工廠無人機(jī)室內(nèi)安全巡檢案例
一、項目背景與目標(biāo)
背景
工廠內(nèi)設(shè)備種類繁多，包括機(jī)床、噴霧塔、壓機(jī)、泵體和壓力容器等，潛在風(fēng)險包括火災(zāi)、高溫和易燃?xì)怏w泄漏等。傳統(tǒng)的人工巡檢效率較低，存在盲點(diǎn)，并且不適合高溫或危險區(qū)域的檢查。
項目目標(biāo)
部署一套基于室內(nèi)無人機(jī)的智能巡檢系統(tǒng)，以達(dá)到以下目標(biāo)：
- 完全自主飛行、障礙物避讓、圖像采集、傳感器監(jiān)測。
- 多源數(shù)據(jù)整合與人工智能智能識別異常情況。
- 實(shí)時數(shù)據(jù)上傳與異常警報。
- 低依賴人工干預(yù)，適應(yīng)沒有WiFi和障礙物較多的工廠環(huán)境。
二、系統(tǒng)架構(gòu)概述
系統(tǒng)組成部分
模塊功能介紹
- 無人機(jī)系統(tǒng)，適用于工業(yè)級的室內(nèi)無人機(jī)，配備多種傳感器，能夠自主飛行并避開障礙，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
- 機(jī)巢系統(tǒng)具備起降平臺，能夠自動充電、數(shù)據(jù)傳輸，并適應(yīng)環(huán)境（具備恒溫和防塵功能）。
- 網(wǎng)絡(luò)通信模塊支持 Mesh 網(wǎng)絡(luò)組建或本地5G微基站的部署，消除了對WiFi的依賴。
- 多傳感器系統(tǒng)配備可見光與紅外攝像頭，以及甲烷、一氧化碳、煙霧、溫度和紅外傳感器。
- 人工智能圖像處理模塊異常檢測（明火、煙霧、溫度升高、泄漏、占道、物體位移）
- 飛行與巡檢管理平臺的地面控制系統(tǒng)，用于管理飛行器、航線、任務(wù)和傳感器的配置等。
- 告警與通知中心實(shí)時將異常信息推送至相關(guān)人員（短信/應(yīng)用程序/廣播/大屏幕）
三、核心功能介紹
無人機(jī)平臺的設(shè)計
飛機(jī)硬件參數(shù)的建議
- 工業(yè)級飛行控制系統(tǒng)（具備自主飛行、姿態(tài)調(diào)節(jié)和避障功能）
- 支持承載重量超過 500 克的設(shè)備（如攝像頭、傳感器模塊）。
- 雙旋翼/四旋翼，具備穩(wěn)定的懸停功能。
- 支持 RTK/SLAM 的室內(nèi)定位功能。
搭載模塊
- 可見光攝像頭（1080p/4K分辨率）
- 紅外熱成像儀（精度±2℃）
- 甲烷傳感器 / 一氧化碳傳感器（ppm級別檢測）
- 煙霧和溫度傳感器（用于檢測異常火災(zāi)或高溫情況）
通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計
室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信建議如下：
優(yōu)先選擇：
實(shí)施Mesh網(wǎng)絡(luò)或微覆蓋WiFi-6接入點(diǎn)。
Mesh路由器安裝在各個巡檢地點(diǎn)。
確保圖像和傳感器數(shù)據(jù)上傳的穩(wěn)定性。
備用方案：5G室內(nèi)小型基站
適用于對低延遲圖像傳輸有較高需求的場景。
飛行系統(tǒng)功能介紹
增加機(jī)巢（直升機(jī)停機(jī)坪）每個廠區(qū)配備一個或多個“無人機(jī)巢”。
功能包括：
- 自動起飛、自動降落、自動充電和數(shù)據(jù)上傳。
- 平臺管理后臺可以添加、編輯或停用機(jī)巢。
- 支持位置標(biāo)記及其與地圖坐標(biāo)的關(guān)聯(lián)。
添加無人機(jī)的功能。
- 每架無人機(jī)都有一個獨(dú)特的編號。
- 登記參數(shù)包括：型號、電池容量、載重能力以及傳感器的安裝情況。
- 可關(guān)聯(lián)飛行計劃、任務(wù)歷史和故障記錄。
- 制定航班計劃與航線，可視化地圖功能可以編輯飛行路徑，支持多段巡檢點(diǎn)和路線規(guī)劃。
飛行計劃的參數(shù)包括：
- 開始和結(jié)束時間/定期任務(wù)（例如每天8:00）
- 飛行速度、高度和懸停時長
- 避障模式（紅外/視覺SLAM/雷達(dá)傳感器）
- 是否開啟錄像、圖片捕捉、紅外拍攝等功能？
攝影參數(shù)與傳感器配置
- 每個航點(diǎn)都可以進(jìn)行設(shè)置：
- 拍攝模式（視頻、照片、紅外或三者結(jié)合）
- 拍攝角度（垂直或傾斜）
- 分辨率、幀速等指標(biāo)
- 傳感器的采樣頻率和閾值預(yù)警配置。
人工智能識別系統(tǒng)與異常檢測
圖像分析內(nèi)容（可以部署在邊緣或服務(wù)器端）
可見光圖像識別技術(shù)：
- 明火、煙霧、設(shè)備閃爍異常、侵占道路。
- 異物阻擋、設(shè)備位置變化、液體泄漏
- 紅外圖像識別技術(shù)。
熱點(diǎn)識別（設(shè)備溫度升高）
管道溫度異常及熱源檢測
傳感器聯(lián)合識別：
- 溫度超過閾值并且出現(xiàn)紅外熱點(diǎn)和煙霧時，火災(zāi)風(fēng)險較高。
- 可燃?xì)怏w與溫度升高結(jié)合可能導(dǎo)致泄漏的風(fēng)險。
- 煙霧與二氧化碳上升 => 初始火災(zāi)情況
- 聯(lián)合圖像與氣體濃度的自動推理隱患。
二、模型與算法
- 算法可以與TensorFlow、PyTorch等人工智能框架進(jìn)行集成。
- 模型定期進(jìn)行訓(xùn)練更新（支持遷移學(xué)習(xí)）。
- 圖像識別與傳感器融合可以通過規(guī)則與人工智能相結(jié)合的方式來減少誤報。
結(jié)果上傳與異常提醒
數(shù)據(jù)存儲與上傳
- 所有圖像、紅外視頻和傳感器數(shù)據(jù)。
- 實(shí)時傳輸或在任務(wù)完成后批量上傳到服務(wù)器。
- 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)歸檔包括：時間、位置、數(shù)據(jù)值和圖像鏈接。
通知系統(tǒng)的設(shè)計
- 異常識別后，系統(tǒng)會自動將其加入告警隊列。
- 推送到值班人員的手機(jī)應(yīng)用程序中。
- 推送到中控室的大屏幕、短信提醒、廣播音響
告警等級劃分：
- 一般（溫度輕微超出標(biāo)準(zhǔn)）
- 嚴(yán)重（火災(zāi)、濃度危險）
四、方案的優(yōu)勢與拓展方向
優(yōu)勢說明
全自主飛行，無需人工干預(yù)，可按時間、地點(diǎn)和指定參數(shù)進(jìn)行飛行。
高度適應(yīng)性適應(yīng)障礙復(fù)雜/無GPS/無WiFi的工廠環(huán)境
多維檢測支持圖像、多傳感器和人工智能識別。
快速響應(yīng)的實(shí)時警報聯(lián)動系統(tǒng)，能夠有效縮短反應(yīng)時間。
易于擴(kuò)展，能夠支持更多傳感器的安裝、航線的擴(kuò)展以及多廠區(qū)的管理。
魁鯨構(gòu)建了自研飛控系統(tǒng)，集成路徑規(guī)劃、姿態(tài)控制、多傳感實(shí)時融合、地圖可視化等能力，并提供豐富二次開發(fā)支持?。
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