本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，具體是一種基于ai技術(shù)的機(jī)器狗平臺(tái)交通隧道巡檢系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進(jìn)程的加快和交通網(wǎng)絡(luò)的日益復(fù)雜，交通通道的安全與維護(hù)變得越來(lái)越重要，例如隧道、橋梁、道路等通道的巡檢。傳統(tǒng)的巡檢方式多依賴人工進(jìn)行，存在效率低、易出錯(cuò)、數(shù)據(jù)處理滯后等問(wèn)題。此外，許多交通通道由于環(huán)境復(fù)雜、空間狹小，人工巡檢面臨著諸多挑戰(zhàn)，如無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患和維護(hù)需求。尤其難以對(duì)區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜的跨海通道，例如，深中通道，進(jìn)行高效巡檢。

2、一般的機(jī)器狗平臺(tái)通道巡檢系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)在統(tǒng)一服務(wù)器進(jìn)行分析計(jì)算，難以適應(yīng)距離較長(zhǎng)的跨海通道，難以保證對(duì)數(shù)據(jù)的及時(shí)分析處理，同時(shí)，缺少對(duì)通道的各個(gè)區(qū)域進(jìn)行針對(duì)性分析，難以對(duì)可能存在的潛在故障或劣化進(jìn)行預(yù)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一；為此，本發(fā)明提出了一種基于ai技術(shù)的機(jī)器狗平臺(tái)交通隧道巡檢系統(tǒng)，用于解決難以適應(yīng)距離較長(zhǎng)的跨海通道，難以保證對(duì)數(shù)據(jù)的及時(shí)分析處理，同時(shí)，難以對(duì)可能存在的潛在故障或劣化進(jìn)行預(yù)測(cè)的技術(shù)問(wèn)題。

2、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第一方面提供了一種基于ai技術(shù)的機(jī)器狗平臺(tái)交通隧道巡檢系統(tǒng)，包括：邊緣端和云端管理中心；

3、所述邊緣端，包括：

4、區(qū)域分配模塊：獲取跨海通道區(qū)域的通道數(shù)據(jù)，將目標(biāo)區(qū)域劃分為風(fēng)塔通道區(qū)域、管廊通道區(qū)域和外部通道區(qū)域，并在不同區(qū)域設(shè)置符合不同區(qū)域通道管理規(guī)則的機(jī)器狗，在不同的區(qū)域進(jìn)行不同檢測(cè)類型的網(wǎng)格區(qū)劃分；

5、數(shù)據(jù)采集模塊：為不同網(wǎng)格設(shè)置不同的數(shù)據(jù)采集策略，在各個(gè)網(wǎng)格區(qū)的機(jī)器狗，根據(jù)不同網(wǎng)格區(qū)的數(shù)據(jù)采集策略，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并發(fā)送至邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)；

6、邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)：跨海通道區(qū)域每間隔安全通信距離設(shè)置邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)；所述邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)通過(guò)與安全通信距離內(nèi)的機(jī)器狗通信連接進(jìn)行調(diào)度控制，并根據(jù)網(wǎng)格區(qū)的機(jī)器狗采集的數(shù)據(jù)，對(duì)不同類型網(wǎng)格進(jìn)行安全性分析，對(duì)安全性分析低于閾值的網(wǎng)格進(jìn)行安全警報(bào)；

7、所述云端管理中心，包括：

8、模型構(gòu)建模塊：根據(jù)不同區(qū)域的網(wǎng)格的安全性分析結(jié)果，建立不同網(wǎng)格區(qū)的安全程度分析模型，對(duì)各個(gè)網(wǎng)格區(qū)進(jìn)行安全程度分析；

9、機(jī)器狗調(diào)度模塊：根據(jù)網(wǎng)格區(qū)進(jìn)行故障程度分析結(jié)果和網(wǎng)格區(qū)網(wǎng)格的檢測(cè)進(jìn)度，通過(guò)邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)不同網(wǎng)格區(qū)的機(jī)器狗進(jìn)行支援調(diào)度。

10、可選地，在上述方面的一個(gè)示例中，區(qū)域分配模塊，包括：

11、區(qū)域劃分單元：獲取跨海通道區(qū)域的通道數(shù)據(jù)，包括：通道檢測(cè)區(qū)域數(shù)據(jù)、通道事故記錄、通道類型和通道地圖數(shù)據(jù)，根據(jù)通道檢測(cè)區(qū)域數(shù)據(jù)和通道地圖數(shù)據(jù)，將與風(fēng)塔相連的通道劃分為風(fēng)塔通道區(qū)域，將容納各種管線的通道劃分為管廊通道區(qū)域，將容納人車通行區(qū)域通道劃分為外部通道區(qū)域；

12、機(jī)器狗分配單元：根據(jù)風(fēng)塔通道區(qū)域、管廊通道區(qū)域和外部通道區(qū)域的通道檢測(cè)區(qū)域數(shù)據(jù)中檢測(cè)區(qū)域面積，在不同區(qū)域設(shè)置符合不同區(qū)域通道管理規(guī)則的機(jī)器狗；

13、網(wǎng)格劃分單元：根據(jù)每個(gè)區(qū)域的通道數(shù)據(jù)，在風(fēng)塔通道區(qū)域劃分設(shè)備網(wǎng)格區(qū)、通道網(wǎng)格區(qū)和風(fēng)塔監(jiān)控網(wǎng)格區(qū)，在管廊通道區(qū)域劃分通道網(wǎng)格區(qū)、設(shè)備網(wǎng)格區(qū)和管網(wǎng)檢測(cè)網(wǎng)格區(qū)，在外部通道區(qū)域劃分通道網(wǎng)格區(qū)和設(shè)備網(wǎng)格區(qū)。

14、可選地，在上述方面的一個(gè)示例中，所述數(shù)據(jù)采集模塊為不同網(wǎng)格設(shè)置不同的數(shù)據(jù)采集策略，包括：

15、對(duì)于風(fēng)塔通道區(qū)域、管廊通道區(qū)域和外部通道區(qū)域的所有網(wǎng)格區(qū)，檢測(cè)基本運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括：風(fēng)速、溫度、濕度、通道的高清圖像數(shù)據(jù)和紅外圖像數(shù)據(jù)；

16、對(duì)于風(fēng)塔通道區(qū)域、管廊通道區(qū)域和外部通道區(qū)域的設(shè)備網(wǎng)格區(qū)，數(shù)據(jù)采集策略為：

17、額外采集設(shè)備網(wǎng)格區(qū)中設(shè)備的高清圖像和紅外圖像，以及設(shè)備接線處的紅外圖像和電性參數(shù)；

18、對(duì)于風(fēng)塔通道區(qū)域和管廊通道區(qū)域的通道網(wǎng)格區(qū)，數(shù)據(jù)采集策略為：

19、額外采集通道網(wǎng)格區(qū)中通道的煙霧狀況；

20、對(duì)于管廊通道區(qū)域的管網(wǎng)檢測(cè)網(wǎng)格區(qū)，數(shù)據(jù)采集策略為：

21、額外采集管網(wǎng)檢測(cè)網(wǎng)格區(qū)中線纜和管道處的高清圖像和偏振圖像；

22、對(duì)于外部通道區(qū)域的通道網(wǎng)格區(qū)，數(shù)據(jù)采集策略為：

23、額外采集通道網(wǎng)格區(qū)中通道的鹽霧濃度。

24、可選地，在上述方面的一個(gè)示例中，所述邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)通過(guò)與安全通信距離內(nèi)的機(jī)器狗通信連接進(jìn)行調(diào)度控制，包括以下步驟：

25、邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)與安全通信距離內(nèi)的機(jī)器狗建立通信連接；

26、接收到機(jī)器狗調(diào)度模塊發(fā)送的同一區(qū)域的不同網(wǎng)格區(qū)之間機(jī)器狗調(diào)度控制指令后，根據(jù)調(diào)度控制指令將對(duì)應(yīng)區(qū)塊的數(shù)據(jù)采集策略發(fā)送至對(duì)應(yīng)機(jī)器狗，并發(fā)送前往對(duì)應(yīng)區(qū)塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的指令。

27、可選地，在上述方面的一個(gè)示例中，所述邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)格區(qū)的機(jī)器狗采集的數(shù)據(jù)，對(duì)不同類型網(wǎng)格進(jìn)行安全性分析，對(duì)安全性分析低于閾值的網(wǎng)格進(jìn)行安全警報(bào)，包括以下步驟：

28、獲取跨海通道歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)中，出現(xiàn)表面異常的高清圖像數(shù)據(jù)、紅外圖像數(shù)據(jù)和偏振圖像，以及未出現(xiàn)表面異常的，高清圖像數(shù)據(jù)、紅外圖像數(shù)據(jù)和偏振圖像，并對(duì)表面異常位置進(jìn)行標(biāo)注；

29、通過(guò)歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型，對(duì)高清圖像數(shù)據(jù)、紅外圖像數(shù)據(jù)和偏振圖像的異常位置進(jìn)行識(shí)別標(biāo)注，并計(jì)算異常區(qū)域的面積；

30、獲取歷史數(shù)據(jù)中，各個(gè)區(qū)域正常運(yùn)行時(shí)的，高清圖像數(shù)據(jù)、紅外圖像數(shù)據(jù)和偏振圖像，通過(guò)訓(xùn)練后的深度學(xué)習(xí)模型，檢測(cè)異常區(qū)域的面積，并取平均值，作為高清圖像數(shù)據(jù)、紅外圖像數(shù)據(jù)和偏振圖像的最大異常故障面積閾值；

31、對(duì)于風(fēng)塔通道區(qū)域、管廊通道區(qū)域和外部通道區(qū)域的所有網(wǎng)格區(qū)，在預(yù)設(shè)檢測(cè)時(shí)間區(qū)間，檢測(cè)基本運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)以下公式，進(jìn)行網(wǎng)格基本安全性分析：

32、

33、其中，s為網(wǎng)格基本安全性分析值，sv為網(wǎng)格風(fēng)速安全性分析值，sth為網(wǎng)格溫濕度安全性分析值，sp為網(wǎng)格的圖像異常安全性分析值，w1、w2和w3分別為網(wǎng)格風(fēng)速安全性分析值、網(wǎng)格溫濕度安全性分析值和網(wǎng)格的圖像異常安全性分析值的對(duì)應(yīng)權(quán)重；v為對(duì)應(yīng)網(wǎng)格在預(yù)設(shè)檢測(cè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)的風(fēng)速均值，v0為對(duì)應(yīng)網(wǎng)格區(qū)的異常風(fēng)速閾值，t0為對(duì)應(yīng)網(wǎng)格在預(yù)設(shè)檢測(cè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)的溫度均值，h0為對(duì)應(yīng)網(wǎng)格在預(yù)設(shè)檢測(cè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)的濕度均值，σt為對(duì)應(yīng)網(wǎng)格在預(yù)設(shè)檢測(cè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)，溫度的標(biāo)準(zhǔn)差，σh為對(duì)應(yīng)網(wǎng)格在預(yù)設(shè)檢測(cè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)，濕度的標(biāo)準(zhǔn)差，fai、fbi和fci為在預(yù)設(shè)檢測(cè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)，網(wǎng)格中高清圖像數(shù)據(jù)、紅外圖像數(shù)據(jù)和偏振圖像檢測(cè)的異常面積，若為檢查到異?；?qū)?yīng)網(wǎng)格不存在對(duì)應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，則對(duì)應(yīng)異常面積設(shè)置為零，famax、fbmax和fcmax為高清圖像數(shù)據(jù)、紅外圖像數(shù)據(jù)和偏振圖像檢測(cè)的最大異常故障面積閾值；

34、根據(jù)網(wǎng)格基本安全性分析結(jié)果，針對(duì)不同區(qū)域，進(jìn)行不同區(qū)域的額外安全性分析；

35、將網(wǎng)格基本安全性分析結(jié)果和額外安全性分析進(jìn)行加權(quán)平均，得到網(wǎng)格的最終的安全性分析結(jié)果，對(duì)安全性分析低于閾值的網(wǎng)格進(jìn)行安全警報(bào)。

36、可選地，在上述方面的一個(gè)示例中，針對(duì)不同區(qū)域，進(jìn)行不同區(qū)域的額外安全性分析，包括以下步驟：

37、對(duì)于各個(gè)區(qū)域的設(shè)備網(wǎng)格區(qū)，獲取額外采集設(shè)備網(wǎng)格區(qū)中設(shè)備的高清圖像和紅外圖像，以及設(shè)備接線處的紅外圖像和電性參數(shù)，通過(guò)以下公式，進(jìn)行設(shè)備的額外安全性分析：

38、

39、其中，sep為設(shè)備的額外安全性分析值，fej為各個(gè)區(qū)域的設(shè)備網(wǎng)格區(qū)，額外采集的第j個(gè)圖像數(shù)據(jù)中異常區(qū)域面積，femaxj為額外采集的第j個(gè)圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)圖像種類的最大異常故障面積閾值，σek為各個(gè)區(qū)域的設(shè)備網(wǎng)格區(qū)，額外采集的第k個(gè)電性參數(shù)，在預(yù)設(shè)檢測(cè)時(shí)間區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)差，tek為各個(gè)區(qū)域的設(shè)備網(wǎng)格區(qū)，額外采集的第k個(gè)電性參數(shù)，在預(yù)設(shè)檢測(cè)時(shí)間區(qū)間的均值；

40、對(duì)于風(fēng)塔通道區(qū)域和管廊通道區(qū)域的通道網(wǎng)格區(qū)，獲取額外采集通道網(wǎng)格區(qū)中通道的煙霧狀況，若檢測(cè)到煙霧，立即發(fā)送對(duì)應(yīng)網(wǎng)格進(jìn)行安全警報(bào)信號(hào)，否則，不發(fā)送安全警報(bào)信號(hào)；

41、對(duì)于管廊通道區(qū)域的管網(wǎng)檢測(cè)網(wǎng)格區(qū)，獲取額外采集管網(wǎng)檢測(cè)網(wǎng)格區(qū)中線纜和管道處的高清圖像和偏振圖像，按照與基本運(yùn)行數(shù)據(jù)網(wǎng)格的圖像異常安全性分析值的計(jì)算方法相同的方法，進(jìn)行線纜和管道的額外安全性分析值的計(jì)算；

42、對(duì)于外部通道區(qū)域的通道網(wǎng)格區(qū)，獲取額外采集通道網(wǎng)格區(qū)中通道的鹽霧濃度，計(jì)算預(yù)設(shè)檢測(cè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)檢測(cè)鹽霧濃度的均值與異常鹽霧濃度閾值的比值，作為鹽霧的額外安全性分析值；

43、將各個(gè)網(wǎng)格中計(jì)算得到的所有額外安全性分析值相加，若相加結(jié)果為零，則對(duì)應(yīng)網(wǎng)格的額外安全性分析結(jié)果為零，網(wǎng)格的額外安全性分析值不參與最終的安全性分析結(jié)果的后續(xù)計(jì)算；

44、若相加結(jié)果大于零，則以相加的結(jié)果加1后，取倒數(shù)，作為對(duì)應(yīng)網(wǎng)格的額外安全性分析結(jié)果，參與最終的安全性分析結(jié)果的后續(xù)計(jì)算。

45、可選地，在上述方面的一個(gè)示例中，所述模型構(gòu)建模塊根據(jù)不同區(qū)域的網(wǎng)格的安全性分析結(jié)果，建立不同網(wǎng)格區(qū)的安全程度分析模型，對(duì)各個(gè)網(wǎng)格區(qū)進(jìn)行安全程度分析，包括以下步驟：

46、獲取不同區(qū)域的不同網(wǎng)格區(qū)的出現(xiàn)故障前的不同網(wǎng)格區(qū)的歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)，以及長(zhǎng)期正常運(yùn)行的不同網(wǎng)格區(qū)的歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障前數(shù)據(jù)和正常數(shù)據(jù)的標(biāo)注；

47、通過(guò)邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)訓(xùn)練的深度學(xué)習(xí)模型，檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)的異常區(qū)域的面積，加入到對(duì)應(yīng)歷史數(shù)據(jù)中替換原有的圖像數(shù)據(jù)，并計(jì)算歷史數(shù)據(jù)的網(wǎng)格的安全性分析結(jié)果；

48、根據(jù)不同網(wǎng)格區(qū)的歷史數(shù)據(jù)，分別訓(xùn)練lstm-全連接混合模型，對(duì)網(wǎng)格的安全性分析結(jié)果為故障前數(shù)據(jù)或正常數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

49、可選地，在上述方面的一個(gè)示例中，根據(jù)不同網(wǎng)格區(qū)的歷史數(shù)據(jù)，分別訓(xùn)練lstm-全連接混合模型，對(duì)網(wǎng)格的安全性分析結(jié)果為故障前數(shù)據(jù)或正常數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，包括以下步驟：

50、通過(guò)不同網(wǎng)格區(qū)的歷史數(shù)據(jù)中，任意時(shí)間段的數(shù)據(jù)作為輸入，對(duì)應(yīng)后一時(shí)間段的數(shù)作為輸出，分別訓(xùn)練lstm多模態(tài)時(shí)間序列模型，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對(duì)未來(lái)的檢測(cè)數(shù)據(jù)和網(wǎng)格的安全性分析結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)；

51、lstm多模態(tài)時(shí)間序列模型的輸出端設(shè)置特征處理層和連接層，通過(guò)特征處理層調(diào)用邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)根據(jù)未來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算未來(lái)的網(wǎng)格的安全性分析結(jié)果，作為特征值，并在預(yù)估值上保留故障前數(shù)據(jù)和正常數(shù)據(jù)的標(biāo)注；

52、通過(guò)連接層將未來(lái)的網(wǎng)格的安全性分析結(jié)果特征值和lstm多模態(tài)時(shí)間序列模型輸出的安全性分析結(jié)果預(yù)測(cè)值輸入到全連接分類器，對(duì)網(wǎng)格的安全性分析結(jié)果為不同網(wǎng)格區(qū)的故障前數(shù)據(jù)或正常數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

53、可選地，在上述方面的一個(gè)示例中，所述機(jī)器狗調(diào)度模塊根據(jù)網(wǎng)格區(qū)進(jìn)行故障程度分析結(jié)果和網(wǎng)格區(qū)網(wǎng)格的檢測(cè)進(jìn)度，通過(guò)邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)不同網(wǎng)格區(qū)的機(jī)器狗進(jìn)行支援調(diào)度，包括以下步驟：

54、獲取網(wǎng)格區(qū)進(jìn)行故障程度分析結(jié)果和網(wǎng)格區(qū)網(wǎng)格的檢測(cè)進(jìn)度；

55、若網(wǎng)格區(qū)進(jìn)行故障程度分析結(jié)果為正常數(shù)據(jù)，則不對(duì)不同網(wǎng)格區(qū)的機(jī)器狗進(jìn)行調(diào)度；

56、若網(wǎng)格區(qū)進(jìn)行故障程度分析結(jié)果為故障前數(shù)據(jù)，則檢測(cè)網(wǎng)格區(qū)網(wǎng)格的檢測(cè)進(jìn)度是否大于50％，若是，則不進(jìn)行調(diào)度；

57、若否，則對(duì)相同區(qū)域中的網(wǎng)格區(qū)的檢測(cè)進(jìn)度進(jìn)行檢測(cè)，選擇分析結(jié)果為正常數(shù)據(jù)，且檢測(cè)進(jìn)度大于50％的網(wǎng)格區(qū)作為備選網(wǎng)格區(qū)，若無(wú)備選網(wǎng)格區(qū)，則不進(jìn)行調(diào)度；

58、若存在備選網(wǎng)格區(qū)，選擇距離故障前網(wǎng)格區(qū)最近的網(wǎng)格區(qū)的機(jī)器狗，發(fā)送支援調(diào)度命令和機(jī)器狗編號(hào)到邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)。

59、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

60、本發(fā)明通過(guò)邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崟r(shí)接收并處理來(lái)自機(jī)器狗的數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，提高響應(yīng)速度，通過(guò)在邊緣進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，減輕了云端的數(shù)據(jù)處理壓力，使得整個(gè)系統(tǒng)更加高效；邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)機(jī)器狗采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全性分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)；由于數(shù)據(jù)在邊緣側(cè)進(jìn)行處理，減少了數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，提高了數(shù)據(jù)的安全性。

61、本發(fā)明通過(guò)安全程度分析模型，能夠直觀了解各網(wǎng)格區(qū)的安全狀況，有助于管理者快速識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，從而合理分配資源和精力。通過(guò)邊緣數(shù)據(jù)管理節(jié)點(diǎn)根據(jù)故障程度和檢測(cè)進(jìn)度對(duì)機(jī)器狗進(jìn)行支援調(diào)度，確保關(guān)鍵區(qū)域得到及時(shí)、有效的監(jiān)測(cè)。通過(guò)模型分析和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的調(diào)度，能夠迅速定位問(wèn)題所在，并調(diào)動(dòng)附近的機(jī)器狗進(jìn)行支援，根據(jù)網(wǎng)格區(qū)的安全程度和故障程度分析結(jié)果，動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)器狗的部署和調(diào)度策略，避免資源閑置或過(guò)度集中。