一种基于无人机的码头智能点检方法及系统
技术领域
本发明涉及码头点检技术领域，尤其涉及一种基于无人机的码头智能点检方法及系统。
背景技术
码头上的集装箱以及散货码头的起重机，包括集装箱龙门起重机RTG和轨道式龙门起重机RMG、桥式起重机QC以及斗轮机等主要设备，人工现场手动操作时，司机上机开机前需要对上述等设备主要部位及机构进行设备点检，设备开机时，还需要配合电维修人员进行点检，其中点检的内容主要有地面的部位和设备顶部的地面的部位。
其中地面部位的点检主要有轮胎气压(4齿着地)或行走轮啃轨情况及夹轮器完好情况漏油情况，防护框的完好情况、防护罩内链条下垂情况、马达减速箱外观完好及漏油情况、铁鞋位置及完好情况、液压杆机液压站外观完好及泄露情况、取电小车碳刷及行程开关或电缆卷盘及电缆的完好情况、防风钢丝绳完好及固定情况、防风拉杆的完好及固定情况。
其中设备顶部的部位的点检主要有：小车架上钢丝绳及滑轮完好情况、电动机及减速箱外观完好、液压系统及元器件外观及泄露情况、吊具或斗轮机倾转机构完好及泄露情况、梯形架上滑轮钢丝绳及挂钩情况等。
其中电维修人员进行点检为电气动态点检，点检包括司机手动三大机构，电器人员现场观察检测起升(相对司机上下方向)吊具或抓斗、小车轨道(相对司机前后方向)、大车防撞极限限位或防撞限位、防撞开关的松动情况及外观和功能的完好情况。
目前起重机设备自动化后，司机在远离设备办公室操作或监控设备，原有的点检及动态点检均无法实施。由于点检部位点多面广，如通过安装大量得摄像头来实现远程检测，需增装大量传感器成本高且会大大降低设备可靠性。取消点检又有可能对设备安全带来重大隐患(如气压不足会导致整个电机减速箱给拉坏，制动器漏油可能导致刹车失灵造成安全事故)。随着码头自动化智能化的推进，远程点检、智能点检也成了行业需迫切解决的难题。
发明内容
针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单，高效安全的基于无人机的码头智能点检方法及系统，为了达到上述目的，本申请采用以下技术方案：
一种基于无人机的码头智能点检方法，所述无人机设置在桥式起重机上的预设位置，所述预设位置包括预设室内位置或预设室外位置或室内与室外组合，所述预设室外位置包括桥式起重机的大梁、鞍梁和小车架，所述预设室内位置包括桥式起重机、卸船机或斗轮机的机器房；包括步骤：
S1：通过无人机获取第一预设路线上预设需点检位置的预设点检信息，并将获取的预设点检信息发送至后台服务器；
S2：通过后台服务器的预设点检处理流程，对每个预设需点检位置对应的预设点检信息进行预设点检标准比对；
S3：判断预设需点检位置的预设点检信息中对应的预设需点检位置的状态是否为预设异常状态；
S4：若是，对预设异常状态对应的预设需点检位置进行预警；若不是，继续执行步骤S3。
进一步地，步骤S1包括步骤：
S11：发送第一预设路线信息至无人机，控制无人机在预设位置起飞；
S12：通过无人机在第一预设路线上预设需点检的位置上进行悬停拍摄，储存所述拍摄获取的预设点检信息；
S13：判断无人机是否完成第一预设路线的飞行；
S14：若是，控制无人机返回预设位置，若不是，继续执行步骤S12；
S15：判断无人机是否返回预设位置，若是，控制无人机将储存的预设点检信息发送至后台服务器。
进一步地，步骤S12之前还包括步骤：
判断当前桥式起重机的大车和小车是否均为预设静止状态(动态点检仅需起重机大车静止)；
若是，则执行执行步骤S12；
若不是，则无人机停止工作或控制起重机的大车和小车停止运动。
进一步地，步骤S12包括步骤：
S121：通过无人机标定第一预设路线上需点检的位置的预设最佳拍摄点的三维坐标；
S122：按照预设安装安全规则以及预设最短路线规则，结合标定的第一预设路线上需点检的位置的预设最佳拍摄点的三维坐标，获取无人机需要飞行的第一预设飞行路线信息，所述第一飞行路线信息包括第一飞行轨迹信息和第二飞行轨迹信息；
S123：控制无人机按照第一预设飞行轨迹信息开始飞行，并在在第一预设路线上需点检的位置上进行悬停拍摄，储存所述拍摄获取的预设点检信息；
S124：当无人机完成第一预设路线的飞行后，按照第二预设飞行轨迹返回预设位置。
进一步地，步骤S12前还包括步骤：
判断无人机是否接收到预设开始点检指令；
若是，打开罩在无人机上方的防雨罩；
判断防雨罩的打开角度是否达到预设完全打开角度；
若是，发送预设防雨罩已完全打开信息至无人机；
控制无人机进入预设待飞行状态。
进一步地，步骤S15还包括步骤：
S151：判断无人机是否返回预设位置；
S152：若是，判断预设位置是否为预设室外位置；
S153：若是，通过无线通讯将储存的预设点检信息发送至后台服务器，若不是，判断预设位置是否为预设室内位置；
S154：若预设位置为预设室内位置，控制无人机通过无线通讯将储存的预设点检信息发送至该预设室内位置对应的起重机的设备，通过该预设室内位置对应的起重机的设备将储存的预设点检信息发送至后台服务器。
进一步地，步骤S123还包括步骤：
S1231：判断当前预设需点检位置是否为预设需动态点检位置；
S1232：若是，获取当前预设需动态点检位置对应的预设动态点检流程；若不是，控制无人机按照第一预设飞行轨迹信息开始飞行，并在在第一预设路线上需点检的位置上进行悬停拍摄；
S1233：按照预设动态点检流程，对预设需动态点检位置进行点检，并获取预设需动态点检位置的点检结果；
S1234：将获取的点检结果和无人机拍摄的预设点检信息发送至后台服务器。
进一步地，步骤S1232中的预设动态点检流程，包括：预设起重机小车操作起升动态点检流程、预设起重机小车机构行进动态点检流程、预设起重机小车撞极限动作动态点检流程、预设起重机大车限位状态动态点件流程。
进一步地，所述预设需动态点检位置的点检结果为预设需动态点检位置对应的设备的控制信号。
一种基于无人机的码头智能点检系统，包括：
无人机，所述无人机用于获取第一预设路线上预设需点检位置的预设点检信息，并将获取的预设点检信息发送至后台服务器；
后台服务器，所述后台服务器用于通过预设点检处理流程，对每个预设需点检位置对应的预设点检信息进行预设点检标准比对，并当预设需点检位置的预设点检信息中对应的预设需点检位置的状态为预设异常状态时对预设异常状态对应的预设需点检位置进行预警。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)：起重机的预设位置上设置有用于给无人机充电的充电装置以及用于限制无人机固定的前后左右限位装置，保证了无人机电量的需求和无人机不会相对起重机进行运动。
(2)：设置在预设室外位置的无人机对应的停放的预设位置上安装有防雨罩，保证了天气恶劣环境下无人机的寿命。
(3)：无人机能够接收第一预设路线，并根据接收的第一预设路线以及无人机本身的传感器对桥式起重机的设备进行外观扫描，从而实现自身定位，并进行第一预设飞行路线的规划，实现自动导航的功能，使得无人机进行点检更加智能。
(4)：对于预设需动态点检位置的点检，无人机和起重机远程司机的配合下对起重机小车操作起升、小车机构、撞极限动作以及对起重机限位状态和动作的判断，实现了远程完成起重机设备电气动态的点检工作，即安全又高效。
(5)：对于大型机器房的设备，本申请采用将无人机获取的预设点检信息发送至设备，再通过设备将获取的预设点检信息发送至后台服务器，减少了设备对无线信号干扰，保证了无人机点检信息的完整性。
附图说明
图1为本基于无人机码头智能点检方法的流程图；
图2为本实施例中基于无人机码头智能点检动态点检的流程图；
图3为本基于无人机码头智能点检系统框图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
本实施例提供了一种基于无人机的码头智能点检方法，如图1至图2所示，
所述无人机设置在桥式起重机或门式起重机上的预设位置，所述预设位置包括预设室内位置或预设室外位置或预设室内位置与预设室外位置组合，所述预设室外位置可以设置在起重机的大梁、梯形架、鞍梁和小车架上，所述预设室内位置包括桥式起重机、卸船机设备以及斗轮机设备对应的机器房；包括步骤：
S1：通过无人机获取第一预设路线上预设需点检位置的预设点检信息，并将获取的预设点检信息发送至后台服务器，所述预设点检信息包括预设需点检位置的图像信息、声音信息、温度信息以及还有设置在设备上的预设物联网传感器发出的当前设备的应力，振动等信息；
S2：通过后台服务器的预设点检处理流程，由人工或通过AI算法对每个预设需点检位置对应的预设点检信息进行预设点检标准比对；
S3：判断预设需点检位置的预设点检信息中对应的预设需点检位置的状态是否为预设异常状态；
S4：若是，对预设异常状态对应的预设需点检位置进行预警；若不是，继续执行步骤S3。
无人机设置在码头的设备，所述设备包括桥吊、卸船机及斗轮机等大型机器房的设备，一台设备可以设置1架无人机或2架甚至多架无人机。
无人机停机位即预设位置装有充电装置及前后左右限位装置，便于无人机自动补充电源及设备运行或晃动时无人机能保持在相对固定的位置；进一步地，无人机的停机位设有无线通讯基站(固定)，便于无人机与桥吊或卸船机、斗轮机通讯或与码头远程控制中心通讯。
无人机可通过无线局域网WIFI及广域网将设备各点检点采集的图像及声音，温度信息及设备上物联网传感器发出的应力，振动等信息，直接或通过设备接收中转后间接传给后台服务器，由维保人员人员根据信息或直接用AI软件分析相关信息来判断，各点检点是否异常，如判断有异常，派人远程或现场对异常加以排查消除。
其中无人机上搭载激光测距仪停在合适位置可直接测振动振幅及加速度，也可通过起重机振动部位安装物联网振动测试传感器，无人机飞过时获取相应的振动信息。
对于步骤S4，基于无人机的码头智能点检系统，不仅能实时对需点检的位置进行点检，还能对点检的数据进行储存，然后对数据进行分析，通过人工或者人工智能在任何时间对码头智能点检的数据进行点检。
设置在预设室外位置的无人机外加装防雨罩壳，无人机需工作时雨罩一面自动打开，方便无人机进出，工作完毕，无人机自动飞回防雨罩内，打开的一面自动关闭。
对于起升、小车电机及减速箱均在大型机器房内的桥吊及斗轮机、卸船机，在机器房安装一台无人机；对于机器房外的大梁或梯形架或靠近地面设备的其他部位上，为方便无人机工作和维护比较优越的是设置在大梁尾部或靠近地面的部位安装一台无人机，
进一步地，还包括大车方向定位机构防止大车启停时停靠的无人机跑位。无人机停靠点还设有无线自动充电装置，能够保证无人机的电量，不会因为电量不足导致点检流程停止。
为提高效率减小无人机飞行路线设计难度也可分别在地面附近及远离地面的梯形架或大梁上分别设置1架或2架(海陆侧各1架)无人机。
对于无大型机器房的的桥式起重机，无人机可以设置在大梁上、鞍梁上或小车架上，其中设在小车架上配合透明的防雨罩，可以在设备工作时无人机停在防雨罩内，也可以通过无人机的摄像机实时采集小车架上钢丝绳、滑轮等重点部位的运行状况，并能实时收集起升、小车驱动马达及减速箱、联轴器、卷筒、小车车轮等执行机构的工作运转声音，通过后台人工分析或AI分析，判断是否有异常，实现远程维保或智能维保。
无人机信息获取后可直接本地对信息通过AI软件处理，直接判断是否异常，并将异常报警信息直接通过自身无线通讯系统传给后台服务器，
维保人员根据后台服务器上信息实时或汇总延后分析判断个点检点是否异常，也可根据异常报警信息直接判断异常并安排专业人员处理这些设备异常。
进一步地，步骤S1包括步骤：
S11：发送第一预设路线信息至无人机，控制无人机在预设位置起飞；
S12：通过无人机在第一预设路线上预设需点检的位置上进行悬停拍摄，储存所述拍摄获取的预设点检信息；
S13：判断无人机是否完成第一预设路线的飞行；
S14：若是，控制无人机返回预设位置，若不是，继续执行步骤S12；
S15：判断无人机是否返回预设位置，若是，控制无人机将储存的预设点检信息发送至后台服务器。
进一步地，步骤S12前还包括步骤：
判断无人机是否接收到预设开始点检指令；
若是，打开罩在无人机上方的防雨罩；
判断防雨罩的打开角度是否达到预设完全打开角度；
若是，发送预设防雨罩已完全打开信息至无人机；
控制无人机进入预设待飞行状态。
对于桥式起重机，无人机从设备或远程控制中心接到点检的指令，无人机防雨罩自动打开，无人机从停机位起飞，按预先设定的路线，在需点检的各部位附件悬停拍摄，完成点检各部位状态的图像拍摄工作，拍摄完毕无人机飞回停机位，关闭防雨罩。
将图像通过通讯系统传回桥式起重机或远程控制中心，供远程司机或机修通过人工看视频判断主要部位状态是否正常，完成开机前的点检工作。或通过无人机、桥式起重机或控制中心的AI软件，通过对无人机采集的视频图像进行分析处理，判断各部位是否正常，实现异常部位自动报警，提升维修人员效率，进而实现自动点检工作。
进一步地，步骤S12之前还包括步骤：
判断当前桥式起重机的大车和小车是否均为预设静止状态；
若是，则执行执行步骤S12；
若不是，则控制桥式起重机的大车和小车停止运动。
为降低桥式起重机大车运行无人机伴飞点检时飞行路线及动作实现的难度，此时设备或远程控制中心需确保点检时大车、小车均处于静止状态，无人机根据设备点检部位，提前标定各点检部位无人机最佳拍摄点的相对于桥式起重机的三维坐标位置，安装安全及路线最短的原则规划点检飞行路线，保证无人机在飞行结束能采集到点检各部位的的图片及影像，能满足远程人工或AI判断各部位状态是否正常的要求。
所述无人机工作时与起重机大车移动通过程序连锁，其中固定机房内的无人机至少具备初始自动按规定路线巡航，返回及规定点位悬停的功能。机房外布置的无人机能以起重机部件外观特征为参照物，实现自动识别巡航，自动返会及规定部位自动悬停的功能。
进一步地，步骤S12包括步骤：
S121：通过无人机标定第一预设路线上需点检的位置的预设最佳拍摄点的三维坐标；
S122：按照预设安装安全规则以及预设最短路线规则，结合标定的第一预设路线上需点检的位置的预设最佳拍摄点的三维坐标，获取无人机需要飞行的第一预设飞行路线信息，所述第一飞行路线信息包括第一飞行轨迹信息和第二飞行轨迹信息；
S123：控制无人机按照第一预设飞行轨迹信息开始飞行，并在在第一预设路线上需点检的位置上进行悬停拍摄，储存所述拍摄获取的预设点检信息；
S124：当无人机完成第一预设路线的飞行后，按照第二预设飞行轨迹返回预设位置。
进一步地，步骤S15还包括步骤：
S151：判断无人机是否返回预设位置；
S152：若是，判断预设位置是否为预设室外位置；
S153：若是，通过无线通讯将储存的预设点检信息发送至后台服务器，若不是，判断预设位置是否为预设室内位置；
S154：若预设位置为预设室内位置，控制无人机通过无线通讯将储存的预设点检信息发送至该预设室内位置对应的起重机的设备，通过该预设室内位置对应的起重机的设备将储存的预设点检信息发送至后台服务器。对于起重机的桥吊、卸船机及斗轮机等有大型机器房的设备，室外部分的点检同桥式起重机，室内部分的点检流程同室外，因室内无需防雨罩，减少了防雨打开关闭环节，机器房内无人机采集的信息只能通过起重机上服务器处理或通过起重机传回后台服务器，因为机器房是铁质外壳，能屏蔽无线信号，室内无人机只能通过无线通讯系统将采集的图片传给设备，再通过设备传到远程中心供人工查看实现远程点检，或自动点检。
进一步地，步骤S123还包括步骤：
S1231：判断当前预设需点检位置是否为预设需动态点检位置；
S1232：若是，获取当前预设需动态点检位置对应的预设动态点检流程；若不是，控制无人机按照第一预设飞行轨迹信息开始飞行，并在在第一预设路线上需点检的位置上进行悬停拍摄；
S1233：按照预设动态点检流程，对预设需动态点检位置进行点检，并获取预设需动态点检位置的点检结果；
S1234：将获取的点检结果和无人机拍摄的预设点检信息发送至后台服务器。
其中进行动态检验之前需要保证起重机大车处于静止状态。
其中无人机按照第一预设飞行轨迹飞行点检时，在第一预设飞行轨迹连续飞行获取预设需点检信息，不需停顿判断。
进一步地，步骤S1232中的预设动态点检流程包括：预设起重机小车操作起升动态点检流程、预设起重机小车机构行进动态点检流程、预设起重机小车撞极限动作动态点检流程、预设起重机大车限位状态动态点件流程。
进一步地，所述预设需动态点检位置的点检结果为预设需动态点检位置对应的设备的控制信号。
动态点检通过无人机悬停在便于查看小车起升机构极限开关动作的部位。在远程司机配合下，操作起升、小车机构、撞极限动作，通过无人机传回的图像及设备PLC传回的限位信号，判断限位状态及动作是否正常。同时通过无人机下停机脚架或悬挂物，通过遮挡大车防撞激光、防撞雷达、触碰大车龙须保护限位，通过无人机传回的图像及PLC传回的限位信号，判断大车防撞传感器及保护限位状态及动作是否正常，进而在远程完成设备开机时电气动态点检工作。
采用本基于无人机的码头智能点检方法，能够先将相关数据、图像、图片上传至后台服务器，通过相关软件由远程人员判断是否符合工作需要，并可通过语音系统对讲现场，实现相关的安全管理工作，机器人自动率达到90％以上；后期通过软件AI算法实现无人操控，机器人自动率达到95％以上，成本较低并能保证码头设备的安全。
实施例二
本实施例提供了一种基于无人机的码头智能点检系统，如图3所示，本系统包括：
无人机，所述无人机设置在起重机上的预设位置，所述预设位置安装有用于给无人机充电的充电装置以及用于给无人机限定位置的前后左右限位装置；所述无人机用于获取第一预设路线上预设需点检位置的预设点检信息，并将获取的预设点检信息发送至后台服务器；
后台服务器，所述后台服务器用于通过预设点检处理流程，对每个预设需点检位置对应的预设点检信息进行预设点检标准比对，并当预设需点检位置的预设点检信息中对应的预设需点检位置的状态为预设异常状态时对预设异常状态对应的预设需点检位置进行预警。
本实施例中的无人机具备自动定位及自动导航功能。能通过激光、视觉、毫米波传感器对设备主要机构外观扫描实现自身定位，或通过差分、GPS或DGPS或几种方式组合实现自定位功能，在此基础上通过路线规划，实现自动导航的功能。所述的通讯包括无线局域网通讯、广域网通讯、或卫星通讯。从而实现对预设位置的点检，实现了远程点检和智能点检的目的。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
