【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及人工智能，尤其为焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统。
技术介绍
1、我国是煤炭炼焦化学工业生产、消费以及出口大国，近年来焦化产业得到快速发展。其焦化产品焦炭可作为高炉冶炼的燃料，生产焦炉煤气，用于铸造和有色金属冶炼；还可用于制造生产合成氨的发生炉煤气或制造电石，以获得有机合成工业的原料。在炼焦过程中产生的化学产品经过回收、加工可提取焦油、氨、萘、硫化氢、粗苯等产品，经过精制加工和深度加工后，还可以制取苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳等，这些产品广泛用于化学工业、医药工业、耐火材料工业和国防工业，对中国的国民经济发展具有十分重要的意义。
2、然而，在焦化厂生产过程中，存在着诸如燃烧、爆炸、中毒、触电、高温、粉尘等有害因素，因此必须采取积极而有效的防范措施，以确保生产的正常进行，其中设备的日常合理维护就显得尤为重要，而设备的定时巡检就是其中重要的一环。
3、现有技术中，因焦炉地下室煤气管道潜在有毒气体泄漏点多、通风条件差等因素，巡检作业本身存在一定的安全隐患，一旦突发煤气泄漏、火灾等事件，极易威胁到巡检作业人员的安全；地下室巡检区域常年高温高湿度(年均温度近50℃)，工作环境差；此外地下室巡检工作涉及巡检部2位多，人工4小时巡检一次，长年累月重复劳动；此外人工巡检误检、漏检的情况较为严重。鉴于以上问题，本专利技术提出焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，以解决相关技
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，包括：
3、机器人终端：用于采集环境数据并对工况环境进行智能分析预警；
4、无线基站：用于实现机器人终端和远程控制中心的通讯以及为机器人终端进行供电；
5、远程控制中心：用于实现机器人终端对现场的实时监控；
6、其中，机器人终端包括：
7、采集模块，所述采集模块用于采集巡检现场的信息；
8、分析处理模块，所述分析处理模块用于将采集到的信息采用智能音视频识别算法进行处理分析，准确判断设备当前的运行状态并根据设备的情况实施告警。
9、进一步地，采集模块的信息包括巡检现场的图像、声音、红外热像和气体浓度参数。
10、进一步地，分析处理模块涉及的步骤如下：
11、s121：设置设备告警的阈值和条件；
12、s122：机器人终端捕捉现场的实时图像和声音信息以及设备红外热像和工作状态，通过智能音视频识别算法对采集到的图像和声音数据进行识别对比；
13、s123：根据工作人员的需要将图像信息经过无线基站传输至远程控制中心，并自动记录采集的完整信息；
14、s124：对于识别异常的设备进行告警提醒并将告警信息传输至远程控制中心。
15、进一步地，s121中，对采集到的图像数据进行识别对比基于卡方距离和余弦相似度结合的方法，表达式如下：
16、scombined＝α·scos-β·dchi
17、其中，scos为余弦相似度；dchi为卡方距离；scombined为结合后的相似度；α和β为平衡余弦相似度和卡方距离的权重参数；
18、其中，
19、
20、其中，dchi(h1，h2)为h1和h2两个直方图的卡方距离；h1为正常图像的直方图；h2为待检测图像的直方图；f1i表示直方图h1中第i个bin的频数；f2i表示直方图h2中第i个bin的频数；n表示直方图的总bin数量；ω(i)表示第i个bin的权重变量；
21、
22、其中，a为正常图像向量，a＝[a1，a2，...，an]；b为待检测图像向量，b＝[b1，b2，...，bn]，n表示向量的维度，每个元素表示向量中的一个特征值；a·b表示向量a和b的点积，a·a和b·b分别表示向量a和b的范数的平方；a为权重；b为偏移量。
23、进一步地，s121中，对采集到的声音数据进行识别对比基于mfcc系数，步骤如下：
24、s1：将从采集模块获取的音频信号分为短帧，对每一帧引用加窗函数；
25、s2：对每一帧应用快速傅里叶变换以将时域信号转换为频域信号，取快速傅里叶变换结果幅度的平方，得到每一帧的功率谱；
26、s3：将功率谱映射到梅尔频率上，计算每个梅尔滤波器的能量；
27、s4：对每个滤波器的能量取对数，模拟人类听觉对声音强度的感知；
28、s5：对取对数后的能量谱进行dct变换，得到dct系数，计算每个mfcc系数。
29、进一步地，mfcc系数的表达式如下：
30、
31、其中，n表示第n个mfcc系数；m表示梅尔滤波器的数量；n表示频率分量的索引；k表示频率分量；x(k)表示在频率分量k处频谱的幅度；hm(k)表示在频率分量k处第m个梅尔滤波器在频率域的响应值。
32、进一步地，s123中，采集的完整信息包括拍摄地和设备名称。
33、进一步地，无线基站包括路基供电模块、网络通信模块和定位模块；
34、其中，所述路基供电模块用于实时监测机器人终端充电状态数据，保障现场的充电安全；所述网络通信模块用于实现远程控制中心与机器人终端的信息传输；所述定位模块用于确定机器人终端的实时位置。
35、进一步地，网络通信单元通过光纤与远程控制中心连接。
36、进一步地，远程控制中心包括监控显示模块、巡检调度模块和数据库；
37、其中，所述监控模块用于实时监控机器人终端的工作状态；所述巡检调度模块用于指定和优化机器人终端的巡检路线和计划；所述数据库用于存储机器人终端采集的信息以及报警信息。
38、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
39、本专利技术通过基于卡方距离和余弦相似度结合的方法，实现对采集图像的精准判断，确保设备的正常运行，同时，对异常运行的设备能够第一时间检测出来进行告警，并且机器人可以利用mfcc分析设备运行时产生的声音，以识别潜在的异常，结合卡方距离、余弦相似度以及mfcc系数的方法，不仅能提高图像数据的判读精度，还能增强声音信号的异常检测能力。这种多维度的分析方法使得智能巡检机器人能够更准确地评估设备状态，及时发现并响应异常情况，从而确保焦炉车间设备的稳定运行和生产安全。
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1.焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，采集模块(11)的信息包括巡检现场的图像、声音、红外热像和气体浓度参数。
3.根据权利要求1所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，分析处理模块(12)涉及的步骤如下：
4.根据权利要求3所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，S121中，对采集到的图像数据进行识别对比基于卡方距离和余弦相似度结合的方法，表达式如下：
5.根据权利要求3所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，S121中，对采集到的声音数据进行识别对比基于MFCC系数，步骤如下：
6.根据权利要求5所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，MFCC系数的表达式如下：
7.根据权利要求3所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，S123中，采集的完整信息包括拍摄地和设备名称。
8.根据权利要求1所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，无线基站
9.根据权利要求8所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，网络通信单元(22)通过光纤与远程控制中心(3)连接。
10.根据权利要求1所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，远程控制中心(3)包括监控显示模块(31)、巡检调度模块(32)和数据库(33)；
...【技术特征摘要】
1.焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，采集模块(11)的信息包括巡检现场的图像、声音、红外热像和气体浓度参数。
3.根据权利要求1所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，分析处理模块(12)涉及的步骤如下：
4.根据权利要求3所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，s121中，对采集到的图像数据进行识别对比基于卡方距离和余弦相似度结合的方法，表达式如下：
5.根据权利要求3所述的焦炉车间轨道式智能巡检机器人系统，其特征在于，s121中，对采集到的声音数据进行识别对比基于mfcc系数，步骤如下：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：王凯军，王宏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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