[实用新型]一种用于引水隧洞检测的自主巡线水下直升机

说明书

一种用于引水隧洞检测的自主巡线水下直升机，包括直升机本体，直升机本体上设有检测系统、传输系统、巡线系统、导航系统、驱动系统、避障系统、控制系统和电源。控制系统中树莓派3B+通过巡线系统实时获取光带的路径作为巡线路径，并通过串口发送给STM32单片机；STM32单片机通过串口接收导航系统传输的位置信息，通过I²C接收树莓派3B+传输的巡线路径指令，并生成相应的电机控制指令，控制驱动系统，使得直升机本体沿着光带巡线行驶；行驶过程中，通过避障系统，控制直升机本体的上升或下潜，使其稳定保持在隧洞的洞心位置；树莓派3B+通过检测系统获得隧洞的内部环境情况，并记录于储存卡中。利用实用新型，可实现自主寻迹避障，进行引水隧洞检测。

技术领域

本实用新型属于水下机器人自主寻迹避障领域，尤其是涉及一种用于引水隧洞检测的自主巡线水下直升机。

背景技术

引水隧洞以运量大、价格低和可靠性高的优点，成为水资源输送的主要方式。但在带来巨大经济效益的同时，引水隧洞存在着安全隐患。由于水流长时间的冲刷，环境载荷、自身振动、河水的腐蚀、材料疲劳、地壳变动、水生物附着等原因，将可能会导致引水隧洞破损。引水隧洞一旦发生破损，则会引起水资源泄漏和隧洞塌方，造成巨大的环境污染和经济损失，甚至威胁到人类的生命安全。所以需要定期进行检测，及时发现破损情况并展开维修，从而降低事故发生风险，防患于未然。

可见，引水隧洞的检测是至关重要的，但隧洞是由山脉凿出，外部是石块砌成，所以难以从外部对隧洞进行检测，只能通过侧扫声呐、磁力探测仪和浅剖面仪等不同原理的常规工程物探设备，对引水隧洞内壁的状况进行分析，精确探明破损位置，并向及时向管理人员进行反馈。

目前，引水隧洞检测主要分为人工检测和水下机器人检测。人工检测可分为排空检测和潜水检测，水下机器人检测可分为ROV检测和AUV检测。

排空检测是将引水隧洞内部的水排空后，工作人员携带检测设备，行走于隧洞内部，进行检测。存在工期长、影响正常调水工作、费时费力等缺点。

潜水检测是潜水员携带检测设备，潜入引水隧洞内部进行检测。存在定位难度大、速度控制难、检测效率低、检测和操作控制困难等问题。

ROV检测是工作人员操作有缆水下机器人(携带检测设备)，操控ROV潜入引水隧洞进行检测。其具有数据传输快速可靠的优点，然而由于需要人工控制，易发生操作不当，碰壁，且脐带缆易发生缠绕，活动范围受到电缆长度的限制。

AUV检测潜水员将无缆水下机器人(携带检测设备)放在隧洞入口处，AUV将自主对隧洞进行检测。其具有活动范围广、不受电缆限制的优点。然而目前研究大多固化在流线型潜水器，而这类潜水器虽适用于远距离航行工作，但机动性和操作性较差，对于小范围的引水隧洞检测任务，流线形的潜水器并不擅长。因此，急需涉及一种专门用于引水隧洞检测的潜水器。

实用新型内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种用于引水隧洞检测的自主巡线水下直升机，可实现自主寻迹避障，进行引水隧洞检测作业。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于引水隧洞检测的自主巡线水下直升机，包括直升机本体，所述的直升机本体上设有：

检测系统，设置在直升机本体的前端，用于连续获取隧洞内360°剖面数据，并将数据记录于树莓派3B+的存储卡中；

传输系统，用于将存储卡上的记录的数据传输至上位机；

巡线系统，包括设置在直升机本体下端的水下照明灯和水下摄像头，所述的水下照明灯用于照亮隧洞底部的光带，所述的水下摄像头用于拍摄光带的图像信息并传输至树莓派3B+中进行图像处理，实时获取光带的路径作为巡线路径；

导航系统，包括姿态传感器和惯导装置，用于实时获取直升机本体的姿态数据、瞬时速度和瞬时位置数据；