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专利号: 201910473162X
申请人: 重庆交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 信号装置
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于轨道式巡检机器人的高速公路巡检系统,其特征在于:包括沿高速公路长度方向铺设的轨道、安装在轨道上的轨道式巡检机器人、通信系统与控制站;轨道铺设在高速公路的隔离带上、绿化带上或隧道内壁、桥梁护栏上;

所述轨道式巡检机器人包括机器人控制器、GPS/BDS定位模块、环境数据传感器组、语音通话模块、云台以及安装在云台上的图像/视频采集模块;GPS/BDS定位模块与图像/视频采集模块分别与机器人控制器的信号输入端连接;所述环境数据传感器组包括与机器人控制器的信号输入端连接的噪声传感器;轨道式巡检机器人具有两个噪声传感器,所述两个噪声传感器关于轨道式巡检机器人的中轴线对称安装在轨道式巡检机器人左右两侧,所述轨道式巡检机器人的中轴线垂直于轨道长度方向;机器人控制器的信号输入端双向通信连接有语音通话模块;

所述通信系统包括安装在轨道式巡检机器人上的通信模块,所述通信模块为4G/5G移动数据通信模块;通信模块与机器人控制器通信连接,从而使得机器人控制器能够接收语音信息与控制站的控制命令,并能上传环境数据传感器组采集到的环境数据、图像/视频采集模块采集到的交通视频数据以及GPS/BDS定位数据至控制站;

所述控制站的服务器中配置有交通事故识别程序;所述交通事故识别程序能够根据交通视频数据或环境数据对高速公路事故进行识别。

2.根据权利要求1所述的基于轨道式巡检机器人的高速公路巡检系统,其特征在于:当用于沿高速公路道路巡检时,可以代替路巡人员利用所携带的视频摄像头进行道路事故识别,所述交通事故识别程序按如下步骤执行:A1:通过虚拟线圈算法从交通视频数据中解析出车流量数据,并根据车流量数据计算轨道式巡检机器人当前所在位置对应的当前道路截面交通量,判断当前道路截面交通量是否超过拥堵交通量阈值;若是,则进入步骤A2;若否,则重复步骤A1:A2:根据车辆行驶方向与轨道式巡检机器人的当前位置判断事故发生位置:事故发生位置应该发生在拥堵路段下游;并生成控制轨道式巡检机器人向拥堵路段下游移动,当通过交通视频数据检测到交通量突然下降时,轨道式巡检机器人所在位置即为事故发生位置。

3.根据权利要求2所述的基于轨道式巡检机器人的高速公路巡检系统,其特征在于:当用于巡检高速公路上的隧道路段时,交通事故识别程序按如下步骤执行:a1:解析环境数据中的噪声数据,并判断当前环境噪声是否超过事故噪声阈值;若是,则进入步骤a2;若否,则重复步骤a1:a2:根据噪声来源与轨道式巡检机器人的当前位置判断事故发生位置,并生成控制轨道式巡检机器人移动到交通事故现场采集位置的控制命令;

步骤a2中按如下步骤对噪声进行定位并控制轨道式巡检机器人移动:

a201:计算声源分别到达左右两个噪声传感器的时间差Δt=t左-t右;其中,t左表示声源到达左噪声传感器的时刻,t右表示声源到达右噪声传感器的时刻;

a202:将Δt的值与0进行比较;若Δt=0,表示左右两个噪声传感器同时检测到声源,事故发生在轨道式巡检机器人当前位置,则以轨道式巡检机器人当前位置作为交通事故现场采集位置;

若Δt>0,表示声源先到达右噪声传感器,事故发生在轨道式巡检机器人当前位置的右侧,则进入步骤a203;

若Δt<0,表示声源先到达左噪声传感器,事故发生在轨道式巡检机器人当前位置的左侧,则进入步骤a204;

a203:控制轨道式巡检机器人向右移动,并在移动过程中实时计算左右两个噪声传感器的时间差Δt,当Δt=0时,表示轨道式巡检机器人到达交通事故现场采集位置,控制轨道式巡检机器人停止运动;

a204:控制轨道式巡检机器人向左移动,并在移动过程中实时计算左右两个噪声传感器的时间差Δt,当Δt=0时,表示轨道式巡检机器人到达交通事故现场采集位置,控制轨道式巡检机器人停止运动。

4.根据权利要求3所述的基于轨道式巡检机器人的高速公路巡检系统,其特征在于:所述环境数据传感器组还包括与机器人控制器的信号输入端连接的用于检测环境温度的感温器;所述控制站的服务器中还配置有火灾事故识别程序,并按如下步骤执行:b1:解析环境数据中的噪声数据,并判断当前环境噪声是否超过事故噪声阈值;若是,则进入步骤b3;若否,则进入步骤b2:b2:解析感温器中的温度数据,并判断当前温度测量值是否超过温度阈值;若是,则进入步骤b4;若否,则回到步骤b1;

b3:根据噪声来源与轨道式巡检机器人的当前位置对交通事故发生位置进行定位,并生成控制轨道式巡检机器人移动到交通事故现场采集位置的控制命令;

b4:根据火源与轨道式巡检机器人的当前位置对火灾发生位置进行定位,并生成控制轨道式巡检机器人移动到火灾事故现场采集位置的控制命令。

5.根据权利要求4所述的基于轨道式巡检机器人的高速公路巡检系统,其特征在于:步骤b4中按如下步骤对火源进行定位并控制轨道式巡检机器人移动:b401:控制轨道式巡检机器人向左侧移动,并在移动过程中实时检测环境温度;

b402:判断轨道式巡检机器人在移动过程中的温度变化量ΔT是否呈增大趋势,其中,T环境温度的实时测量值, 表示未发生火灾的温度阈值;若是,表明则火源位于轨道式巡检机器人左侧,并进入步骤b403;若否,表明火源位于轨道式巡检机器人右侧,进入步骤b404;

b403:控制轨道式巡检机器人持续向左侧运动,并在移动过程中实时检测环境温度,当T=Ts时,Ts表示现场采集温度阈值,表示轨道式巡检机器人到达火灾事故现场采集位置,控制轨道式巡检机器停止运动;

b404:控制轨道式巡检机器人持续向右侧运动,并在移动过程中实时检测环境温度,当T=Ts时,Ts表示现场采集温度阈值,表示轨道式巡检机器人到达火灾事故现场采集位置,控制轨道式巡检机器停止运动。

6.根据权利要求3所述的基于轨道式巡检机器人的高速公路巡检系统,其特征在于:控制器内还配置有事故辅助定位程序,用于判断事故发生在隧道的上游还是隧道下游,并包括以下步骤:C1:采集隧道内Tx时间段内的车辆通行情况图像,并根据车辆通行情况图像的中发生像素灰度变化的数量,计算隧道内在Tx时间段内的车流量与目标车辆的车速;

C2:根据车流量判断隧道上游是否发生事故。

C3:根据目标车辆的车速判断隧道下游是否发生事故。

7.根据权利要求1所述的基于轨道式巡检机器人的高速公路巡检系统,其特征在于:所述环境数据传感器组还包括烟雾传感器、湿度传感器、一氧化碳传感与二氧化碳传感器。

8.一种高速公路巡检方法,其特征在于:采用权利要求1所述的基于轨道式巡检机器人的高速公路巡检系统接入高速公路监控系统,并包括以下步骤:步骤1:轨道式巡检机器人沿着轨道对高速公路进行巡检,并上传环境数据、图像数据给控制站;

步骤2:控制站运行事故识别程序,从而判断出当前是否发生事故,并对事故发生位置进行定位;

步骤3:控制站下发控制轨道式巡检机器人移动到事故发生位置的控制命令;

步骤4:轨道式巡检机器人接收控制命令,沿着轨道运行到当前事故发生位置,并采集GPS/BDS定位数据给控制站,从而能够事故现场进行定位;

步骤5:轨道式巡检机器人启动图像/视频采集模块对事故现场进行拍摄,并上传至控制站;

步骤6:控制站将事故现场的图像/视频发送给高速公路监控系统,并控制轨道式巡检机器人启动语音通话模块与高速公路监控系统行远程通话;

步骤7:交巡警通过观看事故现场的图像/视频制定指挥方案,并通过语音通话模块将指挥语音发送到现场。