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申请/专利权人：淮阴工学院

摘要：本发明公开一种智能物联网路径优化的安全巡检设备，包括无线充电装置、锌离子超级电容器、电机、电量计、ArduinoUNO、路径规划模块、电机控制器；所述的无线充电装置以接触式方式充电，接到的电能经能量转换器为锌离子超级电容器充电；当锌离子超级电容器的电量低于芯片所设预设值时，芯片将指令发送到电机控制器，由电机控制器控制电机驱使设备到指定充电区域点；所述电机控制器控制电机运行，从而控制设备移动；电机控制器接收芯片从路径规划模块获得的运行控制策略指令，根据运行控制策略来控制电机运行操作。本发明采用无线充电的方式满足不同场景下的复杂充电需求，改进的ISOA算法可综合考虑运行过程中的路障等突发情况，得到最优的路径规划。

主权项：1.一种智能物联网路径优化的安全巡检设备，其特征在于，包括无线充电装置、锌离子超级电容器、电机、电量计、ArduinoUNO、超声波位置传感器、路径规划模块、电机控制器、APP终端；所述的无线充电装置包括供电电源、发射端、接收端、能量转换器、APP终端；发射端与供电电源相连接，安装在目标位置指定区域，供电电源通过电路将信号发送到发射端的发射线圈，发射线圈发送电能到接收端的接受线圈，接收线圈装在无线充电装置底部处，接触式充电，接到的电能经能量转换器为锌离子超级电容器充电；所述锌离子超级电容器为电机和ArduinoUNO芯片供电，电量计实时检测锌离子超级电容器电量，ArduinoUNO芯片实时接收锌离子超级电容器电量，当锌离子超级电容器的电量低于芯片所设预设值时，ArduinoUNO芯片将指令发送到电机控制器，由电机控制器控制电机驱使设备到指定充电区域点；所述电机控制器控制电机运行，从而控制设备移动；电机控制器接收ArduinoUNO芯片从路径规划模块获得的运行控制策略指令，根据运行控制策略来控制电机运行操作；根据目标区域要求，建立目标区域静态栅格矩阵，所述超声波位置传感器检测障碍物位置建立目标区域动态栅格矩阵；从而建立目标区域全局栅格矩阵，经路径规划模块利用ISOA算法进行优化，得到最优的路径策略，并发给ArduinoUNO将控制指令给电机控制器控制电机运行；所述路径规划模块利用ISOA算法进行优化，具体为：步骤一：初始化参数；步骤二：建立目标区域静态栅格矩阵；步骤三：获取超声波位置传感器数据；步骤四：根据超声波位置传感器数据，建立目标区域动态栅格矩阵，从而得到目标区域全局栅格矩阵；步骤五：计算每只海鸥的起点到终点的路径，表达式为： x0,y0、xg,yg分别表示起点和终点的坐标步骤六：全局搜索，用下式表示： 为海鸥更新后的新位置；为不与其他海鸥冲突的新位置；表示海鸥最佳位置的方向；海鸥在全局搜索过程中为了避免碰撞，增加了变量A来计算海鸥的新的位置，海鸥避免个体相撞过程公式如下： 表示海鸥当前的位置；A是线性扰动的，它的值从2降到0，由于线性A的值不能完全适用于SOA的非线性的搜索过程；通过将A非线性化处理，将A进行改进，改进公式为： 其中，Astart表示A的初始值Afinal表示终止值Tmax为最大迭代次数δ为收敛调整因子，betarand是matlab的随机生成器，可符合beta分布；步骤七：局部搜索，利用正弦余弦因子改进ISOA的迭代方式，改进迭代方式如下： 其中Pbs表示最优海鸥个体位置，为海鸥的最终攻击位置，r1为平衡开发系数，r2为距离系数，r2∈[0,2π]，定义了海鸥当前的位置与海鸥较差位置的距离，r3为正余弦转换系数，r3∈[0,1]，当r3大于0.5时，切换至正弦算子，r3小于0.5时，切换至余弦算子；步骤八：判断是否前面有障碍物，如果有，返回步骤四，如果没有，转至步骤九；步骤九：更新最佳位置；步骤十：判断是否到达目标终点,如果是，转至步骤十一，如果不是，返回步骤六；步骤十一：输出最优路径。

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