一种基于物联网的智能拍摄一体设备的制作方法

1.本发明涉及拍摄技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于物联网的智能拍摄一体设备。


背景技术：

2.海底隧道一般由很多节巨型沉管拼接而成，在运营过程中需要定期对隧道连接处检测是否产生结构变形，判断隧道的安全状态。
3.由于在海底隧道中无法进行gps或北斗定位，通常采用全站仪、水准仪等测绘工具，由测绘专业人员定期的(例如每季度)对相邻沉管接头的两侧进行结构变形监测，以测量接头两侧隧道管道的结构变化情况；但采用人工的方式在海底进行检测，不仅难度大、成本高，而且还容易产生人为误差，无法保证准确性。


技术实现要素：

4.本发明提供的一种基于物联网的智能拍摄一体设备，以解决上述提出的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的智能拍摄一体设备，安装于环形轨道上，并沿环形轨道往复运动，设备包括摄像单元、补光单元和检测单元；摄像单元包括相机，相机的摄像端正对于相邻隧道间连接处，用于拍摄相邻的两个隧道上布置的感光标点；补光单元包括光源，光源用于照亮相邻隧道上的感光标点；检测单元包括处理器和输出系统，处理器基于摄像单元实时拍摄连接处带有感光标点的图片，将感光标点在图片中的位置与预设标定图片之间进行对比，得到对比图片中感光标点与预设标定图片中感光标点的两点中心之间的偏差距离，基于该偏差距离与预设安全距离进行比较，得出连接处结构变形结果，将该连接处结构变形结果传递给输出系统；其中，感光标点布置在相邻的两段隧道靠近连接处的位置处，并且安装在相邻两段隧道上的感光标点关于相邻两段隧道连接面对称设置，感光标点设有连续地多个，位于同一个隧道上多个感光标点沿隧道的横截面外轮廓周向均匀布置。
6.在一个优选的实施方式中，设备还包括物联网无线传输模块和显示屏，物联网无线传输模块用于将摄像单元拍摄的带有感光标点的图片传输至处理器中，基于处理器的处理，将连接处结构变形结果经输出系统传输到显示屏中显示出来。
7.在一个优选的实施方式中，摄像单元还包括保温箱，相机安装于保温箱内，相机的一侧安装有观察窗，相机安装有观察窗的一侧还安装有闪光灯。
8.在一个优选的实施方式中，光源为聚光灯，感光标点的表面涂布有反射聚光灯的涂层。
9.在一个优选的实施方式中，摄像单元远离摄像端的一侧设有液压调节机构，液压调节机构安装于行走机器人上，液压调节机构包括液压伸缩组件，液压伸缩组件的输出端
与摄像单元连接，当行走机器人沿环形轨道运动时，液压调节机构调整摄像单元的摄像端与拍摄的相邻两个隧道连接处的距离始终处于预设范围内。
10.在一个优选的实施方式中，液压伸缩组件的固定端连接有导向架，导向架上滑动设有滑块，液压伸缩组件的伸缩端贯穿滑块并与保温箱固定连接。
11.在一个优选的实施方式中，液压调节机构的一侧设有压力补偿单元，压力补偿单元包括薄壁油箱，薄壁油箱的一侧安装有油管，油管的另一端与液压伸缩组件的进油口连接，薄壁油箱的内部设有压力泵，所述压力泵用于将薄壁油箱内液压油泵入到液压伸缩组件内。
12.在一个优选的实施方式中，压力补偿单元还包括壳体，壳体的内部安装有补偿胶囊，补偿胶囊与薄壁油箱连通，壳体的一侧开设有通孔。
13.在一个优选的实施方式中，压力补偿单元还包括雷达测距单元，雷达测距单元用于测量摄像单元摄像端与拍摄的相邻两个隧道连接处的距离是否被调整至预设范围内。
14.在一个优选的实施方式中，行走机器人、液压调节机构和压力补偿单元均做防水处理，保温箱内布置有多个温度传感器；其中，处理器，还用于获取多个温度传感器实时采集的温度信息。
15.本发明的技术效果和优点：1、本发明通过摄像单元拍摄的每一组感光标点与预设的每一组比对照片上的感光标点的位置进行对比，获得拍摄的感光标点与预设的感光标点之间的距离偏差，从而智能化地检测出对应的相邻两隧道间的连接处是否发生结构变形。
16.2、本发明通过对所有组感光标点中心连线的变形程度进行比较检测，能容易地确定变形区域对临近区域有没有辐射影响，辐射影响大不大，检测结果更加准确。
附图说明
17.图1为本发明设备应用于拼接式隧道的正视结构示意图。
18.图2为本发明图1中a-a视角的剖面示意图。
19.图3为本发明设备安装于行走机器人上的结构示意图。
20.图4为本发明摄像单元与液压调节机构的配合结构示意图。
21.图5为本发明图4中正视视角的结构示意图。
22.图6为本发明图5中b-b视角的剖面示意图。
23.图7为本发明摄像单元拍摄的图像示意图。
24.图8为本发明检测单元检测图像的示意图。
25.附图标记为：100、环形轨道；200、行走机器人；300、感光标点；1、摄像单元；11、相机；12、保温箱；13、观察窗；14、闪光灯；2、补光单元；3、液压调节机构；31、液压伸缩组件；32、油管；33、导向架；34、滑块；4、压力补偿单元；41、壳体；42、薄壁油箱；43、补偿胶囊。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例1参照说明书附图1-图8，一种基于物联网的智能拍摄一体设备，安装于环形轨道100上，并沿环形轨道100往复运动，所述设备包括摄像单元1、补光单元2和检测单元；所述摄像单元1包括相机11，所述相机11的摄像端正对于相邻隧道间连接处，用于拍摄相邻的两个隧道上布置的感光标点300；所述补光单元2包括光源，所述光源用于照亮相邻隧道上的感光标点300；所述检测单元包括处理器和输出系统，所述处理器基于摄像单元1实时拍摄连接处带有感光标点300的图片，将感光标点300在图片中的位置与预设标定图片之间进行对比，得到对比图片中感光标点300与预设标定图片中感光标点300的两点中心之间的偏差距离，基于该偏差距离与预设安全距离进行比较，得出连接处结构变形结果，将该连接处结构变形结果传递给输出系统；其中，感光标点300布置在相邻的两段隧道靠近连接处的位置处，并且安装在相邻两段隧道上的感光标点300关于相邻两段隧道连接面对称设置，感光标点300设有连续地多个，位于同一个隧道上多个感光标点300沿隧道的横截面外轮廓周向均匀布置；当所述设备沿环形轨道100运动时，摄像单元1的摄像端与拍摄的相邻两个隧道连接处的距离始终处于预设范围内，消除由于距离变化导致摄像单元1成像图片像素以及感光标点300在图片位置变化的影响。
28.需要说明的是，环形轨道100布置在相邻隧道间连接处外；环形轨道100上安装有行走机器人200，行走机器人200沿环形轨道100来回运动，本发明设备安装于行走机器人200上，随行走机器人200一起运动；感光标点300为嵌装在隧道表面，并且感光标点300的表面可为荧光材料或反光材料。
29.在本发明的一个实施例中，本发明设备还包括物联网无线传输模块和显示屏，物联网无线传输模块用于将摄像单元1拍摄的带有感光标点300的图片传输至处理器中，基于处理器的处理，将连接处结构变形结果经输出系统传输到显示屏中显示出来。
30.需要说明的是，显示屏与本发明设备之间通过物联网无线传输模块通信连接，即显示屏用于显示本发明设备输出的结果，该连接处结构变形结果不仅包括相邻两段隧道连接处的结构是否变形、变形类型和变形程度，还包括摄像单元1拍摄得到的相邻两段隧道连接处带有感光标点300的图像。
31.在本实施例中，实施场景具体为：初始时，调整好本发明设备在行走机器人200上的姿态，使摄像单元1的拍摄端正对于相连隧道间的连接处；使补光单元2的光源随行走机器人200照亮对应拍摄的感光标点300；行走机器人200带动本发明设备沿环形轨道100间歇式地运动，即行走机器人200先带动本发明设备运动到第一组的感光标点300处，停止；接着摄像单元1拍摄带有第一组感光标点300的图片，拍摄完成后，基于物联网无线传输模块，将带有第一组感光标点300的图片从显示屏中显示出来，或将带有第一组感光标点300的图片输入检测单元中，感光标点300在图片中的位置与预设标定图片之间进行对比，得到对比图片中感光标点300与预设标定图片中感光标点300的两点中心之间的偏差距离，基于该偏差距离与预设安全距离进行比较，得出连接处结构变形结果，然后将结果信息经输出系统传输的显示屏中显示出来；
接着行走机器人200带动本发明设备运动到下一组感光标点300对应的相邻两段隧道连接处的位置，重复上述操作，拍摄、处理和输出结果信息，直至完成所有组的感光标点300拍摄和处理，将所有组的感光标点300图片排列，连接所有图片中的感光标点300中心形成连线，检测该连线的变形程度，基于变形程度与预设连线变形的对比，获得该连线的变形程度是否符合标准，若符合，则证明相邻两隧道的连接处整体无扭曲变形，处于安全状态，反之，则为异常状态。
32.本发明通过上述方法首先判断每一组感光标点300对应的相邻两隧道间的连接处是否发生结构变形，然后再通过对所有组感光标点300中心连线的变形程度进行比较检测，便于确定结构变形区域对其他区域的影响，由于判断每组感光标点300的位置与预设位置的偏移值可确定该处的变形程度，但每组感光标点300的位置和结果均是独立的，无法整体联系，于是通过将同一隧道上的所有感光标点300中心连线，更能容易确定变形区域对临近区域有没有辐射影响，辐射影响大不大。
33.在本发明的一个实施例中，摄像单元1还包括保温箱12，相机11安装于保温箱12内，相机11的一侧安装有观察窗13，相机11安装有观察窗13的一侧还安装有闪光灯14。
34.在本发明的一个实施例中，光源为聚光灯，感光标点300的表面涂布有反射聚光灯的涂层。
35.实施例2基于上述实施例，本实施例提供了一种能够自动调节摄像单元1的摄像端与拍摄对应的相邻两个隧道连接处的最短距离的实施方式，摄像单元1远离摄像端的一侧设有液压调节机构3，液压调节机构3安装于行走机器人200上，液压调节机构3包括液压伸缩组件31，液压伸缩组件31的输出端与摄像单元1连接，当行走机器人200沿环形轨道100运动时，液压调节机构3调整摄像单元1的摄像端与拍摄的相邻两个隧道连接处的距离始终处于预设范围内。
36.需要说明的是，在海洋资源的探测和开采中，液压传动作为水下设备有效的驱动方式而得到广泛应用；并且环形轨道100也无法保证始终与隧道同心布置，因此需要实时调整摄像单元1与对应拍摄的感光标点300对应的隧道之间的距离，来保证拍得的图像中的感光标点300的位置在它应该在的实际位置。
37.液压伸缩组件31的固定端连接有导向架33，导向架33上滑动设有滑块34，液压伸缩组件31的伸缩端贯穿滑块34并与保温箱12固定连接。
38.液压调节机构3的一侧设有压力补偿单元4，压力补偿单元4包括薄壁油箱42，薄壁油箱42的一侧安装有油管32，油管32的另一端与液压伸缩组件31的进油口连接，薄壁油箱42的内部设有压力泵，所述压力泵用于将薄壁油箱42内液压油泵入到液压伸缩组件31内。
39.压力补偿单元4还包括壳体41，壳体41的内部安装有补偿胶囊43，补偿胶囊43与薄壁油箱42连通，壳体41的一侧开设有通孔。
40.压力补偿单元4还包括雷达测距单元，雷达测距单元用于测量摄像单元1摄像端与拍摄的相邻两个隧道连接处的距离是否被调整至预设范围内。
41.在本实施例中，实施场景具体为：行走机器人200先带动本发明设备运动到第一组的感光标点300处，停止，接着雷达测距单元扫描对应第一组感光标点300的相邻隧道连接处，基于雷达测距单元扫描得到的距离，判断该距离是否在预设范围内，若是，则不需要液
压调节机构3对摄像单元1进行调节；若否，则控制液压伸缩组件31相应的伸长或缩短，使摄像单元1的摄像端与拍摄对应的相邻两个隧道连接处的距离被调节至预设范围内后，停止工作，从而解决了本发明设备沿环形轨道100运动时，由于在海底内深度位置改变，导致的摄像单元1的摄像端与隧道连接处的距离改变，从而产生摄像单元1拍摄图片中感光标点300位置较实际应当处于在图像中的位置发生改变，进而导致输出了错误的监测结果（当感光标点300在图像上的位置较实际位置点偏左或偏右时如图8所示，该成像与其他成像的该侧的标记点连线会在该处产生扭曲变化，进而使监测结果输出该处发生结构变形的错误结果，而实际该处并没有产生结构变形）。
42.本发明还通过设置压力补偿单元4，当本发明设备在海底的深度变化时，海水进入壳体41内，海水压力作用于补偿胶囊43上，使其产生压缩并将海水不同深度的压力传递给薄壁油箱42的液压油，使薄壁油箱42的液压油内部压力与外界海水压力相等，从而实现薄壁油箱42内外压力的自平衡，解决了由于深度变化导致的液压调节机构3受到外部负载的压力不同，进而无法在标准时间内，完成对任意位置的快速调节的技术问题，若延长调节时间，则又会降低本发明拍摄设备检测效率的技术问题。
43.在本发明的一个实施例中，行走机器人200、液压调节机构3和压力补偿单元4均做防水处理，保温箱12内布置有多个温度传感器；其中，处理器，还用于获取多个温度传感器实时采集的温度信息。
44.最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于物联网的智能拍摄一体设备，安装于环形轨道（100）上，并沿环形轨道（100）往复运动，其特征在于：所述设备包括摄像单元（1）、补光单元（2）和检测单元；所述摄像单元（1）包括相机，所述相机的摄像端正对于相邻隧道间连接处，用于拍摄相邻的两个隧道上布置的感光标点（300）；所述补光单元（2）包括光源，所述光源用于照亮相邻隧道上的感光标点（300）；所述检测单元包括处理器和输出系统，所述处理器基于摄像单元（1）实时拍摄连接处带有感光标点（300）的图片，将感光标点（300）在图片中的位置与预设标定图片之间进行对比，得到对比图片中感光标点（300）与预设标定图片中感光标点（300）的两点中心之间的偏差距离，基于该偏差距离与预设安全距离进行比较，得出连接处结构变形结果，将该连接处结构变形结果传递给输出系统；其中，感光标点（300）布置在相邻的两段隧道靠近连接处的位置处，并且安装在相邻两段隧道上的感光标点（300）关于相邻两段隧道连接面对称设置，感光标点（300）设有连续地多个，位于同一个隧道上多个感光标点（300）沿隧道的横截面外轮廓周向均匀布置。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能拍摄一体设备，其特征在于：所述设备还包括物联网无线传输模块和显示屏，物联网无线传输模块用于将摄像单元（1）拍摄的带有感光标点（300）的图片传输至处理器中，基于处理器的处理，将连接处结构变形结果经输出系统传输到显示屏中显示出来。3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能拍摄一体设备，其特征在于：所述摄像单元（1）还包括保温箱（12），所述相机（11）安装于保温箱（12）内，所述相机（11）的一侧安装有观察窗（13），所述相机（11）安装有观察窗（13）的一侧还安装有闪光灯（14）。4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的智能拍摄一体设备，其特征在于：所述光源为聚光灯，感光标点（300）的表面涂布有反射聚光灯的涂层。5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的智能拍摄一体设备，其特征在于：所述摄像单元（1）远离摄像端的一侧设有液压调节机构（3），所述液压调节机构（3）安装于行走机器人（200）上，所述液压调节机构（3）包括液压伸缩组件（31），所述液压伸缩组件（31）的输出端与摄像单元（1）连接，当行走机器人（200）沿环形轨道（100）运动时，所述液压调节机构（3）调整摄像单元（1）的摄像端与拍摄的相邻两个隧道连接处的距离始终处于预设范围内。6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的智能拍摄一体设备，其特征在于：所述液压伸缩组件（31）的固定端连接有导向架（33），所述导向架（33）上滑动设有滑块（34），所述液压伸缩组件（31）的伸缩端贯穿滑块（34）并与保温箱（12）固定连接。7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的智能拍摄一体设备，其特征在于：所述液压调节机构（3）的一侧设有压力补偿单元（4），所述压力补偿单元（4）包括薄壁油箱（42），所述薄壁油箱（42）的一侧安装有油管（32），所述油管（32）的另一端与液压伸缩组件（31）的进油口连接，所述薄壁油箱（42）的内部设有压力泵，所述压力泵用于将薄壁油箱（42）内液压油泵入到液压伸缩组件（31）内。8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的智能拍摄一体设备，其特征在于：所述压力补偿单元（4）还包括壳体（41），所述壳体（41）的内部安装有补偿胶囊（43），所述补偿胶囊（43）与薄壁油箱（42）连通，所述壳体（41）的一侧开设有通孔。9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的智能拍摄一体设备，其特征在于：所述压力
补偿单元（4）还包括雷达测距单元，所述雷达测距单元用于测量所述摄像单元（1）摄像端与拍摄的相邻两个隧道连接处的距离是否被调整至预设范围内。10.根据权利要求9所述的一种基于物联网的智能拍摄一体设备，其特征在于：所述行走机器人（200）、液压调节机构（3）和压力补偿单元（4）均做防水处理，所述保温箱（12）内布置有多个温度传感器；其中，所述处理器，还用于获取所述多个温度传感器实时采集的温度信息。

技术总结
本发明公开了一种基于物联网的智能拍摄一体设备，具体涉及拍摄领域，包括摄像单元、补光单元和检测单元；摄像单元包括相机，相机的摄像端正对于相邻隧道间连接处，用于拍摄相邻的两个隧道上布置的感光标点；补光单元包括光源，光源用于照亮相邻隧道上的感光标点；检测单元基于摄像单元实时拍摄连接处带有感光标点的图片，将感光标点在图片中的位置与预设标定图片之间进行对比。本发明通过摄像单元拍摄的每一组感光标点与预设的每一组比对照片上的感光标点的位置进行对比，获得拍摄的感光标点与预设的感光标点之间的距离偏差，从而智能化地检测出对应的相邻两隧道间的连接处是否发生结构变形。发生结构变形。发生结构变形。


技术研发人员：杜翊铭 姜天岳 刘富
受保护的技术使用者：佳木斯信电科智能科技有限公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/8/14