[发明专利]一种基于无人机的天然气管道泄漏检测系统

权利要求书

1.一种基于无人机的天然气管道泄漏检测系统，其特征在于：所述的基于无人机的天然气管道泄漏检测系统包括无人机系统和天然气激光探测系统；所述的无人机系统包括机载控制系统、地面控制系统；机载控制系统由微处理器1、GPS模块、飞行控制模块、无线通讯模块1组成；地面控制系统在地面控制室中，由无线通讯模块2、服务器和监控计算机组成；所述的天然气激光探测系统包括天然气探测系统、激光控制系统；天然气探测系统由DFB激光器、光纤耦合器、发射天线1、发射天线2、接收天线1、接收天线2、探测器1、探测器2组成；激光控制系统由微处理器2、激光控制器和无线通讯模块3组成；

所述的机载控制系统中，微处理器1与GPS模块、飞行控制模块还有无线通讯模块1相连接；微处理器1内置无人机航迹存储器，事先存储预定的天然气管道地图，通过微处理器1读取地图数据，并控制飞行控制模块，使无人机始终按照地图中天然气管道的方向飞行；GPS模块能实时反馈无人机的地理位置信息，微处理器1与无线通讯模块1相连接，通过控制无线通讯模块1，发送指令给服务器，用于定位无人机的航线。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的天然气管道泄漏检测系统，其特征在于：所述的地面控制系统中，无线通讯模块2与服务器相接，服务器与监控计算机连接；地面人员通过监控计算机，以无线通信方式，无线通讯模块2与无线通讯模块1进行双向通信，再通过微处理器1完成对无人机飞行的控制，用以修正无人机飞行航线，以防航线偏离；当天然气管道泄漏，天然气浓度达到天然气激光探测系统的最小探测极限；监控计算机通过无线通讯模块2，控制微处理器2和激光器控制器，能获取天然气管道泄漏范围的实际地理位置周边的天然气浓度，以及相应位置的土壤表面温度信息，以实时监控天然气浓度和土壤表面温度的异常。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的天然气管道泄漏检测系统，其特征在于：所述的天然气探测系统中，通过激光吸收光谱遥测技术对天然气的泄漏进行探测；DFB激光器与光纤耦合器相连，其耦合比是50:50；发射天线1和发射天线2与光纤耦合器的输出端相连，接收天线1和接收天线2，分别与探测器1和探测器2相连；激光光束通过光纤耦合器分出两束光，一路经发射天线1垂直入射到土壤表面，通过接收天线1接收反射光，经探测器1接收光谱信号；另一路经过发射天线2入射到泄漏的天然气云团，被反射后通过接收天线2接收，探测器2接收吸收光谱信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的天然气管道泄漏检测系统，其特征在于：所述的激光控制系统中，激光控制器与微处理器2连接，探测器1、探测器2以及无线通讯模块3与微处理器2连接；监控计算机通过微处理器2控制激光控制器，来调节激光器的电流和温度，微处理器2将激光器的工作状态和探测到的泄漏的天然气浓度和相应位置的土壤表面温度，通过无线通讯的方式，实时传输至地面的服务器。

5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的天然气管道泄漏检测系统，其特征在于：所述的DFB激光器为DFB近红外激光器，中心波长为1.65μm，覆盖甲烷气体吸收特征谱线。

6.根据权利要求1所述的一种基于无人机的天然气管道泄漏检测系统，其特征在于：所述的发射天线1、发射天线2、接收天线1和接收天线2对1.65μm近红外波段激光的透过率大于90％。

7.根据权利要求1所述的一种基于无人机的天然气管道泄漏检测系统，其特征在于：所述的无人机通过电源管理电路由锂电池或太阳能板驱动，阳光充足时太阳能板能给锂电池充电。