(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210692203.6 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 杜明芳 地址 100000 北京市海淀区清枫华景园小 区4号楼3单元102 (72)发明人 杜明芳　韩黎明　张祥　史大威　 刘一村　王黎明　 (74)专利代理 机构 成都中络智合知识产权代理 有限公司 513 00 专利代理师 石磊 (51)Int.Cl. B63B 35/00(2006.01) B63C 9/02(2006.01) B25J 9/16(2006.01) B25J 19/02(2006.01)G05B 19/042(2006.01) G01S 7/48(2006.01) (54)发明名称 面向流域安全的巡 检救援智能无 人船系统 (57)摘要 本申请涉及智慧水利技术领域， 具体涉及面 向流域安全的巡检 救援智能无人船系统。 日常工 况下， 船通过船载机器人基于图像识别完成流域 沿线、 流域枢纽、 水电站等场景的视频监控及安 全隐患点和故障点的检测定位， 及时通知检修人 员开展维工作； 通过机械臂清理排查水面污染物 或隐患物。 灾难应急救援工况下， 通过机械臂实 施溺水人员救援和受灾物资打捞搬运等。 采用基 于模糊小脑模型神经网络控制算法的视觉伺服 控制法控制机械臂， 机械臂关节的运动控制采用 电动伺服控制系统， 通过船载声纳测深仪对巡检 水域实施测深作业， 完成高精度河流水位测量， 采用流域空间电子标识定位与视觉导航结合的 方式对巡检无人船进行导航定位和位置跟踪分 析。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115027627 A 2022.09.09 CN 115027627 A 1.面向流域安全的巡检救援智 能无人船系统是一种运行于水面的自主移动机器人系 统， 主体是自动引导船， 其特 征在于： 长度*宽度设计为20米*1.5米、 40米*2.5米、 60米*5.5米三种大小规格， 依据使用场景 选择尺寸； 包括以下模块： 各功能域控制器、 通信网络、 传感器、 执行器、 智能计算平台和决策大 脑； 由以下单元组成： ROS操作系统、 地图、 GPS或北斗惯性导航导航定位、 毫米波雷达、 激光 雷达、 可见光视觉传感器、 红外传感器、 声纳测深仪、 机械手臂、 路径规划、 域控制器及域控 制系统、 水网通信、 船载AI云控平 台、 岸边AI云控平 台、 光伏发电系统、 混合动力系统、 船联 网、 无人船仿真系统； 所述无人船构建自主AI闭环， 在行驶过程中自行感知水域环境及周围情况， 并对感知 信息进行智能处理和认知计算， 形成对全局环境的理解， 通过若干算法决策应对环境变化， 最后将决策信息传递给 各控制系统形成执 行命令。 2.根据权利要求1所述的面向流域安全的巡检救援智能无人船系统， 其特征在于： 所述 域控制器包括环境感知域控制器、 运动控制域控制器、 网络通信域控制器、 能源 管理域控制 器、 船舱自动 驾驶域控制器、 导航定位域控制器、 故障诊断域控制器、 大数据分析域控制器、 中控台资源管理域控制器和总控协调域控制器； 域控制系统中采用主频至少为400MHz多核 实时MCU， MCU包含6个Ar m Cortex‑R52内核， 其中4个内核以锁步配置运行， 执 行实时错 误检查， 域控制器选择28nm制程的M CU。 3.根据权利要求2所述的面向流域安全的巡检救援智能无人船系统， 其特征在于： 包括 船载机器人如下： 安防巡检机器人， 安装于船体上方， 能够大范围探测周围环境， 通过视觉方式检测识别 流域空间内的水域、 河岸、 道路、 人和动物目标； 测量机器人， 由声纳测深仪和激光雷达测绘仪组成， 分布式安装于船体底部、 上方和左 右侧， 以全方位覆盖方式实现水域测深、 地形测绘和地貌感知； 救援打捞机器人， 用于巡检或应急救援情况下的水中作业， 机械臂前端装有摄像头和 RFID读写器。 4.根据权利要求2所述的面向流域安全的巡检救援智能无人船系统， 其特征在于： 所述 域控制系统的域控制器之 间通过船载专用以太网互联， 所述环境感知域控制器通过总线与 摄像头、 毫米波雷达、 激光雷达及冗余雷达连接 。 5.根据权利要求3所述的面向流域安全的巡检救援智能无人船系统， 其特征在于： 包括 声纳测深和声纳图像感知的声纳探测系统， 能大 范围实时测深， 和获取声纳图像。 6.根据权利要求3所述的面向流域安全的巡检救援智能无人船系统， 其特征在于： 还包 括船载雷达点云， 实现水域环 境测绘、 感知及复现， 采用图神经网络深度学习算法对水域环 境雷达感知图像进行语义分割， 实现对水域环境的语义理解， 将语义理解结果实时传送给 运动域控制器。 7.根据权利要求3所述的面向流域安全的巡检救援智能无人船系统， 其特征在于： 还包 括无人船通信系统， 采用改进型专用以太网10BASE ‑T1 S， 采用“协调器+多节点控制器 ”通 信模式， 网络架构里有一个协调者和多个节点控制器。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115027627 A 28.根据权利要求3所述的面向流域安全的巡检救援智能无人船系统， 其特征在于： 包括 由船载电子标识器与岸边固定电子标识器组合后形成带有空间坐标 的以电子标识器数据 包为节点的虚拟数字水网， 包含电子标识器节点及其连接线， 采用图神经网络形式表示和 计算。 9.根据权利要求3所述的面向流域安全的巡检救援智能无人船系统， 其特征在于： 还包 括巡检测量大数据分析模块， 对采集到的巡检、 测量大数据进 行实时在线分析， 实现无人船 轨迹分析与追踪、 事故追溯、 事故分析， 形成流 域安全画像。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115027627 A 3