[发明专利]一种液体传输管道的定位方法及应用

权利要求书

1.一种液体传输管道的定位方法，其特征在于，包括如下：

步骤S1、提供一内置有传感器的胶囊，将所述胶囊置于液体传输管道中，所述传感器实时收集并存储所述胶囊的运动状态数据和视频数据，所述运动状态数据包括角速度数据、加速度数据和磁力数据；

步骤S2、将所述运动状态数据分成若干段，判断每一段数据的拓扑结构，所述拓扑结构包括直线拓扑结构、拐弯拓扑结构和跌水井拓扑结构；

步骤S3、根据所述视频数据修正所述拓扑结构，得到修正的拓扑结构；

步骤S4、将所述修正的拓扑结构与所述液体传输管道的管线图进行匹配，得到新的拓扑结构序列，确定拐弯和跌水井两种拓扑结构的开始点和结束点；

步骤S5、根据所述新的拓扑结构序列，利用捷联惯导算法推算出任意两个井盖之间胶囊的具体位置；

所述步骤S2中，判断每一段数据的拓扑结构的方法为：根据以下三个拓扑结构模型，判断每一段数据的拓扑结构，对于不满足以下三个拓扑结构模型的数据段，采用聚类分析法判断所述数据段的拓扑结构，三个拓扑结构模型分别为：

(1)直线拓扑结构模型为：

GxiΩgx，GyiΩgy，GziΩgz；

AxiΩax，AyiΩay，AziΩay；

MxiΩmx，MyiΩmy，MziΩmz；

(2)拐弯拓扑结构模型为：

GxiΩgx，GyiΩgy，GziΩgz

AxiΩax，AyiΩay，AziΩay；

MxiΩmx，MyiΩmy，MziΩmz；

(3)跌水井拓扑结构模型为：

GxiΩgx，GyiΩgy，GziΩgz；

AxiΩax，AyiΩay，AziΩay；

MxiΩmx，MyiΩmy，MziΩmz；

其中，公式中各参数表示，在x、y、z方向上，胶囊的第i段运动数据的角速度方差分别为Gxi、Gyi、Gzi，角速度方差阈值分别为Ωgx、Ωgy、Ωgz；加速度方差分别为Axi、Ayi、Azi，加速度方差阈值分别为Ωax、Ωay、Ωaz；磁力方差分别为Mxi、Myi、Mzi；磁力方差阈值分别为Ωmx、Ωmy、Ωmz；

所述步骤S3具体包括如下：

步骤S31、提取视频中的每一帧图像，并剔除管道外部的噪声图像；

步骤S32、利用深度学习对提取的图像进行分类并编号；

步骤S33、将分类后的图像编号和所述运动状态数据通过同一时间戳进行匹配，利用视频的准确分类修正所述拓扑结构；

所述步骤S5具体包括如下：

步骤S51、根据加速度数据和磁力数据通过比力方程计算，获得所述胶囊的初始化姿态；

步骤S52、根据所述初始化姿态，利用加速度数据和角速度数据通过捷联惯导姿态更新算法推算任意时刻胶囊的速度更新，速度相对于时间的积分即为井盖与井盖之间任一时刻胶囊的运动距离；其中，利用井盖与井盖之间的真实距离来修正捷联惯导算法获取的胶囊速度，将修正过的胶囊速度对胶囊初始的平均速度进行修正。

2.根据权利要求1所述的液体传输管道的定位方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述传感器的采样频率为250-350个数据/秒。

3.根据权利要求1所述的液体传输管道的定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，将所述运动状态数据分成若干段具体是：每25-40个数据分为一段。

4.根据权利要求1所述的液体传输管道的定位方法，其特征在于，聚类分析法判断所述数据段的拓扑结构包括如下：

步骤S21、选取符合直线拓扑结构模型的第一数据段样本、符合拐弯拓扑结构模型的第二数据段样本和符合跌水井拓扑结构模型的第三数据段样本，分别计算第一、第二、第三数据段样本的运动状态数据的方差，并将计算结果分别作为每种拓扑结构模型的聚类中心；

步骤S22、计算所述数据段与每种拓扑结构模型的聚类中心的欧式距离，与所述数据段的欧氏距离最小的拓扑结构作为所述数据段的拓扑结构。

5.根据权利要求1-4任一所述的液体传输管道的定位方法，其特征在于，将所述定位方法用于检测液体传输管道的损伤的位置。

6.根据权利要求5所述的液体传输管道的定位方法，其特征在于，所述液体传输管道包括给水管、排水管和输油管。