珠江 年 月 收稿日期:作者简介:刘闯()男硕士助理工程师主要从事水利信息化等方面的工作 :.大藤峡水利工程无人机自动巡检系统开发与应用刘 闯黄鹏嘉马心驰赵 烜(广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司广西 南宁)摘要:为实现大藤峡水利枢纽工程建设期的周期性、常态化的动态监控和监管基于无人机、移动通信、物联网、直播流等技术构建了无人机自动巡检技术体系实现了大藤峡水利枢纽工程建设期内的定时巡查巡检按照设定航线进行定点侦察和区域侦察快速获取影像资料生成照片、视频、正射影像等多种数据成果分析与判定为建设数字孪生大藤峡提供数据底板 该技术不仅可应用于水利工程建设期巡检监控也可为河道
2、岸线巡查、河湖环境监测、智慧工程管理等领域提供强大的技术支撑关键词:无人机自动巡检物联网大藤峡中图分类号:文献标志码:文章编号:()研究背景广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司没有开展无人机巡检管理系统相关的系统建设无人机巡检还停留在手动巡检的阶段不能实时将巡检视频传回指挥中心不利于实时了解掌握施工现场情况存在信息滞后的问题且大藤峡水利枢纽建筑物的分布范围较大包括大坝、边坡、厂房、公路、库区及下游河道的巡检且工程边坡及河道等条件复杂人员作业耗时耗力 一旦遇到大雾、降雨、极端的高温和低温天气作业风险增高一般不能立即安排人员去野外作业巡检时效性较差 另一方面数据管理还停留在传统方式的文件管理工作容易
3、导致在工作过程中出现各个环节记录丢失后期巡检数据的处理、分析和存储管理也需要投入大量的人力物力和时间而海量数据的存储管理也是一个不可避免的大问题在国家加强监管的大环境下需尽快进行系统科学有效的生产管理避免出现工作上的疏漏在 世纪初无人机已经有不少应用当时主要用于军事 使用范围和功能是演习和侦察方面 随着无线电通信、遥控技术以及芯片的不断发展和应用无人机得以快速发展投入民用 世纪 年代以来各种新型高精度探测传感器的面世无人机的应用水平得以极大提高应用领域也越来越宽 到 世纪以来根据文献研究在全世界范围内各个领域类已经有上千种无人机应用无人机的续航能力可由一小时到十几个小时(燃油无人机)执行任务的
4、载荷更是大大提升 这样使得无人机具备了完成长时间、大范围空中遥感和地面监测的飞行任务的能力国内外许多学者都在积极探索其在桥梁检测中的应用 年 等在无人机上安装非接触式多光谱传感器用于快速识别桥梁表面开裂及内部分层情况 年刘威等耗时 依据预先规划的 条无人机飞行路径完成了惠平路藻浜大桥的全面检测检测精度可达厘米级本技术构建的智能机巢、无人机操控 和无人机自动巡检综合管控表平台可实现无人值守下的一键智能巡检、智能化的数据处理、分析和存储并自动生成巡检报告除极个别暴雨、大风等极端天气下均可自动巡检且维护和运营成本低下 尤其在大藤峡水利枢纽的抗洪救灾、应急抢险和不定时巡人民珠江 年增刊 查方便具有重大
5、的优势数据的智能化处理、分析和存储管理告别了过去人工浏览巡检数据判断异常的历史节省了大量人力资源降低了管理成本提高了管理效率便于数据的管理和浏览 系统总体设计根据技术要求本系统整个架构拟划分为无人机巡航平台、实时巡检视频传输平台、数据管理平台(图)该系统结合物联网、/技术、数据库技术、技术以无人机为观测平台、高清摄像头作为媒介的信息采集端以/网络作为信息传输端以手机、商用云平台、后台数据库作为预警决策终端采用协同监控策略利用智能算法、大数据处理实现对分界点、违章施工点、违法点进行标注的识别及多期历史巡查影像进行对比分析图 技术架构平台利用数据库结合 技术进行搭建通过数据库管理多源空间数据为系统
6、提供多种类型的数据服务为平台功能提供数据和服务支撑最终实现平台中数据浏览数据编辑报告生成等功能 关键技术研究.无人机远程控制智能监测技术无人机远程控制智能监测技术集成/通讯技术、融合定位技术等构建的无人机远程控制系统该系统组成包括智能机巢有微型、小型和移动型三种型号支持 种以上目前市场上主流的无人机机型和 种以上机载传感器具备自动充电和更换电池、空地连网、信号增强、远程控制、恒温防水、视频监控和微型气象站等功能以及基于融合定位技术实现无人机精准降落和入巢.“云 端”协同无人机集群管控技术“云 端”协同无人机集群管控技术是利用自动化技术、物联网、计算机编程技术等研发一种支持桌面和手机的的多地、多
7、终端远程控制技术、无人值守自主巡检技术和一体化智能管控平台 实现了对机巢和无人机远程化、移动化和智能化的控制、巡检任务和巡检线路的定制、预设任务自动执行、数据自动传输和对组网机巢和无人机的统一管理对监测数据的集中建库和分析处理、对设备运行状态的远程监控、对危险状况下的接管处理等见图 图 “云 端”协同无人机集群管控平台.多路无人机远程视频回传技术打破大疆等主流无人机视频回传技术壁垒基于安卓移动操作系统和大疆 自主研发的无人机操控 平台支持巡检视频一键分享至流媒体服务器利用 搭建流媒体服务器通过/通讯技术将多路巡检视频直接展示在 页面中便于领导等决策者了解和掌握现场技术 其主要技术原理是:本身是
8、一种 服务器 是非常好的音视频解决方案利用 通过 模块提供 服务 推送一个无人机操控 分享的 流到 然后客户端通过访问 来收看实时视频流进而实现多路无人机巡检视频的回传见图 图 多路无人机远程视频回传技术人民珠江 年增刊.多源监测数据智能识别与深度分析技术针对无人机自动巡检中不同类型传感器采集的数据利用 技术、深度学习算法等前沿技术构建多源信息的实时感知与智能识别、多源数据的融合与分析、多模式三维场景重建等关键技术实现了照片、视频、正射影像等多种巡检数据的分析处理并根据行业应用需求建立相应的分析处理技术流程及根据多期巡检数据自动对比分析生成巡检.基于云计算的无人机自动巡检管理系统利用云计算、大
9、数据技术构建智能化的无人机自动巡检管理系统系统的总体架构见图 图 巡检系统框架该系统使得无人机能迅速到达巡检作业现场通过高空视角可全方位监控现场区域信息并在巡检过程中记录违法违章行为根据现场拍摄情况及时锁定证据数据实时传送回控制中心 可以设置路线对巡检区域进行日常自动化巡检沿设定路线两边固定航线航拍、查寻区域异常情况并对巡检区域敏感点的定时定点拍摄 系统实现.系统建设内容开发具有自主知识产权的发布在自有独立服务器上的无人机巡检管理系统包括无人机自动巡查导入系统自动识别时间、位置、轨迹照片、视频管理对分界点、违章施工点、违法点进行标注追溯历史巡查影像多期对比自动生成巡检报告等功能无人机能迅速到达
10、巡检作业现场通过高空视角可全方位监控施工区域和库区信息并在巡检过程中记录违法行为根据现场拍摄情况及时锁定证据数据实时传输回控制中心 可以设置路线对巡检区域进行日常自动化巡检沿河预设的固定航线航拍实时收集施工区域信息对巡检施工区域敏感点进行定时定点拍摄.无人机自动巡检平台无人机自动巡检平台是集成利用/物联网技术、基于流媒体服务器实现直播流技术见图图 无人机自动巡检平台.航线设置基于无人机自有的操作飞行平台在其上开展无人机巡航规划设计可选用目前主流的大疆无人机开展无人机巡检 无人机航线设置包括航线导入设置和手动布线 种方式 在无人机航飞之前提前做好航线规划设置无人机自带的飞行平台支持多源数据格式的
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