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龙图腾网获悉中建三局绿色产业投资有限公司申请的专利一种排水管道清淤作业安全协同装置及方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117092287B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-09发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310997905.X，技术领域涉及：G01N33/00；该发明授权一种排水管道清淤作业安全协同装置及方法是由吴志炎;刘军;汪小东;张利娜;汤丁丁;郭彪;胡茂锋;冯泽建;邹静;杨杏勃;胡超;杨振;湛德设计研发完成，并于2023-08-09向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种排水管道清淤作业安全协同装置及方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种排水管道清淤作业安全协同装置，包括本体机构、图像测量单元和安全监测单元；还公开了一种排水管道清淤作业安全协同方法，采用排水管道清淤作业安全协同装置实现，还包括以下步骤：S1：远程操控协同装置；S2：驱动协同装置水面前行；S3：结构缺陷预警；S4：气体浓度报警。本发明中，将图像测量单元与安全监测单元集成到本体机构上，形成一个结构完整的协同装置，不仅可以提高缺陷评估的准确性和全面性，还可以实现排水管道结构预警的目的，为管道内清淤作业垫定了安全保障的基础，同时给予清淤人员是否撤离的及时报警反馈，大大提高了清淤作业的安全性。

本发明授权一种排水管道清淤作业安全协同装置及方法在权利要求书中公布了：1.一种排水管道清淤作业安全协同方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：井上操控人员将协同装置深入下放至井下排水管道内，并通过远程端与无线通讯模块的无线连接，建立起远程端与协同装置的无线操控关系； 协同装置包括本体机构1、图像测量单元8和安全监测单元12； 所述本体机构1包括机架2和螺旋滚筒4，所述螺旋滚筒4至少具有两个，分别安装于所述机架2的两侧，具有旋转并带动所述机架2移动的运动行程； 所述图像测量单元8安装在所述机架2上，包括用于获取水面以上管道结构缺陷图像的摄像模块9，以及用于辅助矫正所述摄像模块9并测量裂缝宽度及长度的测距模块10； 所述摄像模块9至少包括用于采集水面以上管道裂缝缺陷图像资料的普通相机901以及用于通过标定算法测量裂缝特征的高精相机902，所述测距模块10连接至所述高精相机902，用于测量所述本体机构1与裂缝之间的距离或是测量所述本体机构1与裂缝之间的水平投影距离和垂直投影距离； 所述图像测量单元8还包括照明模块11，所述照明模块11的照射方向与所述摄像模块9的图像获取方向保持一致； 所述安全监测单元12安装在所述机架2上，包括用于探测管道内部气体成分及浓度的气体检测传感器14、用于实时显示所述本体机构1当前所在位置的定位模块13，以及用于触发报警的声光报警器15； 协同装置还包括中央控制单元5，所述中央控制单元5安装在所述机架2上，包括： 控制模块6，与所述图像测量单元8和安全监测单元12电性相连，用于传输测量信号及监测信号，并进行运算处理； 所述控制模块6内置有AD转换器和边缘计算模组； 无线通讯模块，与所述控制模块6电性相连，用于建立所述控制模块6与远程端之间数据信号收发传输的无线通道； S2：远程端无线操控电机转动并驱动螺旋滚筒4旋转，实现本体机构1在水面上的前行； S3：远程端无线操控所述图像测量单元8作业，所述照明模块11朝向所述摄像模块9的拍摄方向进行照射，当普通相机901采集的图像资料上发现存在裂缝缺陷时，启动高精相机902进行裂缝特征测量： 1、坐标系转换，将相机的世界坐标系转化为像素坐标系： u0，v0表示图像坐标系原点在像素坐标系中的坐标，u，v，1表示主点，即一个点在所述像素坐标系中的坐标，表示X方向的有效焦距，表示Y方向的有效焦距，ZC为缩放因子； 2、内参标定： 采用张正友标定方法对不同姿态下的多幅标准标定板图像进行角点坐标处理，得到n组2D‑3D映射关系，利用n组点对式1建立方程组，求解相机内参，之后通过最小二乘法优化内参，即式2代数和最小，其中，Xij是优化后的值，X`是优化前的值，A为内参矩阵，R为外参旋转矩阵，T为平移矩阵，k1和k2是相机畸变系数； 3、外参标定： 1平移矩阵T：外参标定时，当所述本体机构1处于裂缝正下方时，考虑到相机世界坐标系原点与相机坐标系原点在同一坐标轴上，平移矩阵T简化为T＝[0，0，TZ]，其中TZ是所述测距模块10测量的到裂缝的距离，当所述本体机构1与裂缝处于同一平面时，平移矩阵T简化为T＝[TX，TY，0]，其中TX是测距模块10测量的到裂缝的水平投影距离，TY是所述测距模块10测量的到裂缝的垂直投影距离； 2旋转矩阵R：装置内搭载有云台，云台旋转角度为αβγ，则： R＝RXRYRZ 34、裂缝处理与测量： 之后Open CV中的函数对裂缝图像进行灰度化、中值滤波处理和阈值提取方法对裂缝图像进行预处理，再利用膨胀和腐蚀消除裂缝点的影响，最后通过所述高精相机902标定算法实现对图像中裂缝的高精度测量； S31：结构缺陷大，有危险，清淤人员不必下井进入排水管道； S32：结构缺陷小，无危险，清淤人员可以下井进入排水管道； S4：清淤人员下井并深入排水管道后，操控人员无线控制所述本体机构1实时跟随于清淤人员身后； S5：远程端无线操控所述安全监测单元12作业，定位模块13实时显示所述本体机构1当前所在位置并测算与井口位置的距离L，气体检测传感器14采集排水管道内各种气体的成分，主要监测GH2S、GO2、GCO、GCH4和GNH3的浓度，边缘计算模组测算上述各种气体浓度的上升速度VH2S、VO2、VCO、VCH4和VNH3，上升为正值，下降则为负值，所述边缘计算模组结合气体浓度G、浓度上升速度V、清淤人员与井口位置的距离L以及清淤人员撤离速度为S，根据式7判断当前清淤人员是否处于预设的安全阈值范围内： S51：是，不触发声光报警器15； S52：否，触发声光报警器15。

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