[發(fā)明專利]一種輸水隧洞挖掘機(jī)作業(yè)狀態(tài)的識(shí)別方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110140960.8
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN112906509A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂虎波;包國剛;李佳;張斌;李玉志;衛(wèi)魏
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江省隧道工程集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 廣東廣盈專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44339
• 代理人: 李俊

1.一種輸水隧洞挖掘機(jī)作業(yè)狀態(tài)的識(shí)別方法，其特征在于，所述方法包括：

對挖掘機(jī)在t時(shí)刻下的實(shí)際關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)l_t進(jìn)行采集；

基于GRU循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對所述實(shí)際關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)l_t進(jìn)行估計(jì)運(yùn)算，輸出所述挖掘機(jī)在t+1時(shí)刻下的預(yù)測關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)

結(jié)合所述實(shí)際關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)l_t與所述預(yù)測關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)之間的變化關(guān)系，識(shí)別所述挖掘機(jī)在t時(shí)刻下的作業(yè)狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸水隧洞挖掘機(jī)作業(yè)狀態(tài)的識(shí)別方法，其特征在于，所述對挖掘機(jī)在t時(shí)刻下的實(shí)際關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)l_t進(jìn)行采集包括：

基于輸水隧洞內(nèi)部面向所述挖掘機(jī)的作業(yè)區(qū)域架設(shè)有攝像頭，采集所述挖掘機(jī)在t時(shí)刻下的圖像數(shù)據(jù)；

在所述圖像數(shù)據(jù)中標(biāo)注出所述挖掘機(jī)的五個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)位置，統(tǒng)計(jì)所述挖掘機(jī)在t時(shí)刻下的實(shí)際關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)l_t。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸水隧洞挖掘機(jī)作業(yè)狀態(tài)的識(shí)別方法，其特征在于，所述在所述圖像數(shù)據(jù)中標(biāo)注出所述挖掘機(jī)的五個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)位置包括：

在所述圖像數(shù)據(jù)中標(biāo)注出所述挖掘機(jī)的機(jī)體重心位置為關(guān)節(jié)點(diǎn)0、所述挖掘機(jī)的機(jī)體尾部位置為關(guān)節(jié)點(diǎn)1、所述挖掘機(jī)的斗桿起始位置為關(guān)節(jié)點(diǎn)2、所述挖掘機(jī)的斗桿尾部位置為關(guān)節(jié)點(diǎn)3以及所述挖掘機(jī)的鏟斗尾部位置為關(guān)節(jié)點(diǎn)4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸水隧洞挖掘機(jī)作業(yè)狀態(tài)的識(shí)別方法，其特征在于，所述基于GRU循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對所述實(shí)際關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)l_t進(jìn)行估計(jì)運(yùn)算，輸出所述挖掘機(jī)在t+1時(shí)刻下的預(yù)測關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)包括：

獲取基于所述GRU循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型所預(yù)測得到的所述挖掘機(jī)在t時(shí)刻下的預(yù)測關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)h_t-1；

將所述預(yù)測關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)h_t-1和所述實(shí)際關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)l_t導(dǎo)入所述GRU循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的重置門單元進(jìn)行矩陣運(yùn)算，得到應(yīng)遺忘信息量；

將所述預(yù)測關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)h_t-1、所述實(shí)際關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)l_t和所述應(yīng)遺忘信息量導(dǎo)入所述GRU循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的隱藏層進(jìn)行訓(xùn)練，得到記憶更新內(nèi)容；

將所述預(yù)測關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)h_t-1和所述實(shí)際關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)l_t導(dǎo)入所述GRU循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的更新門單元進(jìn)行矩陣運(yùn)算，得到被保留信息量；

對所述預(yù)測關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)h_t-1、所述被保留信息量和所述記憶更新內(nèi)容進(jìn)行融合運(yùn)算，得到所述挖掘機(jī)在t+1時(shí)刻下的預(yù)測關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸水隧洞挖掘機(jī)作業(yè)狀態(tài)的識(shí)別方法，其特征在于，在獲取基于所述GRU循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型所預(yù)測得到的所述挖掘機(jī)在t時(shí)刻下的預(yù)測關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)h_t-1之前，還包括：

基于所述挖掘機(jī)在歷史時(shí)刻下的若干組預(yù)測關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)和若干組實(shí)際關(guān)節(jié)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)，確定所述GRU循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型使用到的損失函數(shù)。