基于足式机器人的动态协同巡检补位调度管理方法及系统与流程

本发明涉及电力设备智能巡检，更具体地说，本发明涉及基于足式机器人的动态协同巡检补位调度管理方法及系统。

背景技术：

1、足式机器人广泛应用于变电站、输电通道等电力场景的设备状态巡检、隐患排查工作，目前行业内多台足式机器人集群巡检普遍采用固定分区、静态任务分配的调度模式，即提前将巡检区域划分为固定区块，为每台足式机器人绑定专属巡检区域与巡检点位，按照预设路线完成常态化巡检。

2、现有传统集群巡检调度技术存在诸多固有缺陷，包括：固定分区分配模式无法根据足式机器人实时状态、点位巡检优先级动态调整任务，极易出现相邻区域巡检点位重叠、重复巡检的问题，大量无效巡检作业大幅降低集群整体巡检效率，造成设备算力、电量、通信资源的不必要消耗；单台足式机器人在巡检过程中易出现硬件故障、姿态失效、电量耗尽、程序宕机等停机问题，同时户外输电通道、复杂变电站设备区易出现无线信号遮挡、干扰，导致足式机器人通信失联；现有调度方案高度依赖持续稳定的云端网络通信，一旦现场网络中断、通信链路波动，云端无法下发调度指令，本地足式机器人无自主调度、补位能力，集群巡检工作直接停滞，无法保障恶劣工况、复杂环境下巡检工作的连续性；各足式机器人独立完成巡检作业，隐患数据、设备图像、状态检测数据无法实时互通共享，多台设备易对同一隐患、同一设备状态进行重复识别、重复采集，进一步加剧无效作业，同时无法形成全域巡检数据闭环，不利于电力隐患的统一分析与溯源。

3、由此，有必要提供基于足式机器人的动态协同巡检补位调度管理方法及系统解决上述技术问题，为了解决上述问题，现提供一种技术方案。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供基于足式机器人的动态协同巡检补位调度管理方法及系统，用于解决现有多足式机器人巡检调度技术存在任务冗余重复、故障漏检、断网失控、数据不互通的行业痛点，难以适配电网大规模、高可靠、全覆盖的集群巡检部署需求的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于足式机器人的动态协同巡检补位调度管理方法，包括以下步骤：

4、获取目标巡检区域的环境数据，基于环境数据构建全域巡检场景模型，并建立动态无线通信拓扑网络；

5、基于全域巡检场景模型以及动态无线通信拓扑网络，对全域巡检区域进行自适应任务划分，生成若干个标准化巡检任务单元；

6、通过获取各足式机器人的运行状态数据，建立足式机器人的综合作业能力评价模型，结合巡检任务单元的巡检任务属性进行动态巡检任务分配；

7、通过监测各足式机器人的巡检状态，进行异常状态规则匹配，针对状态异常的足式机器人基于就近邻机自动补位机制，均衡分配巡检任务区域；

8、基于云端调度节点和边缘调度节点建立双层调度机制，并建立巡检任务知识库，存储足式机器人采集的巡检数据。

9、作为本发明的进一步方案，基于全域巡检场景模型以及动态无线通信拓扑网络，对全域巡检区域进行自适应任务划分，生成若干个标准化巡检任务单元，具体步骤如下：

10、基于全域巡检场景模型对目标区域进行空间特征分析，获取全域巡检区域的巡检需求参数；

11、根据巡检需求参数进行自适应网格聚类，对全域巡检区域执行初步巡检网格划分，确定巡检网格的尺寸；

12、结合动态无线通信拓扑网络优化调整巡检网格边界，生成标准化巡检任务单元。

13、作为本发明的进一步方案，通过获取各足式机器人的运行状态数据，建立足式机器人的综合作业能力评价模型，结合巡检任务单元的巡检任务属性进行动态巡检任务分配，具体步骤如下：

14、通过云端调度系统实时获取集群内各足式机器人的运行状态信息，进行归一化处理后形成足式机器人状态数据集合；

15、基于足式机器人状态数据集合构建综合能力评价模型，输出每台足式机器人的综合作业能力评价值；

16、提取巡检任务单元的巡检任务属性，包括巡检任务空间位置、巡检任务优先级、巡检任务工作量、巡检频次以及巡检内容；

17、基于综合作业能力评价值以及巡检任务单元的巡检任务属性建立巡检任务匹配模型，获取足式机器人执行巡检任务的匹配评分，根据匹配评分执行动态巡检任务分配。

18、作为本发明的进一步方案，基于综合作业能力评价值以及巡检任务单元的巡检任务属性，分析足式机器人执行巡检任务的匹配评分，具体步骤如下：

19、分别获取足式机器人的实时位置数据以及巡检任务空间位置，计算巡检任务位置与足式机器人当前位置之间的距离，作为足式机器人的待移动距离；

20、根据综合作业能力评价值、巡检任务优先级、巡检任务工作量以及待移动距离，构建巡检任务匹配模型，输出足式机器人执行巡检任务的匹配评分。

21、作为本发明的进一步方案，根据匹配评分执行动态巡检任务分配，具体步骤如下：

22、针对每个巡检任务对所有足式机器人对应的匹配评分进行降序排序，进行条件筛选后，根据排序结果形成候选足式机器人集合；

23、按照巡检任务的优先级进行任务排序，基于任务排序从候选足式机器人集合中选择匹配评分最高的足式机器人执行。

24、作为本发明的进一步方案，动态任务分配过程中采用单元占用锁机制以及时间戳校验机制，具体为：

25、为每个标准化巡检任务单元设置唯一标识信息；

26、当标准化巡检任务单元被一足式机器人占用时，实行单元占用锁机制，对该巡检点位进行锁定，禁止其他足式机器人重复执行；

27、根据时间戳校验机制判断标准化巡检任务单元是否处于有效巡检周期内，并将已完成标准化巡检任务单元从待巡检任务集合中移除。

28、作为本发明的进一步方案，通过监测各足式机器人的巡检状态，进行异常状态规则匹配，针对状态异常的足式机器人基于就近邻机自动补位机制，均衡分配巡检任务区域，具体步骤如下：

29、通过监测各足式机器人的巡检状态，与预设的异常状态规则进行匹配，标记状态异常的足式机器人，及其对应未完成巡检的标准化巡检任务单元；

30、针对未完成巡检的标准化巡检任务单元，执行就近邻机自动补位机制，确定补位足式机器人以及补位巡检路径。

31、作为本发明的进一步方案，双层调度机制具体为：双层调度机制包括基于云端调度节点的一层调度机制以及基于边缘调度节点的二层调度机制。

32、基于足式机器人的动态协同巡检补位调度管理系统，包括场景模型搭建模块、任务单元划分模块、巡检任务动态分配模块、异常补位模块以及双层调度模块；

33、场景模型搭建模块用于获取目标巡检区域的环境数据，基于环境数据构建全域巡检场景模型，并建立动态无线通信拓扑网络；

34、任务单元划分模块用于基于全域巡检场景模型以及动态无线通信拓扑网络，对全域巡检区域进行自适应任务划分，生成若干个标准化巡检任务单元；

35、巡检任务动态分配模块用于通过获取各足式机器人的运行状态数据，建立足式机器人的综合作业能力评价模型，结合巡检任务单元的巡检任务属性进行动态巡检任务分配；

36、异常补位模块用于通过监测各足式机器人的巡检状态，进行异常状态规则匹配，针对状态异常的足式机器人基于就近邻机自动补位机制，均衡分配巡检任务区域；

37、双层调度模块用于基于云端调度节点和边缘调度节点建立双层调度机制，并建立巡检任务知识库，存储足式机器人采集的巡检数据。

38、一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如上述的基于足式机器人的动态协同巡检补位调度管理方法的步骤。

39、本发明基于足式机器人的动态协同巡检补位调度管理方法及系统的技术效果和优点：本发明通过获取目标巡检区域环境数据并建立全域巡检场景模型，可实现对巡检区域空间结构、设备分布以及环境特征的精准感知，为后续任务划分和路径规划提供可靠的数据基础；结合动态无线通信拓扑网络进行巡检区域动态网格划分，使生成的标准化巡检任务单元能够根据实际环境需求进行自适应调整，提高巡检区域划分合理性，避免任务重叠或区域遗漏。通过建立足式机器人综合作业能力评价模型，并结合巡检任务属性进行动态任务分配，可根据不同足式机器人的电量状态、硬件状态、移动能力以及当前负载情况选择最优执行对象，提高巡检资源利用率和任务执行效率。

40、本发明通过异常状态规则匹配以及就近邻机自动补位机制，可在足式机器人发生故障、通信异常或能源不足时快速完成任务迁移，避免因单机异常造成巡检中断，提高系统连续运行能力。通过云端调度节点与边缘调度节点构建双层调度机制，能够根据通信状态灵活切换调度模式，在正常网络环境下实现全局优化管理，在弱通信或断网情况下实现现场自主调度，增强了巡检系统的稳定性和抗干扰能力。结合巡检任务知识库对历史巡检数据、设备状态数据以及任务执行数据进行存储和分析，提升足式机器人巡检系统的智能化水平、任务执行效率以及复杂环境适应能力。