一種采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的土石壩工程施工調(diào)度輔助系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息工程處理中的視頻圖像數(shù)據(jù)采集和處理、GPS定位、重力傳感及數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用技術(shù)，并將該技術(shù)建立起的數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)與水電工程施工技術(shù)和管理相結(jié)合，尤其是涉及一種采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的土石壩工程施工調(diào)度輔助系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]大中型土石壩工程施工填筑層平面在基礎(chǔ)部分長(zhǎng)寬約400?500m，最大的填筑面積約5萬(wàn)m2?8萬(wàn)m2，在填筑中由填筑層涉及邊界條件和填筑工序作業(yè)面諸多，因工程施工人員實(shí)時(shí)信息不足而進(jìn)行全面監(jiān)督系統(tǒng)控制的施工過(guò)程難度極大。采用監(jiān)視器擴(kuò)大視角進(jìn)行輔助調(diào)度，因監(jiān)視畫面不能準(zhǔn)確的進(jìn)行量化和自動(dòng)反應(yīng)顯示現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的能力有限，不能較好的實(shí)時(shí)輔助施工調(diào)度?，F(xiàn)在的機(jī)器視覺(jué)及視頻處理能力可在監(jiān)視器的基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)量化分析，采用此技術(shù)手段可對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行廣泛、實(shí)時(shí)及快速施工參數(shù)的采集分析，可彌補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)管理存在的上述不足，輔助工程施工調(diào)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的土石壩工程施工調(diào)度輔助系統(tǒng)，是通過(guò)采用機(jī)器視覺(jué)、GPS定位及計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，能夠輔助完成大型土石壩工程施工現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械設(shè)備跟蹤、施工參數(shù)監(jiān)測(cè)、工程測(cè)量放樣與計(jì)量、施工質(zhì)量監(jiān)督控制以及實(shí)時(shí)調(diào)度等工作，為大型土石壩填筑工程施工提供輔助調(diào)度的信息處理的系統(tǒng)設(shè)備。其技術(shù)方案如下所述:
[0004]一種采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的土石壩工程施工調(diào)度輔助系統(tǒng)，包括下列步驟:
[0005](I)利用攝像機(jī)、GPS差分基站進(jìn)行土石壩壩面施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理，保持視頻圖像覆蓋大壩填筑施工面；
[0006](2)對(duì)地面移動(dòng)設(shè)備和檢測(cè)站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理，所述移動(dòng)設(shè)備和檢測(cè)站包括自卸車、碾壓設(shè)備、自卸車總重量檢測(cè)裝置、手持式設(shè)備；
[0007](3)前兩個(gè)步驟采集的數(shù)據(jù)傳送到中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，利用中心輔助系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，建立施工設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，壩面填筑施工視頻數(shù)據(jù)模型，并建立大型屏顯的現(xiàn)場(chǎng)視頻模擬，以及窗式動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)模型顯示，進(jìn)而發(fā)布輔助現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)度的命令。
[0008]步驟(I)中所述土石壩壩面施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理的方法包括下列步驟:
[0009]I)依據(jù)土石壩基礎(chǔ)填筑寬度和長(zhǎng)度，在壩基兩岸邊坡多點(diǎn)位精確定位布置數(shù)臺(tái)帶有攝像機(jī)和GPS差分基站的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)終端設(shè)備，分別錄入設(shè)備可視范圍內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻信息和接受GPS的定位信息，設(shè)備安裝高程及部位隨大壩填筑高度調(diào)整，始終保持視頻圖像覆蓋大壩填筑施工面；
[0010]2)實(shí)時(shí)采集的填筑施工面視頻圖像，經(jīng)視頻處理器進(jìn)行DPS數(shù)據(jù)處理后，同GPS的定位的差分計(jì)算信息，一并以固定的通訊格式傳輸給中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)。
[0011]步驟(2)中所述地面移動(dòng)設(shè)備和檢測(cè)站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理包括下列步驟:
[0012]I)在運(yùn)輸填筑料的各自卸車上配置安裝一臺(tái)具GPS的定位接收、短信發(fā)送接收和語(yǔ)音通信功能終端設(shè)備，將實(shí)時(shí)GPS的定位、自卸車信息和輔助語(yǔ)音通訊信息傳輸給中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)；
[0013]2)在碾壓設(shè)備上安裝一臺(tái)具有GPS的定位接收、碾壓振動(dòng)器擊振信息采集、短信發(fā)送接收和語(yǔ)音通信功能終端設(shè)備，將實(shí)時(shí)GPS的定位、碾壓振動(dòng)器擊振信息采集和與輔助語(yǔ)音通訊信息傳輸給中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)；
[0014]3)在各填筑料上壩道路入口處安裝一臺(tái)帶有自卸車總重量檢測(cè)裝置，該裝置是具有短信發(fā)送接收和語(yǔ)音通訊功能終端設(shè)備，將各自卸車的填筑料裝載信息傳輸給中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，將中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)傳輸?shù)闹噶铒@示在指令顯示器上；
[0015]4)現(xiàn)場(chǎng)手持式設(shè)備，其具有GPS的定位接收、顯示控制及信息通訊功能，應(yīng)用于填筑施工面的測(cè)量放樣及計(jì)量。
[0016]步驟(3)中中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理包括下列步驟:
[0017]I)中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)建立施工設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，將各終端設(shè)備數(shù)據(jù)以可移動(dòng)設(shè)備為單位，記錄設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括:車牌號(hào)、實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)、車載重量、卸車坐標(biāo)位置及調(diào)度記錄；
[0018]2)中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)建立壩面填筑施工視頻數(shù)據(jù)模型，將終端設(shè)備視頻圖像量化數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)建立施工面動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)模型，用于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，提供施工面的填筑材料計(jì)劃、測(cè)量放樣、質(zhì)量監(jiān)測(cè)、工程量統(tǒng)計(jì)及設(shè)備運(yùn)行，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)控制分析；
[0019]3)中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)將施工面量化處理后的實(shí)時(shí)視頻圖像拼接，建立大型屏顯的現(xiàn)場(chǎng)視頻模擬，以及窗式動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)模型顯示，直接提供壩面填筑施工的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)，輔助填筑工程施工調(diào)度；
[0020]4)中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)提供系統(tǒng)與各終端網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通訊，下達(dá)指揮命令輔助現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)度；
[0021]5)系統(tǒng)施工數(shù)據(jù)模型提供共享的數(shù)據(jù)資源平臺(tái)，輔助各部門對(duì)該系統(tǒng)施工模型的數(shù)據(jù)應(yīng)用。
[0022]其中，所述填筑施工面視頻圖像經(jīng)視頻處理器進(jìn)行DPS數(shù)據(jù)處理的步驟如下所述:①采用光學(xué)的透視原理及圖像插值技術(shù)的計(jì)算，對(duì)施工面視頻圖像視角調(diào)整，將與壩面呈一定視角畫面調(diào)整為壩面俯視視頻畫面，所述壩面為水平面；②采用視頻圖像量化技術(shù)對(duì)壩面施工進(jìn)行圖像量化，提供數(shù)據(jù)模型基本單位計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，供壩面工程量化分析；③采用視頻圖像“團(tuán)”檢測(cè)技術(shù)對(duì)壩面施工移動(dòng)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行跟蹤檢測(cè)分析；④將視頻處理器處理后的壩面施工視頻圖像信息和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行分析的數(shù)據(jù)信息，同GPS的定位的差分計(jì)算信息，一并以固定的通訊格式傳輸給中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)。
[0023]進(jìn)一步的，所述中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)置有大型中心屏顯。
[0024]步驟(3)中中心計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的步驟I)中，采用布置在壩前電子衡和分布在各部位的車輛識(shí)別裝置，檢測(cè)進(jìn)場(chǎng)填筑運(yùn)輸車輛的車牌號(hào)、本次填筑料裝載量、填筑料類別信息，同時(shí)啟動(dòng)進(jìn)場(chǎng)填筑設(shè)備后續(xù)運(yùn)行信息的跟蹤。
[0025]所述填筑施工面視頻圖像經(jīng)視頻處理器進(jìn)行DPS數(shù)據(jù)處理的步驟②中，圖像量化采用矯正還原后的視頻圖像，以圖像像素為單位，計(jì)算像素實(shí)際代表長(zhǎng)度，建立圖像像素與實(shí)際坐標(biāo)的位置關(guān)系，采用像素量化視頻圖像方式來(lái)量化與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物工程。
[0026]本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn):
[0027](I)系統(tǒng)設(shè)備提供了土石壩現(xiàn)場(chǎng)全方位實(shí)時(shí)快速自動(dòng)采集施工運(yùn)行數(shù)據(jù)的方法；
[0028](2)系統(tǒng)快速分析現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，建立以視頻圖像為基礎(chǔ)的平面可視的土石壩填筑施工運(yùn)行模型，實(shí)時(shí)直觀顯示堆筑壩面施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)，用于輔助現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度施工；
[0029](3)系統(tǒng)全方位實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，提供工程運(yùn)行數(shù)據(jù)的共享平臺(tái)，系統(tǒng)的保證工程實(shí)施的過(guò)程控制。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是所述采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的土石壩工程施工調(diào)度輔助系統(tǒng)的工作流程圖；
[0031]圖2是所述采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的土石壩工程施工調(diào)度輔助系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明提供了一種采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的土石壩工程施工調(diào)度輔助系統(tǒng)，包括下列技術(shù)應(yīng)用及設(shè)備原理:
[0033]如圖1所示，首先獲得施工現(xiàn)場(chǎng)視頻及設(shè)備終端信息，然后視頻圖像視角調(diào)整及圖像數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，將視頻圖像、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及終端信息傳輸，建立現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)輸入現(xiàn)場(chǎng)多點(diǎn)視頻圖像量化與拼接，從而建立施工現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像模擬及數(shù)據(jù)模型，在顯示屏進(jìn)行視頻圖像模擬及數(shù)據(jù)模型的顯示，進(jìn)行人工現(xiàn)場(chǎng)輔助調(diào)度及指令輸入，同時(shí)記錄現(xiàn)場(chǎng)施工圖像和運(yùn)行模型。
[0034]所述采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的土石壩工程施工調(diào)度輔助系統(tǒng)是由①攝像機(jī)+視頻處理器(DPS數(shù)據(jù)處理器)；? GPS地面差分基站車載終端設(shè)備地面終端設(shè)備；⑤輔助系統(tǒng)中心計(jì)算機(jī)；⑥輔助系統(tǒng)大型中心屏顯；⑦其他終端設(shè)備構(gòu)成，其中輔助系統(tǒng)原理及網(wǎng)絡(luò)框圖見(jiàn)圖2。
[0035]攝像機(jī)+視頻處理器(DPS)采集現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像數(shù)據(jù)，采用視頻圖像處理中圖形矯正技術(shù)，還原壩面填筑層實(shí)物圖形并建立精確的圖像比例量化填筑層(填筑面)，建立現(xiàn)場(chǎng)填筑分區(qū)虛擬輪廓數(shù)據(jù)線，進(jìn)行填筑分區(qū)施工放樣、填筑分區(qū)計(jì)量、填筑料分區(qū)邊線監(jiān)測(cè)、分層填筑面積及填筑總量測(cè)量和復(fù)核等施工量化控制過(guò)程；
[0036]采用視頻圖像處理中“團(tuán)”檢測(cè)定位和GPS輔助定位技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)跟蹤壩面填筑層現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)設(shè)備，建立現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行記錄(設(shè)備運(yùn)行軌跡)，進(jìn)行填筑設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行情況檢測(cè)，填筑分區(qū)實(shí)際填筑量檢測(cè)，碾壓設(shè)備運(yùn)行及分區(qū)碾壓質(zhì)量檢測(cè)；
[0037]采用布置在壩前電子衡和分布在各部位的車輛識(shí)別裝置，檢測(cè)進(jìn)場(chǎng)填筑運(yùn)輸車輛的車牌號(hào)、本次填筑料裝載量、填筑料類別等信息，同時(shí)啟動(dòng)進(jìn)場(chǎng)填筑設(shè)備后續(xù)運(yùn)行信息的跟蹤；
[0038]采用帶有GPS輔助定位、短信通訊裝置和設(shè)備(車輛標(biāo)識(shí))的地面和移動(dòng)設(shè)備的終端，進(jìn)行設(shè)備定位復(fù)核、設(shè)備請(qǐng)求和系統(tǒng)指令等信息傳輸；
[0039]采用帶有GPS輔助定位、碾壓振動(dòng)監(jiān)測(cè)及短信通訊移動(dòng)設(shè)備，可用于填筑層的碾壓設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及碾壓參數(shù)的監(jiān)測(cè)，同時(shí)采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核和論證；
[0040]采用中心計(jì)算機(jī)建立中心數(shù)據(jù)庫(kù)，負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)可檢測(cè)的施工實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)的收集、對(duì)非