[發明專利]BIM輔助的供水渠道無人機在線協同巡檢系統

在審

• 申請號: 201811634859.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109840600A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 劉東海;陳俊杰;胡東婕
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00;G07C1/20;H04N7/18;H04N21/6437;H04B7/185;H04L29/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種BIM輔助的供水渠道無人機在線協同巡檢系統，其特征是，包括智能巡檢裝置、中心服務器、WEB客戶端和報警接收端，具體地：

智能巡檢裝置由無人機平臺、智能飛控模塊和數據傳輸模塊三個部分構成；

無人機平臺采用可低空懸停的多旋翼式無人機，以滿足供水渠道細部結構近距離檢測的需求，無人機平臺配置高清云臺相機，用于采集實時巡檢影像信息；智能飛控模塊包括遙控器和智能移動終端，其作用是接收中心服務器指派的巡檢任務，操作無人機按后方管理人員規劃的路線自動巡檢，并視現場實際情況適時調整飛行器姿態和航線，除此之外，該模塊還從無人機平臺獲取其實時的飛行數據和航拍視頻圖像，打包傳送至數據傳輸模塊；數據傳輸模塊通過巡檢現場的4G(the 4th Generation mobile communicationtechnology)網絡或無線專網，向中心服務器實時回傳位置坐標、機體姿態和云臺姿態飛行數據，以及航拍視頻數據，上述數據均帶有裝置ID標簽，以便中心服務器對不同巡檢設備的回傳數據進行結構化存儲；為應對個別區域網絡信號不好，難以實現數據實時回傳的情況，數據傳輸模塊具有本地保存功能，巡檢結束后，巡檢人員可將數據拷出并上傳歸檔，以供后續應用；

中心服務器對系統涉及的各類信息進行集中存儲，并響應各終端設備的請求，實現數據檢索、數據推送、視頻轉碼和報警發布，具體包括：

(1)飛行管理服務端

飛行管理服務端實現的功能包括兩方面：①向指定無人機智能巡檢裝置指派用戶規劃好的巡檢路線和任務，并在巡檢開始后動態響應后方管理人員對航線的調整，實時向現場巡檢人員發布調整指令；②接收存儲智能巡檢裝置回傳的位置坐標、機體姿態和云臺姿態等飛行數據，并響應超文本協議HTTP(HyperText Transfer Protocol)請求檢索符合要求的飛行數據向WEB客戶端分發，以實現BIM虛擬場景的聯動漫游；

(2)巡檢視頻服務端

巡檢視頻服務端基于實時消息傳輸協議RTMP(Real Time Messaging Protocol)實現巡檢視頻的推拉流和歸檔存儲，巡檢任務指派完成后，服務端分別為各個被指派任務的智能巡檢裝置分配特定RTMP推流地址，以便接收回傳的視頻影像資料；隨后，對回傳的實時視頻流做編碼壓縮工作以保證后續傳輸的連續性；最后，響應WEB客戶端播放器的拉流請求，通過CDN(Content Delivery Network)服務向用戶分發實時巡檢影像，除此之外，巡檢視頻服務端還會對回傳視頻進行解析存儲，以方便后續查看分析；

(3)安監BIM集成模塊

安監BIM集成模塊對耦聯集成安全監測數據的供水渠道BIM模型進行存儲管理；

(4)報警發布模塊

若在巡檢過程中發現險情，報警發布模塊將向工程相關人員發送用戶編寫的報警短信及建議的應急響應措施；

WEB客戶端由巡檢路線規劃模塊、BIM輔助巡檢模塊和報警信息編輯模塊組成，在巡檢路線規劃模塊下，用戶根據安全監測數據分析確定重點巡檢部位后，基于渠道BIM模型點選繪制出巡檢航線，然后該繪制出來的航線被解析為與無人機平臺接口對應的數據格式，并通過中心服務器向智能巡檢裝置下達，BIM輔助巡檢模塊在同一瀏覽器頁面下同時顯示實時回傳的巡檢視頻實景和耦聯動態安監數據的渠道BIM虛擬場景，通過從中心服務器調用與視頻當前幀畫面相符的無人機位置、機體姿態和云臺相機朝向數據，然后進行坐標轉換和虛實相機匹配參數的解算，實現BIM虛擬場景與航拍視頻當前幀畫面的匹配，達到虛擬BIM隨航拍視頻同步漫游的效果，若從巡檢視頻圖像中發現異常，用戶可利用報警信息編輯模塊編寫異常報警短信并由中心服務器向相關人員發布；

報警接收端既可以個人的智能移動電話，也可以是專門配置的工業級掌上電腦PDA，相關人員通過報警接收端以短信的形式接收報警信息，然后協商制定應急預案，及時采取措施控制險情發展。

2.如權利要求1所述的BIM輔助的供水渠道無人機在線協同巡檢系統，其特征是，安監BIM集成模塊具體工作流程如下：①根據設計圖紙等信息構建供水渠道BIM模型，其中安全監測布置采用符號化建模的方式以不同形狀和顏色的塊體表示不同類型的監測傳感器；②對建好的BIM模型進行輕量化處理，以轉換為支持WEB端瀏覽的格式；③開發數據接口對接渠道工程的安全監測數據采集系統，實現安全監測數據的動態入庫集成；④運用關鍵字段映射的方法，建立監測傳感器實際編號及其BIM模型ID號間的一一對應關系，從而實現安監數據與BIM模型間的集成耦聯。