一种基于离散时间一致性理论的多机器人分布式巡逻算法

在多机器人巡逻任务中,由于通信距离的限制,单个机器人很难获得全局信息。然而,现有的大多数多机器人分布式巡逻算法都要求每个机器人获得其巡逻区域的全局信息进行决策。因此,考虑到通信半径约束和局部信息约束,为了通过相邻机器人之间的交互完成巡逻任务,基于离散时间一致性理论提出了两种巡逻算法。算法1使用全局信息进行决策,算法2基于离散时间一致性理论实现局部信息对全局信息的预测进行决策。通过模拟器Stage对所提算法与对比算法在不同机器人数量、通信半径、地图环境下进行了对比。实验验证了所提出的基于局部信息的分布式多机器人巡逻算法具有与原算法类似的特性和性能,能够使机器人在没有全局信息的情况下判断全局状态,并基于邻居之间的协商完成巡逻任务。

智能标志桩在输气管道高后果区巡线中的应用

针对山东区域某管网公司输气管道高后果区数量多、里程长、级别高的特点,同时存在巡线周期长、效果差、智能化程度低等问题,文章通过研究在高后果区设立智能标志桩,赋予“智能”大脑,提出基于智能标志桩的输气管道高后果区监督管理整套技术方案,可实现高后果区全局实时监测、预警管理、巡线管理及定位导航等功能,有效减少人工巡线成本,可用于高后果区管道智能管理工作,对保障管道安全运行具有重要意义。

威慑时间下警车巡逻的多级覆盖路径优化

针对警车巡逻路径优化问题,以提高警车巡逻效率、降低巡逻成本为目标,提出威慑时间下的警车巡逻多级覆盖路径优化模型。基于警车停留时间与警力威慑的关联函数,考虑犯罪率的时变特性及威慑扩散效应,构建了警力威慑最大化和成本最小化的多目标多级覆盖巡逻车辆路径优化模型。根据模型计算复杂度,采用k-means聚类并确定巡逻关键点,利用ε-约束法求解模型。计算结果表明:新模型和新算法能够切实反应警车巡逻的威慑效力,其求得的优化方案能提高41.08%的警车威慑效力;相较于常规多目标优化方法,新算法能将求解时间缩短至1586 s,求得与理想目标差距值低于8.25%的警车巡逻优化方案,相关研究结果可为警务部门制定警车巡逻的路径优化提供决策支持。

基于多步长的多机器人分布式巡逻算法研究

针对多机器人巡逻中多数算法只利用被访问节点的相邻节点信息,导致平均空闲时间增加的问题,提出了一种基于多步长的分布式巡逻算法。首先,利用无向图对环境进行建模,其中存在路径的2个节点互为邻居,引入重要度刻画节点所在区域的重要程度。其次,设计基于个体机器人的效用函数,其中利用了被访问节点邻居的邻居信息,函数在结合相邻节点空闲时间和重要度的同时,考虑了相邻节点邻居的局部平均空闲时间和节点个数,进而通过比较效用函数来指导个体机器人运动。实验结果表明,该算法在机器人数量逐渐增多时,系统的全局平均空闲时间也逐渐缩短且具有很好的稳定性,相较于其他几种对比算法,该算法更加适用于机器人数量较多时的巡逻任务。

面向化工园区有害气体泄漏的博弈巡逻策略

在推进智慧城市一体化的背景下,智慧化工园区的建设步伐正在逐步加快。近些年,我国化工行业事故频发,给公共安全造成了巨大的破坏与损失。因此,如何提升化工园区安全管理和应急响应能力是目前亟待解决的问题。针对该类安全问题,提出面向化工园区有害气体泄漏的博弈巡逻策略。首先,利用对流扩散模型对有害气体泄漏的过程进行描述。其次,引入博弈论对巡逻问题中攻防双方的对抗过程进行建模,将防守者对安全事故的响应时间与其收益关联。然后,提出基于多线性规划的GGC算法,对该博弈模型进行求解。最后,在3种不同规模的真实化工园区案例场景下,将该博弈模型与其他两种基础方法进行收益对比。结果表明,该模型能够有效提升防守者收益,降低攻击者收益。

基于音频分析技术的矿井带式输送机托辊故障诊断系统研究

矿井带式输送机的安全稳定运行是安全生产的重要保证,传统的带式输送机托辊故障监测采用人工巡检的方式,费时费力容易漏检、误检。针对该问题,提出基于音频分析的矿井带式输送机托辊智能监测新方法,具有智能诊断、实时报警的功能,达到提高生产效率,减少非计划故障停机的目的。

基于多源信息融合的输电线路特殊工况运动轨迹监测及风险评估系统应用

随着我国输电线路总里程增长和传输容量的增加,线路巡视、检修等运行管理的工作难度也越来越大,尤其是在特殊工况条件下的线路巡检需要耗费巨大的人力物力,且难以及时获得数据。为提升输电线路运行管理的自动化水平,提出了基于多源信息融合的输电线路特殊工况运动轨迹监测及风险评估系统,以实时监测和评估各种极端情况下的架空线路运行风险。系统实现了实时监测功能、线路信息实时可查、监测信息数据共享、设计监测站点之间的层级管控和数据查阅权限架构。对架空输电线路状态实时风险评估,采用统一通信平台实施报警提示举措,构建完整的联动机制。通过实验验证表明,系统可有效应用输电线路的多源信息,对特殊工况下的运动轨迹进行监测,并实时计算出风险评估定量值,实现智能化监测,保障电网运行的效率和安全。

水库安全巡查实时监管系统设计和实现

水库安全巡查是确保水库安全运行的重要手段,为将安全巡查落到实处,基于C/S与B/S相结合的架构和GIS平台,通过整合多项信息化技术,研制了水库安全巡查实时监管系统,系统服务器端提供了实时巡查表格监视、地图监视、巡查提醒、轨迹回放、绩效统计分析等功能,手持终端提供了轨迹记录、隐患上传、接收监控管理中心指示与命令等功能。实例应用结果表明,水库安全巡查实时监管系统运行稳定、操作简便,为水库安全隐患的及时发现和处理提供了有效的信息支撑,能有效预防各种安全事故的发生。

基于TOA技术的煤矿井下人员定位精度评价方法

针对现有行业标准对基于信号到达时间TOA(Time of Arrival)技术测距的煤矿井下人员定位精度评价未作相关规定的现状,提出基于TOA技术的煤矿井下人员定位精度评价方法,利用定位系统时间分辨率评价条件、处理器频率评价条件、定位误差评价条件对静态定位精度进行评价;利用定位巡检周期限定条件、最大位移速度限定条件对动态定位精度进行评价;综合静态和动态定位精度评价结果评价基于TOA的煤矿井下人员定位精度,并可对基于TOA技术的煤矿井下人员定位系统设计进行指导,同时给出了应用该方法进行基于TOA技术煤矿井下人员定位精度评价及煤矿井下人员定位关键设备指标设计指导实例。

考虑通行时间的大量变电站巡视路径两阶段规划

大量变电站站间巡视路径受地理条件和交通拥堵影响较大,针对其巡视路径规划问题,考虑实际工作场景先划分巡视范围给各个巡视小组,同时巡视路径应充分考虑通行时间的影响,建立了巡视范围划分模型和巡视线路模型,采用两阶段规划求解最优巡视路径。第一阶段基于通行时间最短采用改进K-Means算法将大量变电站划分给各个巡视小组,第二阶段对各个巡视小组的变电站基于多起点贪心算法生成最优巡视路径,并提出了提升算法寻优能力和效率的措施。算例结果表明所提算法具有较好的收敛性和寻优能力,以通行时间最短为目标将大幅节省巡视人员路程时间,具有较好的实用价值,能够有效减少变电站巡视人员每轮的通行时间,提高工作效率。

WSN巡逻式强栅栏调度算法研究

无线传感器网络栅栏覆盖研究已取得丰厚成果。提出一种巡逻式栅栏调度算法,该算法将栅栏均匀分为若干子栅栏,依次轮流激活子栅栏,激活的子栅栏工作一段时间后进入休眠状态,然后下一条子栅栏由休眠进入激活状态。因此子栅栏的轮流激活形成了栅栏的巡逻状态,当入侵者穿越栅栏时有很大概率会被巡逻子栅栏检测到。在确保栅栏检测率的情况下使得栅栏的生存时间得到大幅度延长。文中计算了在理论情况下的栅栏检测率,最后通过实验验证了该算法的准确性和可靠性。

四旋翼无人机在输电线路巡视中的应用

四旋翼无人机在输电线路中巡视作业,可有效代替人工巡视,具有机动灵活、安全稳定和快捷高效的特点,可以对输电线路本体缺陷、通道隐患进行快速、精确核查,可以在各种复杂地形及灾害情况下安全、高效地执行应急任务,大大提高输电线路巡视、维护质量和技术水平。

风对反潜巡逻机应召搜索延迟时间影响的仿真分析

为了定量分析风对反潜巡逻机应召搜索延迟时间的影响,根据飞行气象学中风对飞行的影响描述以及实际需求,建立了反潜巡逻机飞往潜艇初始概略位置的航路模型。仿真结果证明了模型的正确性,并仿真分析了反潜巡逻机的航速和航向、风速和风向的变化对延迟时间的影响。结果表明风对延迟时间的影响是不能忽略的,为反潜巡逻机航路的优化,应召搜索效能的提高提供了决策依据。

风对反潜巡逻机应召搜索延迟时间的影响研究

为了定量分析风对反潜巡逻机应召搜索延迟时间的影响,根据飞行气象学中风对飞行的影响描述以及实际需求,建立了反潜巡逻机飞往潜艇初始概略位置的航路模型。研究结果证明了模型的正确性,并通过仿真分析了反潜巡逻机的航速和航向、风速和风向的变化对延迟时间的影响。结果表明风对延迟时间的影响是不能忽略的,为反潜巡逻机航路的优化、应召搜索效能的提高提供了决策依据。

扇形航路雷达探测式反潜巡逻机绩效评估方法

在军事领域研究中,反潜巡逻机绩效评估问题是个关键性的军事和技术问题,需要重点研究解决。传统的方法通常计算复杂或主要依赖于人的因素,不利于解决绩效评估问题。因此,如何寻求相对便捷的、简单的,且尽可能客观的评估方法,是有待研究的重要问题。针对这个问题展开了一定的研究,在论述分析了扇形航路雷达探测式反潜巡逻机工作特点的基础上,通过建立合理的数学模型,提出了一种面向反潜巡逻机绩效评估的新方法。该方法通过对机载雷达探测工作方式下的扇形搜索区域面积和持续巡逻时间进行概略评估,达到了简单、便捷的效果,可客观、合理、高效地实现一定的反潜巡逻机绩效评估。实验案例验证了所提方法的有效性。

基于多传感器检测的智能安防巡逻小车

针对传统人工安防巡逻体制受人为因素限制,巡逻路线、时间、频率以及密度都不尽合理的现象,设计了一款集火焰传感器、超声波传感器和光强传感器等多传感器于一体的巡逻小车。通过飞思卡尔主控制器与辅助控制器的相互协调,完成循迹、避障、低电量检测、温度采集、烟雾报警、入侵人员检测、视频传输、智能调速与精准定位等功能。小车通过上位机进行远程控制、实时传输图像对安防目标进行检测,测试小车行驶的测试误差最大值为3%,本装置的智能巡逻效果能满足当前的发展要求,其形体小、功能全、实用性强,具有广泛的市场应用前景。

基于GPS和GPRS的巡道移动终端的研究与实现

在铁路线路的日常巡查中存在诸多问题,包括铁路干线长、沿线设备多、线路设备零件多、现场场景描述不清等。基于GPS和GPRS的巡道移动终端的开发,使铁路沿线的巡道工能及时发现、反馈问题,通过文字、图片、视频等数字信息的收集可以更全面、完整地描述现场场景,同时巡道工能接收快速、科学、及时的处理方案。介绍了该移动终端的整体概况以及功能设计与实现。

基于整数线性规划模型的配电网故障指示器优化配置研究

为了提高配电网的供电可靠性,提出了基于整数线性规划模型的故障指示器优化配置方法。该方法以配电网小电流接地运行方式为背景,建立多分支配电线路上任意故障点所需巡线时间的数学模型,以故障指示器投资运维成本最少为目标,进而减少配电网的停电时间。该方法通过合理配置故障指示器在配电线路上的位置,确保任意故障点被精确定位的时间不大于系统允许带故障运行时间,最大限度地保证用户供电可靠性。最后,针对江苏某实际10 kV配电系统进行算例分析。测试结果表明,所提模型能够实现不同故障点在系统允许带故障运行时间内的精确定位,并有效降低故障指示器的投资运维成本。

基于人脸识别的智能安防监控系统的设计与实现

安防监控系统是保护人民群众生命财产安全和侦破各类刑事案件的首要技术保障。本文提出的基于人脸识别的智能安防监控系统,主要由非法入侵实时报警系统、智能门禁系统、智能巡更系统组成。非法入侵实时报警系统可以准确识别非法人员的人脸信息并实时推送给相关人员进行报警;智能门禁系统可以有效防范人脸攻击;智能巡更系统可以通过巡更区域布控的监控设备实时采集并识别巡更人员信息,并实时绘制巡更轨迹,极大地提高了巡更管理的效率。

一种水下巡逻机器人设计与实现

针对目前如何实现水下巡逻、水下作业等问题,介绍一种可对水中环境实时监控并在水下进行作业的巡逻机器人。采用半球罩加三舱式结构设计,模块化设计分为控制模块、动力模块、探测模块、导航模块和水下作业模块,并通过实验进行验证。实验结果表明:该机器人具有功能实用,操作简单,航行稳定,机动性强,易于携带、回收等优点。