基于5G大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化管道智慧巡檢技術(shù)的應(yīng)用研究

鄧楚舒 聯(lián)通（上海）產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司

1 研究企業(yè)信息管理系統(tǒng)的意義

隨著我國(guó)5G時(shí)代的到來(lái)，大數(shù)據(jù)技術(shù)被應(yīng)用于很多領(lǐng)域，尤其是在無(wú)人機(jī)技術(shù)方面，得到了充分的應(yīng)用，尤其是在智慧管道中移動(dòng)實(shí)時(shí)性，管道的完善管理方面，比人工效率高，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，在精細(xì)化管理方面，以及閉環(huán)工作流程，標(biāo)準(zhǔn)化的記錄，都可以利用大數(shù)據(jù)巡檢手段，進(jìn)行合理性的調(diào)整，快速高效達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，為智慧巡檢管道技術(shù)的安全性打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前管道等設(shè)備每隔一段時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)腐朽，老化，而現(xiàn)在的管道技術(shù)又多是基于防腐蝕、防銹化等特殊技術(shù)管道的基礎(chǔ)上進(jìn)行革新和改進(jìn)。

2 主要采用的技術(shù)

2.1 圖像處理技術(shù)

長(zhǎng)達(dá)幾十公里的管道的巡檢需要耗費(fèi)的人力多，如1人開(kāi)車(chē)，2人進(jìn)行觀測(cè)和檢查。而且巡檢效率低，檢查率低、巡檢頻次低。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的圖像進(jìn)行分析通過(guò)：圖像標(biāo)準(zhǔn)化、圖像的預(yù)處理、圖像特征提取、圖像的對(duì)比得出巡檢結(jié)果。這條管道巡檢線路通過(guò)整體的無(wú)人機(jī)巡檢可以知道現(xiàn)場(chǎng)是否有高溫報(bào)警、是否有泄漏、是否有人破壞等情況，從而對(duì)這些情況進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警。在后端大數(shù)據(jù)技術(shù)處理技術(shù)時(shí)，通過(guò)PID算法進(jìn)行整體數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和調(diào)控，因此圖像處理技術(shù)在智慧管道巡檢中起到至關(guān)重要的作用。

2.2 5G時(shí)代無(wú)線控制系統(tǒng)

目前5G技術(shù)火遍布全球，通過(guò)4G蜂窩技術(shù)實(shí)時(shí)無(wú)線通信，通過(guò)建設(shè)5G基站，實(shí)現(xiàn)巡檢線路5G信號(hào)的覆蓋，5G技術(shù)有3個(gè)技術(shù)特點(diǎn)：

(1）eMbb （Enhanced Mobile Broadband）提供超快速的帶寬體驗(yàn)，上行下行速率得到了極大的提升。

(2）MMTC （ Massive Machine-Type Communication）提供超大連接數(shù)量，支撐大量5G設(shè)備終端的接入。

(3）uRLLC（Ultra-relaible and Low Latency Communication）提供了極可靠的低延時(shí)通道，可以讓各個(gè)領(lǐng)域在使用5G信號(hào)時(shí)得到超低延時(shí)，無(wú)人技術(shù)中是應(yīng)用最廣泛的。

2.3 需求分析

(1）首先分析無(wú)人機(jī)管道技術(shù)中圖像處理技術(shù)的管控技術(shù)

(2）其次分析圖像處理技術(shù)在管道中的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，和整個(gè)流程，幫助終端工作人員進(jìn)行算法的統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)智慧巡檢技術(shù)的整體操控，全程實(shí)施無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，不需要人工實(shí)體干預(yù)，同時(shí)技術(shù)手段較為成熟。

(3）分析多屬性決策方法，分析北斗無(wú)人機(jī)系統(tǒng)操作的主要工作流程，并且與5G技術(shù)結(jié)合的主要過(guò)程，同時(shí)運(yùn)用嵌入式軟件以及用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)算法。

(4）研究無(wú)人機(jī)在是去信號(hào)時(shí)，在離線情況下，對(duì)路線的計(jì)算后的原路返回準(zhǔn)確性的研究和算法學(xué)習(xí)。

3 大數(shù)據(jù)圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)

目前無(wú)人機(jī)拍攝圖片時(shí)，會(huì)形成抓拍效果不好，圖片過(guò)分的偏移，圖像沒(méi)有任何價(jià)值，因此大數(shù)據(jù)技術(shù)需要對(duì)管道無(wú)人機(jī)進(jìn)行整體坐標(biāo)的一個(gè)定位，一般情況分為目標(biāo)坐標(biāo)，空間坐標(biāo)，圖像的坐標(biāo)，以及圖像的像素要求坐標(biāo)，主要采用的公式如下圖所示。

假設(shè)無(wú)人機(jī)抓拍的整個(gè)目標(biāo)為X,Y,Z軸線,無(wú)人機(jī)在通過(guò)算子進(jìn)行整體的投影，將無(wú)人機(jī)的相機(jī)和世界，在R距離上精細(xì)調(diào)和，然后在根據(jù)投影公式,當(dāng)時(shí)環(huán)境的影響，F(xiàn)進(jìn)行調(diào)和，最后形成像素和平面，通過(guò)圖像的分割，邊緣檢測(cè)，邊緣的跟蹤，通過(guò)算子 Roberts、Prewitt、Sobel、Scharr 及 Canny進(jìn)行整個(gè)圖像的處理，形成Z進(jìn)行目標(biāo)的抓拍鎖定。在過(guò)程中也要消除一些圖片的雜質(zhì)，因此在公式里加入D的元素。

4 無(wú)人機(jī)管道識(shí)別的算法的過(guò)程

首先對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行初始化，無(wú)人機(jī)盤(pán)查地形，然后進(jìn)去管道識(shí)別函數(shù)的調(diào)用，由于無(wú)人機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)有很多功能，通常一部無(wú)人機(jī)的成本較高，因此在管道巡檢時(shí)需要調(diào)用不同的函數(shù)，進(jìn)行調(diào)用，然后無(wú)人機(jī)通過(guò)信號(hào)的發(fā)射請(qǐng)求，操控人員根據(jù)系統(tǒng)需求，以及整體環(huán)境地形的需求進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。無(wú)人機(jī)在調(diào)用函數(shù)前需要對(duì)圖像進(jìn)行抓拍和分析。

5 無(wú)人機(jī)智慧巡檢技術(shù)總體流程的實(shí)現(xiàn)

目前為止無(wú)人機(jī)技術(shù)需要通過(guò)大數(shù)據(jù)算法進(jìn)行整體的實(shí)施，進(jìn)行整個(gè)的濾波的和彩色圖像的處理，才能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)可以透視，及時(shí)傳入操控人員手中，一般情況無(wú)人機(jī)采用嵌入式軟件技術(shù)的方式，通過(guò)整個(gè)芯片的搭建，系統(tǒng)的輸出輸入，軟硬件的結(jié)合，集成電路，集成模塊的結(jié)合后，才能與智慧巡檢中的管道無(wú)人機(jī)進(jìn)行整體的無(wú)人駕駛的飛行技術(shù)的控制，下圖5-6為無(wú)人機(jī)技術(shù)的整個(gè)流程圖。

首先無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，要在嵌入式軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，第一進(jìn)入嵌入式軟件系統(tǒng)，進(jìn)行無(wú)人機(jī)的的管道濾波處理，識(shí)別無(wú)人機(jī)的文件和圖像處理兩方面系統(tǒng)，一方面是文件內(nèi)部磁盤(pán)系統(tǒng)，內(nèi)存，計(jì)時(shí)管理，這些模塊的集成，然后圖像處理用戶界面算法也需要寫(xiě)入，形成驅(qū)動(dòng)，將這塊驅(qū)動(dòng)芯片，存入無(wú)人機(jī)的飛行控制器里面，無(wú)人機(jī)在硬件方面也建立CPU存儲(chǔ)模塊，最后由于飛行控制器芯片和存儲(chǔ)模塊兩個(gè)模塊集成北斗定位無(wú)線通信導(dǎo)航系統(tǒng)。

6 結(jié)論

本研究根據(jù)無(wú)人機(jī)在管道巡檢技術(shù)進(jìn)行整體的研究，同時(shí)也講述了無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)無(wú)人機(jī)靈敏小巧等特點(diǎn)進(jìn)行整體的分析，本研究根據(jù)無(wú)人機(jī)的開(kāi)源 ATK-F405 飛控機(jī)型進(jìn)行大數(shù)據(jù)的編譯，從實(shí)際考察中進(jìn)行整體的分析。了解無(wú)人機(jī)在管道巡檢過(guò)程中的業(yè)務(wù)流程，通過(guò)圖像處理技術(shù)以及嵌入式軟件，和大數(shù)據(jù)PID算法進(jìn)行整理操控。實(shí)施過(guò)程中的區(qū)域操控，管道過(guò)程的排查。本研究結(jié)合了大數(shù)據(jù)以及圖像處理技術(shù)、5G技術(shù)，同時(shí)也描述著我國(guó)無(wú)人機(jī)的主要應(yīng)用。通過(guò)不斷地優(yōu)化模擬管道技術(shù)法的數(shù)據(jù)以及對(duì)比實(shí)時(shí)計(jì)算得到的無(wú)人機(jī)的目標(biāo)定位。大數(shù)據(jù)幫助無(wú)人機(jī)的在管道巡查的應(yīng)用還有很多，本研究主要利用大數(shù)據(jù)圖像處理技術(shù)，希望以后有更多企業(yè)可以借鑒。