[发明专利]一种用于检测天然气泄露的无人机系统及检测方法

权利要求书

1.一种用于检测天然气泄露的无人机系统，其特征在于：包括飞行控制系统(1)、信息采集系统(2)以及地面控制系统(3)；所述的飞行控制系统(1)根据接收指令控制无人机进行自动起飞、自动降落以及按照航线巡检飞行；所述的信息采集系统(2)包括摄像模块(21)和传感器模块(22)，所述的摄像模块(21)用于对巡检过程中的图像信息进行采集，传感器模块(22)包括获取无人机实时飞行状态信息的多种传感器以及用于检测泄露的激光甲烷测量仪；所述的地面控制系统(3)包括指令发送模块(31)、通讯模块(32)、信息处理模块(33)以及数据库(34)，所述的指令发送模块(31)通过通讯模块(32)向飞行控制系统(1)与信息采集系统(2)发送指令，信息处理模块(33)通过通讯模块(32)接收采集信息并进行处理，生成甲烷浓度的实时电子地图，数据库(34)用于实现数据的保存和查询。

2.根据权利要求1所述用于检测天然气泄露的无人机系统，其特征在于：所述的飞行控制系统(1)包括飞行控制器(11)以及与飞行控制器(11)相连的舵机(12)，所述的飞行控制器(11)能够接收指令并获取传感器采集到的无人机实时飞行状态信息，控制舵机(12)以保持或改变飞机姿态，实现无人机进行自动起飞、自动降落以及按照航线巡检飞行。

3.根据权利要求1所述用于检测天然气泄露的无人机系统，其特征在于：所述的摄像模块(21)包括图像传感器(211)、透镜(212)、A/D转换模块(213)以及DSP芯片(214)，通过图像传感器(37)处理由透镜(212)生成的光学图像，将其转化为电信号，再通过A/D转换模块(213)转换为数字信号之后由DSP芯片(214)处理，获取图像信息。

4.根据权利要求1所述用于检测天然气泄露的无人机系统，其特征在于：所述的传感器模块(31)融合了能够获取三轴加速度的加速度计、能够获取三轴角度变化的陀螺仪、能够获取无人机当前海拔高度的气压传感器以及用于探测地面高度的红外测距传感器。

5.根据权利要求1所述用于检测天然气泄露的无人机系统，其特征在于：所述的激光甲烷测量仪包括甲烷探测器、对准镜头、方向调节转轴和挂架，通过挂架将甲烷探测器连接至无人机，甲烷探测器下方通过方向调节转轴连接对准镜头；所述对准镜头的光路和甲烷探测器的检测激光光路平行，镜头所拍摄画面的中心即甲烷探测器对准位置。

6.根据权利要求1所述用于检测天然气泄露的无人机系统，其特征在于：所述的通讯模块(32)通过频率为433MHz、通信速率为115200b/s的数据链实现信息联络。

7.根据权利要求1所述用于检测天然气泄露的无人机系统，其特征在于：所述的信息处理模块(33)基于QT5.9开发平台将摄像模块(21)拍摄到的视频信息与激光甲烷测量仪获得的甲烷浓度信息集合到GIS地图中，通过图形界面的方式呈现甲烷浓度的实时电子地图。

8.根据权利要求7所述用于检测天然气泄露的无人机系统，其特征在于：甲烷浓度的实时电子地图实时显示甲烷浓度随时间变化的曲线，如果发现甲烷浓度超过事先设定的报警值，发出报警信号同时自动抓拍现场影像作为记录，实现甲烷浓度实时显示与报警。

9.一种用于检测天然气泄露的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采集无人机飞行过程中的图像信息以及甲烷浓度信息，并利用多种传感器获取无人机实时飞行状态信息，调整无人机的飞行路线，使无人机按照设定航线巡检；

步骤二、对采集到的图像信息以及甲烷浓度信息使用PCA-SIFT特征匹配算法，生成甲烷浓度的实时电子地图；

步骤三、监测甲烷浓度的实时电子地图，如果发现甲烷浓度超过事先设定的报警值，发出报警信号同时自动抓拍现场影像作为记录。