CN114319452B - 基于ai识别的井盖自动探测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于AI识别的井盖自动探测装置及方法，该装置包括基板和用于支撑所述基板的支撑机构，所述基板的下部连接有用于拍摄所述井盖的摄像头以及多个探测机构，所述探测机构包括与所述基板转动连接并且水平设置的驱动气缸，所述驱动气缸通过悬挂单元连接有安装块，所述安装块固定连接有感应单元，所述摄像头、所述驱动气缸和所述感应单元共同电性连接有控制器。本发明能够自动识别出井盖的类型以及井盖上通孔的位置，进而通过通孔将感应单元送入到井盖下方对窨井内部的数据进行采集，在布置好装置之后无需人工操作，更加方便快捷，并且精度更高。

Description

基于AI识别的井盖自动探测装置及方法

技术领域

本发明涉及井盖探测技术领域，具体的说是一种基于AI识别的井盖自动探测装置及方法。

背景技术

井盖探测主要是通过井盖对窨井内部进行探测，获取到窨井内部的气体数据或者液位数据等参数，以对窨井和井盖的使用状况进行检测，保证安全性。现有技术中，探测主要通过人工进行，需要打开井盖，有时候还需要人员进入到窨井内部，效率比较低，并且工作人员的安全难以保障。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种基于AI识别的井盖自动探测装置及方法，能够自动识别出井盖的类型以及井盖上通孔的位置，进而通过通孔将感应单元送入到井盖下方对窨井内部的数据进行采集，在布置好装置之后无需人工操作，更加方便快捷，并且精度更高。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

基于AI识别的井盖自动探测装置，包括基板和用于支撑所述基板的支撑机构，所述基板的下部连接有用于拍摄所述井盖的摄像头以及多个探测机构，所述探测机构包括与所述基板转动连接并且水平设置的驱动气缸，所述驱动气缸通过悬挂单元连接有安装块，所述安装块固定连接有感应单元，所述摄像头、所述驱动气缸和所述感应单元共同电性连接有控制器。

优选的，所述支撑机构包括多个穿设在所述基板上的内螺纹套筒，所述内螺纹套筒中配合设置有螺杆，所述螺杆的一端同轴固连有支撑杆，所述螺杆的另外一端同轴固连有转盘。

优选的，所述基板固定连接有两个相互平行的延伸板，并且所述基板位于两个所述延伸板之间，两个所述延伸板之间固定连接有安装板，并且所述安装板位于所述基板的下方，所述摄像头固定设置在所述安装板的下表面。

优选的，多个所述探测机构的所述驱动气缸沿所述摄像头的圆周方向均匀分布。

优选的，所述基板上固定设置有驱动电机，所述驱动电机与所述控制器电性连接，所述驱动电机的输出轴向下穿过所述基板后同轴固连有转轴，所述转轴位于所述摄像头的正上方，所述驱动气缸与所述转轴固定连接。

优选的，所述悬挂单元包括与所述驱动气缸的活塞杆固定连接的悬挂杆，所述悬挂杆固定连接有升降电机，所述升降电机与所述控制器电性连接，所述升降电机驱动连接有绕线轮，所述绕线轮上绕设有绳索，所述安装块与所述绳索固定连接。

优选的，所述悬挂杆固定连接有水平设置的支撑板，所述升降电机固定设置在所述支撑板上，所述支撑板的中部开设有锥形的导向孔，并且所述导向孔的大端向上设置，所述绳索穿过所述导向孔后与所述安装块固定连接。

优选的，所述安装块呈锥形，并且所述安装块的小端向下设置，所述感应单元固定设置在所述安装块的侧壁上。

优选的，所述感应单元包括气体传感器和距离传感器，所述气体传感器和所述距离传感器均与所述控制器电性连接。

基于AI识别的井盖自动探测方法，基于上述的基于AI识别的井盖自动探测装置，所述方法包括如下步骤：

S1、利用所述支撑机构将所述基板至于所述井盖的上方；

S2、所述控制器控制所述摄像头拍摄所述井盖的图像，并且对所述图像进行识别得到井盖类型和通孔位置；

S3、所述控制器根据所述通孔位置控制所述探测机构的所述驱动气缸动作，直到所述安装块位于通孔的上方；

S4、所述悬挂单元将所述安装块向下穿过所述通孔放置到所述井盖的下方；

S5、所述控制器根据所述井盖类型控制所述感应单元感应所述井盖下方的目标参数。

本发明能够自动识别出井盖的类型以及井盖上通孔的位置，进而通过通孔将感应单元送入到井盖下方对窨井内部的数据进行采集，在布置好装置之后无需人工操作，更加方便快捷，并且精度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明探测装置的整体结构示意图；

图2是支撑机构的结构示意图；

图3是驱动电机的设置方式示意图；

图4是悬挂单元的结构示意图。

附图标记：1-基板，2-驱动电机，3-延伸板，4-安装板，5-摄像头，6-驱动气缸，7-连杆，8-悬挂杆，9-绕线轮，10-升降电机，11-支撑板，12-导向孔，13-绳索，14-安装块，15-支撑杆，16-垫块，17-气体传感器，18-距离传感器，19-内螺纹套筒，20-螺杆，21-转盘，22-轴承，23-转轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至4，图1是本发明探测装置的整体结构示意图，图2是支撑机构的结构示意图，图3是驱动电机的设置方式示意图，图4是悬挂单元的结构示意图。

基于AI识别的井盖自动探测装置，包括基板1和用于支撑基板1的支撑机构，基板1的下部连接有用于拍摄井盖的摄像头5以及多个探测机构，探测机构包括与基板1转动连接并且水平设置的驱动气缸6，驱动气缸6通过悬挂单元连接有安装块14，安装块14固定连接有感应单元，摄像头5、驱动气缸6和感应单元共同电性连接有控制器。

在使用时，首先将基板1设置在待探测的井盖的上方，然后利用摄像头5拍摄井盖的图像，进而由控制器根据井盖的图像通过AI处理识别出井盖的类型以及井盖上通孔的位置，之后控制器控制探测机构动作，具体地说驱动气缸6动作并且推动悬挂单元移动，直到安装块14移动到通孔的上方，随后利用悬挂单元将安装块14向下穿过通孔送入到井盖下方，最后根据井盖的类型控制感应单元对窨井内部的情况进行感应，例如感应温度、可燃气体浓度或者液位等数据，控制器在通过感应单元采集到数据后可以存储在本体，也可以通过无线通信的方式上传至远端的服务器。

本发明能够自动识别出井盖的类型以及井盖上通孔的位置，进而通过通孔将感应单元送入到井盖下方对窨井内部的数据进行采集，在布置好装置之后无需人工操作，更加方便快捷，并且精度更高。

支撑机构的具体结构为：支撑机构包括多个穿设在基板1上的内螺纹套筒19，内螺纹套筒19中配合设置有螺杆20，螺杆20的一端同轴固连有支撑杆15，螺杆20的另外一端同轴固连有转盘21。通过转动转盘21可以带动螺杆20转动，因为螺杆20与内螺纹套筒19配合，所以螺杆20在转动过程中能够沿轴向移动，即在基板1的垂直方向上移动，进而带动支撑杆15上下移动，通过调整多个支撑杆15的位置，可以调整基板1的姿态，直到基板1与井盖平行，从而使摄像头5拍摄到的井盖的图像的畸变更小，降低控制器的数据处理压力，提升探测速度。支撑杆15的下端可以固定连接锥形的垫块16.并且垫块16的尖端向下，垫块16可以采用橡胶等材质。

摄像头5具体的设置方式为：基板1固定连接有两个相互平行的延伸板3，并且基板1位于两个延伸板3之间，两个延伸板3之间固定连接有安装板4，并且安装板4位于基板1的下方，摄像头5固定设置在安装板4的下表面。通过延伸板4和安装板4的配合，可以使摄像头5位于驱动气缸6的下方，避免对驱动气缸6的动作产生干扰，也避免驱动气缸6遮挡摄像头5。

在本实施例中，多个探测机构的驱动气缸6沿摄像头5的圆周方向均匀分布。改设置方式能够同时利用多个感应单元对窨井内部的不同数据进行采集，从而提升探测效率。

为了保证能够通过悬挂单元将安装块14送入到井盖下方，基板1上固定设置有驱动电机2，驱动电机2与控制器电性连接，驱动电机2的输出轴向下穿过基板1后同轴固连有转轴23，转轴23位于摄像头5的正上方，驱动气缸6与转轴23固定连接，转轴23通过轴承22与基板1相连接，相应的在基板1的下表面开设有用于容纳轴承22的凹槽。通过驱动电机2能够驱动转轴23转动，进而由转轴23带动驱动气缸6转动，从而调整驱动气缸6的方向，然后配合驱动气缸6能够驱动悬挂单元沿基板1的径向移动，最终实现能够灵活调整悬挂单元和安装块14位置的效果，保证安装块14能够顺利送入到井盖的下方。

悬挂单元的具体结构为：悬挂单元包括与驱动气缸6的活塞杆固定连接的悬挂杆8，悬挂杆8通过连杆7与驱动气缸6的活塞杆相连接，悬挂杆8固定连接有升降电机10，升降电机10与控制器电性连接，升降电机10驱动连接有绕线轮9，绕线轮9上绕设有绳索13，安装块14与绳索13固定连接。当安装块14移动到通孔的上方后，升降电机10启动并且将绳索13从绕线轮9上解下，之后在重力的作用下安装块14向下移动并且拉动绳索13使绳索13处于绷紧的状态，通过控制升降电机10的动作速度可以保证绳索13的稳定性，进而保证安装块14能够顺利向下移动到井盖下方。

为了对绳索13的方向进行控制，进而对安装块14的移动方向进行限制，保证安装块14能够顺利穿过通孔进入到窨井内部，悬挂杆8固定连接有水平设置的支撑板11，升降电机10固定设置在支撑板11上，支撑板11的中部开设有锥形的导向孔12，并且导向孔12的大端向上设置，绳索13穿过导向孔12后与安装块14固定连接。导向孔12起到对绳索13进行导向的作用，将导向孔12设置为锥形孔，可以避免边缘磨损绳索13。

安装块14具体的结构为：安装块14呈锥形，并且安装块14的小端向下设置，感应单元固定设置在安装块14的侧壁上。

感应单元的具体结构为：感应单元包括气体传感器17和距离传感器18，气体传感器17和距离传感器18均与控制器电性连接。气体传感器17用于探测窨井内部可燃气体的成分和浓度，可以根据实际的需求进行选择，距离传感器18用于探测井盖内部的液位，适用于污水井。

在本发明一个具体的实施方式中，基于AI识别的井盖自动探测装置，包括基板1和用于支撑基板1的支撑机构，支撑机构包括多个穿设在基板1上的内螺纹套筒19，内螺纹套筒19中配合设置有螺杆20，螺杆20的一端同轴固连有支撑杆15，螺杆20的另外一端同轴固连有转盘21，通过转动转盘21可以带动螺杆20转动，因为螺杆20与内螺纹套筒19配合，所以螺杆20在转动过程中能够沿轴向移动，即在基板1的垂直方向上移动，进而带动支撑杆15上下移动，通过调整多个支撑杆15的位置，可以调整基板1的姿态，直到基板1与井盖平行，从而使摄像头5拍摄到的井盖的图像的畸变更小，降低控制器的数据处理压力，提升探测速度，基板1的下部连接有用于拍摄井盖的摄像头5以及多个探测机构，基板1固定连接有两个相互平行的延伸板3，并且基板1位于两个延伸板3之间，两个延伸板3之间固定连接有安装板4，并且安装板4位于基板1的下方，摄像头5固定设置在安装板4的下表面，通过延伸板4和安装板4的配合，可以使摄像头5位于驱动气缸6的下方，避免对驱动气缸6的动作产生干扰，也避免驱动气缸6遮挡摄像头5，探测机构包括与基板1转动连接并且水平设置的驱动气缸6，基板1上固定设置有驱动电机2，驱动电机2与控制器电性连接，驱动电机2的输出轴向下穿过基板1后同轴固连有转轴23，转轴23位于摄像头5的正上方，驱动气缸6与转轴23固定连接，通过驱动电机2能够驱动转轴23转动，进而由转轴23带动驱动气缸6转动，从而调整驱动气缸6的方向，然后配合驱动气缸6能够驱动悬挂单元沿基板1的径向移动，最终实现能够灵活调整悬挂单元和安装块14位置的效果，保证安装块14能够顺利送入到井盖的下方，驱动气缸6通过悬挂单元连接有安装块14，悬挂单元包括与驱动气缸6的活塞杆固定连接的悬挂杆8，悬挂杆8通过连杆7与驱动气缸6的活塞杆相连接，悬挂杆8固定连接有升降电机10，升降电机10与控制器电性连接，升降电机10驱动连接有绕线轮9，绕线轮9上绕设有绳索13，安装块14与绳索13固定连接，当安装块14移动到通孔的上方后，升降电机10启动并且将绳索13从绕线轮9上解下，之后在重力的作用下安装块14向下移动并且拉动绳索13使绳索13处于绷紧的状态，通过控制升降电机10的动作速度可以保证绳索13的稳定性，进而保证安装块14能够顺利向下移动到井盖下方，悬挂杆8固定连接有水平设置的支撑板11，升降电机10固定设置在支撑板11上，支撑板11的中部开设有锥形的导向孔12，并且导向孔12的大端向上设置，绳索13穿过导向孔12后与安装块14固定连接，导向孔12起到对绳索13进行导向的作用，将导向孔12设置为锥形孔，可以避免边缘磨损绳索13，安装块14固定连接有感应单元，摄像头5、驱动气缸6和感应单元共同电性连接有控制器。

本发明还提供基于AI识别的井盖自动探测方法，基于上述的基于AI识别的井盖自动探测装置，方法包括S1至S5。

S1、利用支撑机构将基板1至于井盖的上方。并且通过转动转盘21带动螺杆2转动，进而通过螺杆20带动支撑杆15移动，最终使基板1与井盖相互平行，减小摄像头5拍摄到的井盖图像的畸变，降低控制器的数据处理压力。

S2、控制器控制摄像头5拍摄井盖的图像，并且对图像进行识别得到井盖类型和通孔位置。控制器可以基于现有的AI图像处理方法对井盖的类型和通孔位置进行识别，属于现有技术，在此不再赘述。

S3、控制器根据通孔位置控制探测机构的驱动气缸6动作，直到安装块14位于通孔的上方。

S4、悬挂单元将安装块14向下穿过通孔放置到井盖的下方。

S5、控制器根据井盖类型控制感应单元感应井盖下方的目标参数。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.基于AI识别的井盖自动探测装置，其特征在于：包括基板（1）和用于支撑所述基板（1）的支撑机构，所述基板（1）的下部连接有用于拍摄所述井盖的摄像头（5）以及多个探测机构，所述探测机构包括与所述基板（1）转动连接并且水平设置的驱动气缸（6），所述驱动气缸（6）通过悬挂单元连接有安装块（14），所述安装块（14）固定连接有感应单元，所述摄像头（5）、所述驱动气缸（6）和所述感应单元共同电性连接有控制器；

所述支撑机构包括多个穿设在所述基板（1）上的内螺纹套筒（19），所述内螺纹套筒（19）中配合设置有螺杆（20），所述螺杆（20）的一端同轴固连有支撑杆（15），所述螺杆（20）的另外一端同轴固连有转盘（21）；

所述基板（1）固定连接有两个相互平行的延伸板（3），并且所述基板（1）位于两个所述延伸板（3）之间，两个所述延伸板（3）之间固定连接有安装板（4），并且所述安装板（4）位于所述基板（1）的下方，所述摄像头（5）固定设置在所述安装板（4）的下表面；

多个所述探测机构的所述驱动气缸（6）沿所述摄像头（5）的圆周方向均匀分布；

所述基板（1）上固定设置有驱动电机（2），所述驱动电机（2）与所述控制器电性连接，所述驱动电机（2）的输出轴向下穿过所述基板（1）后同轴固连有转轴（23），所述转轴（23）位于所述摄像头（5）的正上方，所述驱动气缸（6）与所述转轴（23）固定连接；

所述悬挂单元包括与所述驱动气缸（6）的活塞杆固定连接的悬挂杆（8），所述悬挂杆（8）固定连接有升降电机（10），所述升降电机（10）与所述控制器电性连接，所述升降电机（10）驱动连接有绕线轮（9），所述绕线轮（9）上绕设有绳索（13），所述安装块（14）与所述绳索（13）固定连接；

所述悬挂杆（8）固定连接有水平设置的支撑板（11），所述升降电机（10）固定设置在所述支撑板（11）上，所述支撑板（11）的中部开设有锥形的导向孔（12），并且所述导向孔（12）的大端向上设置，所述绳索（13）穿过所述导向孔（12）后与所述安装块（14）固定连接；

所述安装块（14）呈锥形，并且所述安装块（14）的小端向下设置，所述感应单元固定设置在所述安装块（14）的侧壁上；

所述感应单元包括气体传感器（17）和距离传感器（18），所述气体传感器（17）和所述距离传感器（18）均与所述控制器电性连接。

2.基于AI识别的井盖自动探测方法，基于如权利要求1所述的基于AI识别的井盖自动探测装置，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

S1、利用所述支撑机构将所述基板（1）至于所述井盖的上方；

S2、所述控制器控制所述摄像头（5）拍摄所述井盖的图像，并且对所述图像进行识别得到井盖类型和通孔位置；

S3、所述控制器根据所述通孔位置控制所述探测机构的所述驱动气缸（6）动作，直到所述安装块（14）位于通孔的上方；

S4、所述悬挂单元将所述安装块（14）向下穿过所述通孔放置到所述井盖的下方；

S5、所述控制器根据所述井盖类型控制所述感应单元感应所述井盖下方的目标参数。