【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于雪場索道巡檢，尤其涉及一種基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、近年來，中國的冰雪產(chǎn)業(yè)迎來了發(fā)展的黃金期，帶動了冰雪旅游、冰雪賽事等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。然而，冰雪周邊產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，冰雪運(yùn)動安全事故頻發(fā)，雪場設(shè)施和裝備的安全檢測問題仍有待解決。隨著越來越多的游客參與到冰雪運(yùn)動中，雪場索道面臨新的挑戰(zhàn)。長時間的工作不僅加快了設(shè)備的磨損與老化，而且惡劣的低溫和大風(fēng)天氣增加了索道檢測的難度。
2、目前，雪場索道的檢測主要依賴于人工巡檢，即運(yùn)維人員乘坐纜車對索道各部件進(jìn)行故障檢測與診斷。然而，人工檢測耗費(fèi)大量人力，巡檢的準(zhǔn)確率和效率依賴于運(yùn)維人員的經(jīng)驗，并且人工檢測存在一定的安全隱患。此外，人工巡檢具有一定的滯后性，不能及時有效地檢測出索道運(yùn)行中出現(xiàn)的故障。
3、隨著無人機(jī)技術(shù)和機(jī)器視覺技術(shù)在過去二十年中的飛速進(jìn)步，將兩者相結(jié)合應(yīng)用于雪場索道的巡檢成為了一種潛在解決方案。無人機(jī)通過搭載攝像頭采集目標(biāo)區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，機(jī)器視覺技術(shù)則對采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測和識別。兩者的結(jié)合可以有效解決類似的低空巡檢問題。無人機(jī)巡檢技術(shù)已經(jīng)在電力巡檢、風(fēng)力巡檢等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大潛力和應(yīng)用前景。然而，在索道巡檢領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用仍處于空白階段。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，開發(fā)一種基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢系統(tǒng)顯得尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢系統(tǒng)及方法，旨在解決上述
技術(shù)介紹
中提出的問題。
2、
3、一種基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，包括以下步驟：
4、步驟一、氣象監(jiān)測單元監(jiān)測當(dāng)前雪場索道所處環(huán)境的氣象條件，并判斷當(dāng)前氣象條件是否適合執(zhí)行巡檢任務(wù)；若適合執(zhí)行巡檢任務(wù)，則無人機(jī)機(jī)巢單元打開機(jī)巢艙門，發(fā)送本次巡檢任務(wù)；若不適合執(zhí)行巡檢任務(wù)，則暫停本次巡檢任務(wù)，等待合適天氣；
5、步驟二、無人機(jī)開始巡檢后，利用搭載的高分辨率攝像頭和紅外攝像頭采集索道圖像數(shù)據(jù)，利用搭載的紅外測距傳感器測量無人機(jī)與索道支架之間的距離；
6、步驟三、航路控制單元接收無人機(jī)的實(shí)時位置信息，判定無人機(jī)與索道支架之間的距離是否大于兩米；若距離大于或等于兩米，則執(zhí)行整體巡檢航路；若距離小于兩米，則執(zhí)行局部巡檢航路；
7、在執(zhí)行局部巡檢航路時，判斷索道支架是否為易損支架；若索道支架為低易損支架，則無人機(jī)執(zhí)行低易損航路；若索道支架為高易損支架，則無人機(jī)執(zhí)行高易損航路；
8、步驟四、根據(jù)航路中各索道支架編號確定圖像數(shù)據(jù)位置信息；
9、步驟五、在完成本次巡檢任務(wù)后，無人機(jī)返回機(jī)巢；
10、步驟六、故障分析模塊對采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到索道圖像數(shù)據(jù)集，并針對不同部位執(zhí)行不同的故障檢測方法；
11、針對支架輪組，采用輪組磨損故障檢測；
12、針對支架螺栓組連接情況，采用螺栓連接故障檢測；
13、針對索道纜繩，采用纜繩異物檢測；
14、步驟七、故障分析模塊將檢測結(jié)果發(fā)送給故障總結(jié)單元，故障總結(jié)單元顯示本次巡檢故障，總結(jié)故障報告，并發(fā)送給運(yùn)維人員；
15、步驟八、將本次巡檢圖像保存至歷史數(shù)據(jù)存儲單元中，將故障圖像保存至故障數(shù)據(jù)存儲單元中；
16、步驟九、數(shù)據(jù)存儲模塊利用支架易損等級的判定公式對本次巡檢的支架進(jìn)行易損性判定；
17、步驟十、無人機(jī)機(jī)巢單元對無人機(jī)進(jìn)行充電和維護(hù)操作；
18、所述支架易損等級的判定公式為：
19、s＝0.5×p+0.3×m+0.2×h；
20、其中，s表示易損等級評分，滿分為10分；0-6分為低易損等級，7-10分為高易損等級；p表示支架一年內(nèi)的故障次數(shù)，滿分為10分，故障次數(shù)越多，分值越高；m表示支架在出現(xiàn)故障時的使用時間，滿分為10分，使用時間越長，分值越高；h表示支架所處的環(huán)境條件，包括溫度和濕度，滿分為10分，環(huán)境越惡劣，分值越高。
21、進(jìn)一步的，所述根據(jù)航路中各索道支架編號確定圖像數(shù)據(jù)位置信息步驟的具體過程如下：
22、以索道支架為節(jié)點(diǎn)，將整個航路劃分為多個區(qū)段；
23、根據(jù)兩個相鄰支架的現(xiàn)有編號，對兩個相鄰支架之間的纜繩進(jìn)行分段編號；
24、通過無人機(jī)搭載的高分辨率攝像頭獲取支架編號，并將支架的位置與編號對應(yīng)；
25、在當(dāng)前支架的圖像數(shù)據(jù)采集完畢后，無人機(jī)沿纜繩飛向下一個支架并獲取其編號，根據(jù)兩個相鄰支架編號確定該段纜繩的編號；并依次將無人機(jī)拍攝的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字順序標(biāo)記；
26、將位置標(biāo)記結(jié)合序列號形成各個圖像數(shù)據(jù)對應(yīng)的位置信息。
27、進(jìn)一步的，所述故障分析模塊對采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的過程如下：
28、使用圖像哈希算法刪除相似圖片；
29、采用高斯濾波器對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理；
30、采用直方圖均衡化對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行增強(qiáng)處理，以提高圖像的對比度和亮度；
31、對因無人機(jī)飛行姿態(tài)導(dǎo)致的圖像畸變進(jìn)行校正；
32、將預(yù)處理完成后的圖像數(shù)據(jù)構(gòu)建成索道圖像數(shù)據(jù)集；
33、對索道圖像數(shù)據(jù)集采用閾值分割技術(shù)，將支架從背景中分離出來，計算支架的像素數(shù)占圖像總像素的比例；若比例大于或等于70％，則該圖片歸類于支架子集合，若比例小于70％，則該圖片歸類為纜繩子集合；支架子集合用于檢測輪組磨損故障和螺栓連接故障，纜繩子集合用于檢測纜繩異物故障。
34、進(jìn)一步的，所述輪組磨損故障檢測的步驟如下：
35、將輪組紅外圖像的像素值通過預(yù)設(shè)的溫度轉(zhuǎn)換公式轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度值，得到輪組的實(shí)際溫度；
36、計算輪組區(qū)域內(nèi)所有像素的平均溫度值，得到所有輪組的平均溫度；
37、根據(jù)輪組正常運(yùn)行的溫度范圍，預(yù)先設(shè)定一個溫度閾值，用于判斷輪組的磨損情況；
38、計算所有輪組溫度的標(biāo)準(zhǔn)差，用于判斷溫度分布情況；
39、結(jié)合輪組平均溫度、標(biāo)準(zhǔn)差和設(shè)定的溫度閾值，對每個輪組的溫度進(jìn)行比較：
40、若某個輪組的溫度超過設(shè)定的溫度閾值，或高于輪組平均溫度加上一個標(biāo)準(zhǔn)差，則判定輪組存在磨損異常；
41、若某個輪組的溫度在一周的日常巡檢中存在五天及以上的磨損異常，則進(jìn)行輪組的維修或更換；
42、將檢測結(jié)果及圖像數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲模塊中，包括輪組磨損的位置和檢測時間。
43、進(jìn)一步的，所述螺栓連接故障檢測的步驟如下：
44、利用包含螺栓組、螺母和螺栓的標(biāo)注圖像數(shù)據(jù)集對yolov8模型進(jìn)行訓(xùn)練；
45、將支架子集合中的圖像數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的yolov8模型中，進(jìn)行目標(biāo)檢測，識別并定位圖像中的螺母和螺栓；
46、對檢測到的螺母和螺栓進(jìn)行標(biāo)注，并輸出檢測結(jié)果，包括螺母和螺栓的數(shù)量、位置及置信度；
47、根據(jù)目標(biāo)檢測算法的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，其特征在于，所述根據(jù)航路中各索道支架編號確定圖像數(shù)據(jù)位置信息步驟的具體過程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，其特征在于，所述故障分析模塊對采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的過程如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，其特征在于，所述輪組磨損故障檢測的步驟如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，其特征在于，所述螺栓連接故障檢測的步驟如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，其特征在于，所述纜繩異物檢測的步驟如下：
7.一種基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項所述的基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，其特征在于，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述巡檢管理系統(tǒng)包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，其特征在于，所述根據(jù)航路中各索道支架編號確定圖像數(shù)據(jù)位置信息步驟的具體過程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，其特征在于，所述故障分析模塊對采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的過程如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，其特征在于，所述輪組磨損故障檢測的步驟如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的雪場索道自主巡檢方法，其特征在于，所述螺栓連接故障檢測的步...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姚永明，林金柱，李志剛，高強(qiáng)，辛本祿，陳昌峰，劉俊池，邵乙芮，陳豪杰，李飛，
申請(專利權(quán))人：吉林大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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