基于图像识别的无人驾驶洒水车控制系统
技术领域
本发明涉及一种洒水车控制系统，具体是一种基于图像识别的无人驾驶洒水车控制系统。
背景技术
洒水车的使用尤为广泛，无论是在日常生活中还是工程建设领域，洒水车都扮演着自己独特的一个角色。目前，日常生活中与工程建设领域的洒水车都是需要驾驶人员驾驶洒水车在特定的洒水路线上进行来回的行驶并不间断的喷洒，这样的实施方案不仅在人力上存在浪费，而且洒水车的不间断喷洒会出现相同洒水区域的重叠，从而导致水资源的浪费。
针对洒水车存在的上述弊端，前人已有相关的改进策略。但是，在现有技术改进策略中，洒水车控制系统大多都停留在解放人力劳动付出的基础上改进，未对资源浪费、多车辆间动作区域交叉重叠等问题进行探讨。如中国专利“无人驾驶洒水方法和洒水车”（申请号:201910304555.8）中所描述一样，针对洒水车的改进只是将人力从复杂循环的劳动中解放出来，但是在洒水车的洒水控制方面未进行深入研究。众所周知，洒水车是一个比较耗费水资源的机械，若仅仅是改进洒水车在行驶路径中的自动驾驶，还不能够达到改进的目的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于图像识别的无人驾驶洒水车控制系统，该控制系统在现有的洒水车本体上进行改进，能够驱动汽车在设定的特定区域内进行洒水作业，同时能够在行驶过程中根据图像识别技术来动态判断所要洒水区域是否需要洒水。本发明洒水车控制系统具有改善工程建设规划布局、减少人力的输出浪费以及资源的浪费等优点。
本发明采取的技术方案为：
基于图像识别的无人驾驶洒水车控制系统，该系统包括：
远程主机命令流控制系统，安装在洒水车本体上的无人驾驶系统和基于图像识别的智能洒水控制系统；
所述远程主机命令流控制系统，用于实现多台洒水车的调配、各台洒水车的实时数据获取与指令发布；
所述无人驾驶系统，用于实现洒水车在特定时间、以及远程主机发布的设定洒水区域进行正常的作业；
所述基于图像识别的智能洒水控制系统，实现洒水车智能洒水功能。
所述远程主机命令流控制系统包含数据的存储更新模块、实时数据处理分析模块、洒水车指令发布模块；
所述数据的存储更新模块中，设计与施工人员首先根据建筑工程地域范围内的道路或者施工场地路面对洒水区域进行存储，然后根据施工进程规划，将新产生的区域与被遗弃的区域更新至数据的存储更新模块；
数据的存储更新模块能够实时获取各台洒水车的工作状态，判断各洒水车的启停原因数据储存并传输给实时数据处理分析模块进行分析，最后根据分析结果等待洒水车指令发布模块的指令发布；
所述实时数据处理分析模块，用于系统正常运行情况下，各洒水车之间的协同调配数据分析与单一洒水车实时运行数据的分析，将分析结果传输给洒水车指令发布模块，所述分析结果包含各洒水车工作状态、洒水车工作范围、待洒水区域覆盖面情况。
所述洒水车指令发布模块，首先会按照系统预设时间启动一定数量的洒水车进行洒水作业，然后根据实时数据处理分析模块分析结果判断是否执行指令。
所述无人驾驶系统包括远程主机数据指令传输单元、洒水车本体自动控制单元、洒水车本体数据处理单元、洒水车本体水量保持单元；
所述远程主机数据指令传输单元，用于洒水车本体数据的实时传输给远程主机命令流控制系统，同时获取远程主机命令流控制系统所发布的新指令；
所述洒水车本体自动控制单元，根据基于图像识别的智能洒水控制系统所返回的结果，控制洒水车本体的正常行驶、启停、以及调节洒水车喷嘴的开闭；
洒水车本体自动控制单元，接收洒水车本体水量保持单元所传输的结果，控制洒水车本体是否应该返回水量补充地进行水量的补充；
所述洒水车本体数据处理单元，用于本车的相关数据处理，包含洒水车本体水量保持单元数据处理、基于图像识别的智能洒水系统数据处理以及图像识别，并将处理结果以命令流的方式传输给洒水车本体自动控制单元以执行不同行为。
所述洒水车本体水量保持单元，检测水箱内的水量数据，并传输给洒水车本体数据处理单元，当水量不足时，洒水车本体数据处理单元返回洒水车需要补充水量的信息，当水量充足时，洒水车本体数据处理单元返回洒水车停止补充水量的信息。
所述基于图像识别的智能洒水控制系统，包含洒水区域识别单元、洒水功能控制单元；
所述洒水区域识别单元，用于在洒水车本体正常运行过程中环境信息的实时录制并实时传输回洒水车本体数据处理单元进行图像识别处理，并返回相关结果；
所述洒水功能控制单元，用于控制洒水车本体喷嘴的启闭状态以及根据洒水车本体数据处理单元处理结果，调节洒水车本体各喷嘴的工作状态。
本发明一种基于图像识别的无人驾驶洒水车控制系统，技术效果如下：
1）本发明设有远程主机命令流控制系统，实现待洒水环境范围的自动规划调度，实现洒水车的水源自动补给功能，避免多台洒水车工作面的重叠导致资源的消耗以及现有技术中需要人为判断洒水车水量是否充足的弊端。
2）本发明设有无人驾驶系统实现洒水车在规划路径内的自动行驶，解放人力在重复劳动中的输出，解放人力资源。
3）本发明设有基于图像识别的智能洒水控制系统，采用视频图像机器识别等技术实现洒水车正常作业时的环境感知功能，从而实现洒水车自动判断是否需要对规划区域进行洒水作业，进而避免区域内湿润地面的重复洒水导致水资源的浪费。
4）本发明设有远程主机命令流控制系统和基于图像识别的智能洒水控制系统，以此解决洒水车在正常作业过程中自动感知待洒水区域以及洒水作业时是否需要对规划区域进行洒水作业，从而保证洒水车能够自动规划行驶路线并且自动驾驶行驶的同时，还能达到自动判断是否需要进行目标区域的洒水作业、是否需要返回补给站补充水源以及待洒水环境范围内多台洒水车的智能调价功能，从而避免人力的重复输出、资源的浪费以及多台洒水车之间工作区域的交叉重叠。
附图说明
图1为本发明控制系统的功能模块示意图。
图2为本发明中改进后的洒水车结构示意图。
其中：1-远程主机数据指令传输单，2-洒水车本体数据处理单元，3-洒水区域识别单元，4-洒水车本体自动控制单元，5-洒水车本体水量保持单元，6-洒水车本体水箱，7-洒水车本体喷嘴，8-洒水车本体补充水量入口。
具体实施方式
如图1所示，基于图像识别的无人驾驶洒水车控制系统，该系统包括：远程主机命令流控制系统，安装在洒水车本体上的无人驾驶系统和基于图像识别的智能洒水控制系统；
所述远程主机命令流控制系统，用于实现多台洒水车的调配、各台洒水车的实时数据获取与指令发布；
所述无人驾驶系统，用于实现洒水车在特定时间、以及远程主机发布的设定洒水区域进行正常的作业；
所述基于图像识别的智能洒水控制系统，实现洒水车智能洒水功能。
所述远程主机命令流控制系统包含数据的存储更新模块、实时数据处理分析模块、洒水车指令发布模块；
所述数据的存储更新模块中，设计与施工人员首先根据建筑工程地域范围内的道路或者施工场地路面对洒水区域进行存储，然后根据施工进程规划，将新产生的区域与被遗弃的区域更新至数据的存储更新模块；
数据的存储更新模块能够实时获取各台洒水车的工作状态，判断各洒水车的启停原因数据储存并传输给实时数据处理分析模块进行分析，最后根据分析结果等待洒水车指令发布模块的指令发布；
所述实时数据处理分析模块，用于系统正常运行情况下，各洒水车之间的协同调配数据分析与单一洒水车实时运行数据的分析，将分析结果传输给洒水车指令发布模块，所述分析结果包含各洒水车工作状态、洒水车工作范围、待洒水区域覆盖面情况。
所述洒水车指令发布模块，首先会按照系统预设时间启动一定数量的洒水车进行洒水作业，然后根据实时数据处理分析模块分析结果判断是否执行一些指令。比如：是否增派洒水车数量来满足待洒水区域的全面域覆盖，或者减少洒水车数量以减少成本的输出并提高洒水车的利用率。
所述无人驾驶系统包括多个感知单元。如：远程主机数据指令传输单元1、洒水车本体自动控制单元4、洒水车本体数据处理单元2、洒水车本体水量保持单元5；
所述远程主机数据指令传输单元1，用于洒水车本体数据的实时传输给远程主机命令流控制系统，同时获取远程主机命令流控制系统所发布的新指令；
远程主机数据指令传输单元1可采用4G LTE DTU数据传输单元。该单元是一款工业级无线DTU，基于GPRS无线网络能够实现数据的无线远距离传输，能够实现多台洒水车的指令数据传输。
所述洒水车本体自动控制单元4，根据基于图像识别的智能洒水控制系统所返回的结果，控制洒水车本体的正常行驶、启停、以及调节洒水车喷嘴的开闭；
洒水车本体自动控制单元4，接收洒水车本体水量保持单元5所传输的结果，控制洒水车本体是否应该返回水量补充地进行水量的补充；
洒水车本体自动控制单元4可采用西门子SIMATIC S7-1200可编程控制器，将其安装在洒水车本体上，并通过后期自主编程实现各模块数据与指令的传达。
所述洒水车本体数据处理单元2，用于本车的相关数据处理，包含洒水车本体水量保持单元5数据处理、基于图像识别的智能洒水系统数据处理以及图像识别，并将处理结果以命令流的方式传输给洒水车本体自动控制单元4以执行不同行为。例如：洒水车行驶过程中经过视频图像处理技术返回的结果，判断出待洒水区域出现施工的人员或者工作中的车辆时，应立即传输指令给洒水车本体自动控制单元4，驱动洒水车停止工作并停留在安全区域等待施工人员与工作车辆完成工作后再次启动进行洒水工作。
洒水车本体数据处理单元2采用西门子S7-200CPU226中央处理器，可实现各种起动、运行及软停止组合以及数据处理等功能，能够针对本发明的设计内容进行自主设计，以实现洒水车控制数据处理与图像数据处理等功能。
所述洒水车本体水量保持单元5，主要通过置于洒水车内部的水位监测仪，检测水箱内的水量数据，并传输给洒水车本体数据处理单元2，当水量不足时，洒水车本体数据处理单元2返回洒水车需要补充水量的信息，当水量充足时，洒水车本体数据处理单元2返回洒水车停止补充水量的信息。
洒水车本体水量保持单元5采用Y28RS485水箱水位检测仪，安装在洒水车本体水箱内，实时检测水箱内水位的变化。
所述基于图像识别的智能洒水控制系统，包含洒水区域识别单元3、洒水功能控制单元；
所述洒水区域识别单元3，用于在洒水车本体正常运行过程中环境信息的实时录制并实时传输回洒水车本体数据处理单元2进行图像识别处理，并返回相关结果；
洒水区域识别单元3采用萤石 C3W1080P2.8mm高清摄像头，实现洒水车行驶区域的高清视频录制。
洒水功能控制单元采用HF-KN43BJ-S100型可编程启闭控制器。该控制器能够根据洒水车本体数据处理单元2处理结果通过自主编程实现洒水车本体各喷嘴的启闭状态。
所述洒水区域识别单元3，具体识别方法如下：
其一，经过处理结果判断出待洒水区域是否出现正在施工或者步行的人员以及工作中的车辆，若存在，洒水车本体数据处理单元2应返回车辆停止等待的指令，反之，则返回洒水车继续作业的指令；
其二，经过处理结果，应该返回地面的保湿情况，通过系统设定的阈值，来判断是否对该区域进行洒水作业。所述设定的阈值，其具体意义为地面保湿区域占总区域的比例，数值在0-1之间，当洒水车本体数据处理单元2返回的地面的保湿实际情况，若大于该阈值，则无需进行洒水作业，反之则需要进行洒水作业。该数值设置过大，将能够完全保证洒水车行驶区域洒水作业完美完成，若设置较小，洒水车行驶区域的洒水作业完成度会有所降低。同时，经过处理结果，应该返回如何调节洒水车的喷嘴开闭来满足该区域的洒水湿润，待洒水区域集中在洒水车本体正常行驶的右方部分，因此返回该结果驱动洒水功能控制单元关闭洒水车本体左边的喷嘴，只保留洒水车本体右边的喷嘴继续洒水作业。
所述洒水功能控制单元，用于控制洒水车本体喷嘴7的启闭状态以及根据洒水车本体数据处理单元2处理结果，调节洒水车本体各喷嘴的工作状态。
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