一种电缆沟状态智能监测系统的制作方法

1.本发明涉及电缆沟监测技术领域，具体为一种电缆沟状态智能监测系统。


背景技术：

2.随着社会科技发展，电缆在城市中的覆盖率逐渐增高，电缆沟是电缆的敷设地点，对电缆沟起到保护作用，目前，大多数电缆沟的监测手段单一，通过人工对电缆沟的状态进行监测效率低，并需要消耗大量的人工成本，相关人员在长时间监测过程中可能会忽略电缆存在的一些问题，从而使电缆存在安全隐患，一旦电缆沟中的电缆发生火灾，难以迅速得到控制往往会影响其它回路，造成巨大损失和不可挽回的后果，利用巡检机器人对电缆沟状态进行智能监测，在发现异常时及时告警能够有效提高监测效率，也能节省人工监测成本，然而，同时也存在一些问题：首先，巡检机器人在行进过程中进行实时监测，并需要不停转动摄像头，这样会造成巡检机器人耗电过快，可能需要在监测中途就去充电，中断了监测工作，也会影响监测效率；其次，机器人在监测过程中需要全程打开摄像头和其它传感器，使得其耗电更为严重，进行加快机器人内部零件老化、损坏速度加快，增加了企业修复机器人的成本。
3.所以，人们需要一种电缆沟状态智能监测系统来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电缆沟状态智能监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电缆沟状态智能监测系统，其特征在于：所述系统包括：数据采集模块、电缆沟图像拍摄模块、监测模拟测试模块、远程控制中心、异常告警模块、无线传输模块、监测终端、监测数据记忆模块和图像拍摄调整模块；
6.所述数据采集模块、电缆沟图像拍摄模块和监测模拟测试模块的输出端连接所述远程控制中心的输入端，所述远程控制中心的输出端连接所述图像拍摄调整模块和异常告警模块的输入端，所述异常告警模块的输出端连接所述监测数据记忆模块和无线传输模块的输入端，所述无线传输模块的输出端连接所述监测终端的输入端；
7.所述数据采集模块用于采集电缆沟巡检机器人摄像头不转动时的极限拍摄范围数据、以及电缆沟道的宽度数据；所述电缆沟图像拍摄模块用于控制巡检机器人对电缆沟中的电缆进行图像拍摄；所述监测模拟测试模块用于模拟电缆沟监测环境，测量电缆沟中的水位、温度和气体数据，将拍摄到的电缆图像和测量数据传输到所述远程控制中心中；所述远程控制中心用于在接收数据的同时控制巡检机器人按轨迹行进，并将接收到的数据传输到所述异常告警模块中；所述异常告警模块用于比较测量数据和标准数据，在测量数据异常时进行告警；所述无线传输模块用于将异常数据传输到所述监测终端中；相关工作人员通过所述监测终端分析数据异常原因并对电缆沟进行维护处理，所述监测数据记忆模块
用于统计并记忆拍摄到出现问题的电缆位置信息；所述图像拍摄调整模块用于确认当前机器人与沟壁两侧的相对位置，依据摄像头不转动时的有效拍摄范围调整巡检机器人水平移动距离并自动控制摄像头的打开与关闭。
8.进一步的，所述数据采集模块包括拍摄范围采集单元和沟道尺寸采集单元，所述拍摄范围采集单元用于采集电缆沟巡检机器人摄像头不转动时的极限拍摄长度和角度数据；所述沟道尺寸采集单元用于采集需要监测的电缆沟道的宽度数据，将采集到的所有数据通过所述远程控制中心传输到所述图像拍摄调整模块中。
9.进一步的，所述监测模拟测试模块包括监测环境模拟单元、电缆沟水位测量单元、环境温度测量单元和有害气体监测单元，所述监测环境模拟单元的输出端连接所述电缆沟水位测量单元、环境温度测量单元和有害气体监测单元的输入端，所述监测环境模拟单元用于模拟电缆沟监测环境；所述电缆沟水位测量单元用于测量电缆沟内的水位高度数据；所述环境温度测量单元用于测量电缆沟内的温度数据；所述有害气体监测单元用于实时监测电缆沟内是否存在有害气体；所述异常告警模块包括水位超标告警单元、温度异常告警单元和气体异常告警单元，所述水位超标告警单元的输入端连接所述电缆沟水位测量单元的输出端，所述温度异常告警单元的输入端连接所述环境温度测量单元的输出端，所述气体异常告警单元的输入端连接所述有害气体监测单元的输出端，所述水位超标告警单元用于比对水位高度和位置最低的电缆与沟道地面的垂直高度，在水位高度接近位置最低的电缆时进行告警；所述温度异常告警单元用于比对标准温度和测试到的温度，在测试温度超标时进行告警；所述气体异常告警单元用于在监测到电缆沟内存在有害气体时进行告警，将告警数据通过所述无线传输模块传输到所述监测终端中。
10.进一步的，所述电缆沟图像拍摄模块包括电缆沟巡检单元、图像拍摄测试单元和机器人定位单元，所述电缆沟巡检单元的输入端连接所述监测环境模拟单元的输出端，所述电缆沟巡检单元的输出端连接所述图像拍摄测试单元的输入端，所述图像拍摄单元的输出端连接所述机器人定位单元的输入端，所述电缆沟巡检单元和所述图像拍摄测试单元用于控制巡检机器人对电缆沟进行巡检并拍摄电缆图像；所述机器人定位单元用于对机器人进行定位，并依据沟道宽度确认机器人摄像头与两侧沟壁的相对位置。
11.进一步的，所述图像拍摄调整模块包括有效拍摄角度记忆单元和移动距离调整单元，所述有效拍摄角度记忆单元的输出端连接所述移动距离调整单元的输入端，所述有效拍摄角度记忆单元用于记忆摄像头不转动时的有效拍摄距离和角度，将记忆的数据传输到所述移动距离调整单元中，所述移动距离调整单元用于依据有效拍摄距离、角度以及当前机器人与沟壁两侧的相对位置调整机器人的水平移动距离，将调整的数据传输到所述远程控制中心中，通过所述远程控制中心控制摄像头在机器人停止行进时开启、在机器人行进过程中关闭；所述监测数据记忆模块包括问题电缆统计单元和问题电缆信息记忆单元，所述问题电缆统计单元的输入端连接所述移动距离调整单元的输出端，所述问题电缆统计单元的输出端连接所述问题电缆信息记忆单元的输入端，所述问题电缆统计单元用于依据拍摄到的图像信息统计出现问题的电缆数量；所述问题电缆信息记忆单元用于记忆对应出现问题的电缆的位置信息。
12.进一步的，通过所述拍摄范围采集单元采集到需要监测的电缆沟巡检机器人摄像头不转动时的最长拍摄距离集合为l＝{l1，l2，...，l
n
}，最大拍摄角度为β＝{β1，β2，...，
β
n
}，通过所述沟道尺寸采集单元采集到需要监测的电缆沟道宽度集合为a＝{a1，a2，...，a
n
}，其中，n表示需要监测的电缆沟数量，将采集到的所有数据传输到所述远程控制中心中。
13.进一步的，通过所述监测环境模拟单元模拟电缆沟监测环境，通过所述机器人定位单元对巡检机器人进行定位，确认对应机器人摄像头与左侧沟壁的垂直距离集合为d＝{d1，d2，...，d
n
}，与右侧沟壁的垂直距离集合为d＝{d1，d2，...，d
n
}，其中d
i
d
i
＝a
i
，其中，d
i
和d
i
分别表示随机一个机器人的摄像头与左、右两侧沟壁的垂直距离，a
i
表示对应机器人所监测的电缆沟宽度。
14.进一步的，通过所述远程控制中心控制巡检机器人停留在初始位置：初始位置为摄像头至电缆沟起点l距离处，当前控制巡检机器人摄像头打开拍摄图像，在拍摄完图像后控制机器人向前行进，在行进过程中控制巡检机器人关闭摄像头，通过所述移动距离位置调整机器人的行进距离：当d
i
≥d
i
时，根据下列公式计算随机一个机器人的每次行进距离a
i
：
[0015][0016]
当d
i
＜d
i
时，根据下列公式计算对应机器人的每次行进距离a
i’：
[0017][0018]
其中，β
i
表示对应机器人的最大拍摄角度，得到当前位置偏向左侧沟壁的巡检机器人每次行进距离集合为a＝{a1，a2，...，a
k
}，当前位置偏向右侧沟壁的巡检机器人每次行径距离集合为a’＝{a1’
，a2’
，...，a
k’}，其中，k k＝n，依据机器人的摄像头拍摄范围确定机器人的每次行进距离的目的在于确认机器人打开和关闭摄像头的时机，并能够有效保证机器人在不转动摄像头的情况下也能监测拍摄到电缆沟的全方位图像，提高了电缆沟状态监测效率。
[0019]
进一步的，通过所述远程控制中心控制巡检机器人按照调整的每次行进距离向前移动，在移动时关闭摄像头，在移动调整距离后打开摄像头拍摄电缆沟图像，控制巡检机器人按照调整的行进距离前进，在适当位置打开摄像头，有利于在拍摄到完整图像的同时减少机器人的耗电量。
[0020]
进一步的，在控制巡检机器人拍摄完全部的电缆沟图像后，将拍摄的图像传输到所述监测终端，相关工作人员根据图像分析电缆是否存在问题，通过问题电缆统计单元拥挤出现问题的电缆数量，通过所述问题电缆信息记忆单元将对应出现问题的电缆位置信息存储到对应巡检机器人的芯片中进行记忆，所述远程控制中心控制对应机器人在后续监测电缆沟时优先监测出现问题的电缆。
[0021]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
[0022]
1.本发明通过控制巡检机器人监测电缆沟水位、温度和是否存在有害气体，与标准数据进行比对，在监测数据发生异常时及时告警，帮助相关人员及时发现电缆沟的问题，分析问题产生的原因，并及时地在电缆沟的准确位置进行维护处理，利用摄像头拍摄电缆
沟图像，保持摄像头不转动的情况下，设计调整了机器人每次行进的距离，通过远程控制中心控制摄像头在指定位置开启，其余位置都关闭，有效保证了机器人在不转动摄像头的情况下也能监测拍摄到电缆沟的全方位图像，提高了电缆沟状态监测效率的同时减少了巡检机器人的耗电量。
附图说明
[0023]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0024]
图1是本发明一种电缆沟状态智能监测系统的整体结构图；
[0025]
图2是本发明一种电缆沟状态智能监测系统的模块组成图；
[0026]
图3是本发明的机器人移动距离调整示意图。
具体实施方式
[0027]
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0028]
请参阅图1
‑
3，本发明提供技术方案：一种电缆沟状态智能监测系统，其特征在于：系统包括：数据采集模块、电缆沟图像拍摄模块、监测模拟测试模块、远程控制中心、异常告警模块、无线传输模块、监测终端、监测数据记忆模块和图像拍摄调整模块；
[0029]
数据采集模块、电缆沟图像拍摄模块和监测模拟测试模块的输出端连接远程控制中心的输入端，远程控制中心的输出端连接图像拍摄调整模块和异常告警模块的输入端，异常告警模块的输出端连接监测数据记忆模块和无线传输模块的输入端，无线传输模块的输出端连接监测终端的输入端；
[0030]
数据采集模块用于采集电缆沟巡检机器人摄像头不转动时的极限拍摄范围数据、以及电缆沟道的宽度数据；电缆沟图像拍摄模块用于控制巡检机器人对电缆沟中的电缆进行图像拍摄；监测模拟测试模块用于模拟电缆沟监测环境，测量电缆沟中的水位、温度和气体数据，将拍摄到的电缆图像和测量数据传输到远程控制中心中；远程控制中心用于在接收数据的同时控制巡检机器人按轨迹行进，并将接收到的数据传输到异常告警模块中；异常告警模块用于比较测量数据和标准数据，在测量数据异常时进行告警；无线传输模块用于将异常数据传输到监测终端中；相关工作人员通过监测终端分析数据异常原因并对电缆沟进行维护处理，监测数据记忆模块用于统计并记忆拍摄到出现问题的电缆位置信息；图像拍摄调整模块用于确认当前机器人与沟壁两侧的相对位置，依据摄像头不转动时的有效拍摄范围调整巡检机器人水平移动距离并自动控制摄像头的打开与关闭。
[0031]
数据采集模块包括拍摄范围采集单元和沟道尺寸采集单元，拍摄范围采集单元用于采集电缆沟巡检机器人摄像头不转动时的极限拍摄长度和角度数据；沟道尺寸采集单元用于采集需要监测的电缆沟道的宽度数据，将采集到的所有数据通过远程控制中心传输到图像拍摄调整模块中。
[0032]
监测模拟测试模块包括监测环境模拟单元、电缆沟水位测量单元、环境温度测量单元和有害气体监测单元，监测环境模拟单元的输出端连接电缆沟水位测量单元、环境温度测量单元和有害气体监测单元的输入端，监测环境模拟单元用于模拟电缆沟监测环境；
电缆沟水位测量单元用于测量电缆沟内的水位高度数据；环境温度测量单元用于测量电缆沟内的温度数据；有害气体监测单元用于实时监测电缆沟内是否存在有害气体；异常告警模块包括水位超标告警单元、温度异常告警单元和气体异常告警单元，水位超标告警单元的输入端连接电缆沟水位测量单元的输出端，温度异常告警单元的输入端连接环境温度测量单元的输出端，气体异常告警单元的输入端连接有害气体监测单元的输出端，水位超标告警单元用于比对水位高度和位置最低的电缆与沟道地面的垂直高度，在水位高度接近位置最低的电缆时进行告警；温度异常告警单元用于比对标准温度和测试到的温度，在测试温度超标时进行告警；气体异常告警单元用于在监测到电缆沟内存在有害气体时进行告警，将告警数据通过无线传输模块传输到监测终端中。
[0033]
电缆沟图像拍摄模块包括电缆沟巡检单元、图像拍摄测试单元和机器人定位单元，电缆沟巡检单元的输入端连接监测环境模拟单元的输出端，电缆沟巡检单元的输出端连接图像拍摄测试单元的输入端，图像拍摄单元的输出端连接机器人定位单元的输入端，电缆沟巡检单元和图像拍摄测试单元用于控制巡检机器人对电缆沟进行巡检并拍摄电缆图像；机器人定位单元用于对机器人进行定位，并依据沟道宽度确认机器人摄像头与两侧沟壁的相对位置。
[0034]
图像拍摄调整模块包括有效拍摄角度记忆单元和移动距离调整单元，有效拍摄角度记忆单元的输出端连接移动距离调整单元的输入端，有效拍摄角度记忆单元用于记忆摄像头不转动时的有效拍摄距离和角度，将记忆的数据传输到移动距离调整单元中，移动距离调整单元用于依据有效拍摄距离、角度以及当前机器人与沟壁两侧的相对位置调整机器人的水平移动距离，将调整的数据传输到远程控制中心中，通过远程控制中心控制摄像头在机器人停止行进时开启、在机器人行进过程中关闭；监测数据记忆模块包括问题电缆统计单元和问题电缆信息记忆单元，问题电缆统计单元的输入端连接移动距离调整单元的输出端，问题电缆统计单元的输出端连接问题电缆信息记忆单元的输入端，问题电缆统计单元用于依据拍摄到的图像信息统计出现问题的电缆数量；问题电缆信息记忆单元用于记忆对应出现问题的电缆的位置信息。
[0035]
通过拍摄范围采集单元采集到需要监测的电缆沟巡检机器人摄像头不转动时的最长拍摄距离集合为l＝{l1，l2，...，l
n
}，最大拍摄角度为β＝{β1，β2，...，β
n
}，通过沟道尺寸采集单元采集到需要监测的电缆沟道宽度集合为a＝{a1，a2，...，a
n
}，其中，n表示需要监测的电缆沟数量，将采集到的所有数据传输到远程控制中心中。
[0036]
通过监测环境模拟单元模拟电缆沟监测环境，通过机器人定位单元对巡检机器人进行定位，确认对应机器人摄像头与左侧沟壁的垂直距离集合为d＝{d1，d2，...，d
n
}，与右侧沟壁的垂直距离集合为d＝{d1，d2，...，d
n
}，其中d
i
d
i
＝a
i
，其中，d
i
和d
i
分别表示随机一个机器人的摄像头与左、右两侧沟壁的垂直距离，a
i
表示对应机器人所监测的电缆沟宽度。
[0037]
通过远程控制中心控制巡检机器人停留在初始位置：初始位置为摄像头至电缆沟起点l距离处，当前控制巡检机器人摄像头打开拍摄图像，在拍摄完图像后控制机器人向前行进，在行进过程中控制巡检机器人关闭摄像头，通过移动距离位置调整机器人的行进距离：当d
i
≥d
i
时，根据下列公式计算随机一个机器人的每次行进距离a
i
：
[0038][0039]
当d
i
＜d
i
时，根据下列公式计算对应机器人的每次行进距离a
i’：
[0040][0041]
其中，β
i
表示对应机器人的最大拍摄角度，得到当前位置偏向左侧沟壁的巡检机器人每次行进距离集合为a＝{a1，a2，...，a
k
}，当前位置偏向右侧沟壁的巡检机器人每次行径距离集合为a’＝{a1’
，a2’
，...，a
k’}，其中，k k＝n，依据机器人的摄像头拍摄范围确定机器人的每次行进距离的目的在于确认机器人打开和关闭摄像头的时机，并能够有效保证机器人在不转动摄像头的情况下也能监测拍摄到电缆沟的全方位图像，能够提高电缆沟状态监测效率。
[0042]
通过远程控制中心控制巡检机器人按照调整的每次行进距离向前移动，在移动时关闭摄像头，在移动调整距离后打开摄像头拍摄电缆沟图像，控制巡检机器人按照调整的行进距离前进，在适当位置打开摄像头，便于在拍摄到完整图像的同时减少机器人的耗电量。
[0043]
在控制巡检机器人拍摄完全部的电缆沟图像后，将拍摄的图像传输到监测终端，相关工作人员根据图像分析电缆是否存在问题，通过问题电缆统计单元拥挤出现问题的电缆数量，通过问题电缆信息记忆单元将对应出现问题的电缆位置信息存储到对应巡检机器人的芯片中进行记忆，远程控制中心控制对应机器人在后续监测电缆沟时优先监测出现问题的电缆。
[0044]
实施例一：通过拍摄范围采集单元采集到需要监测的电缆沟巡检机器人摄像头不转动时的最长拍摄距离集合为l＝{l1，l2，l3}＝{15，8，22}，最大拍摄角度为β＝{β1，β2，β3}＝{50
°
，70
°
，40
°
}，通过沟道尺寸采集单元采集到需要监测的电缆沟道宽度集合为a＝{a1，a2，a3}＝{2，3，1}，单位为：米，通过监测环境模拟单元模拟电缆沟监测环境，通过机器人定位单元对巡检机器人进行定位，确认对应机器人摄像头与左侧沟壁的垂直距离集合为d＝{d1，d2，d3}＝{1，2.2，0.4}，与右侧沟壁的垂直距离集合为d＝{d1，d2，d3}＝{1，0.8，0.6}，通过远程控制中心控制巡检机器人停留在初始位置：初始位置为摄像头至电缆沟起点分别为15米、8米和22米距离处，根据公式计算机器人1和机器人2的每次行进距离a1≈12.8，a2≈4.8，根据公式计算机器人3的每次行进距离a1’
≈20.3，通过远程控制中心控制巡检机器人按照调整的每次行进距离向前移动，在移动时关闭摄像头，在移动调整距离后打开摄像头拍摄电缆沟图像。
[0045]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以
对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。