[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

说明书

一种用于检测天然气泄露的无人机系统及检测方法，无人机系统包括飞行控制系统、信息采集系统以及地面控制系统；飞行控制系统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；信息采集系统包括摄像模块和传感器模块，摄像模块用于对巡检过程中的图像信息进行采集，传感器模块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；地面控制系统包括指令发送模块、通讯模块、信息处理模块以及数据库，信息处理模块通过通讯模块接收采集信息并进行处理，生成甲烷浓度的实时电子地图。本发明能够提高巡检工作的效率与质量，实现信息快速处理。

技术领域

本发明属于无人机领域，具体涉及一种用于检测天然气泄露的无人机系统及检测方法。

背景技术

燃气作为一种绿色环保的清洁能源，在不断改善人们生活质量的同时，在社会生产和经济发展中的地位也在逐步提高，然而随之也带来了不断增长的风险与隐患。天然气泄漏事件造成的事故频发，不仅造成了大量的人员伤亡和财产损失，也对环境造成了破坏。与此同时，根据统计调查结果显示，燃气在运输过程中的损失可占运输量的10％，可见对燃气管道巡检工作的重要性。目前燃气公司对管线的维护工作主要依靠人工日常巡检，工作人员配备了相应的手持巡检设备，通过步行或开车的方式来进行燃气管线巡检，巡检结果的统计主要依靠工作人员记录在纸质巡检记录表上的数据，这难以保证数据的完整性和准确性，而且完成一次巡检任务需要花费较多人力、物力和时间。人工巡检过程中工作人员必须保持通讯工具畅通，确保随时随地进行联系，以此来判断巡检人员的位置及安全状况，然而在恶劣环境、燃气泄漏未知的情况下，工作人员对管线进行巡检时，也存在一定程度的安全隐患。

传统的无人机应用领域，通过航空拍摄，使无人机按照设计规划的航线飞行，实时接收图像。但该技术与管道巡检的不匹配之处在于，影像的精度要求使得无人机在执行巡检任务时，承担了一部分不必要的负荷，加大工作负担的同时，也降低了航程和效率。而市面上目前已有的管道巡检无人机功能单一，并不能快速以及准确的反应巡检信息。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中管道巡检无人机不能快速、准确反应巡检信息的问题，提供一种用于检测天然气泄露的无人机系统及检测方法，提高巡检工作的效率与质量，节约成本，更加全面地掌握地面管线环境信息，实现信息快速处理，节约时间并降低风险。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种用于检测天然气泄露的无人机系统，包括飞行控制系统、信息采集系统以及地面控制系统；所述的飞行控制系统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包括摄像模块和传感器模块，所述的摄像模块用于对巡检过程中的图像信息进行采集，传感器模块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包括指令发送模块、通讯模块、信息处理模块以及数据库，所述的指令发送模块通过通讯模块向飞行控制系统与信息采集系统发送指令，信息处理模块通过通讯模块接收采集信息并进行处理，生成甲烷浓度的实时电子地图，数据库用于实现数据的保存和查询。

优选的，所述的飞行控制系统包括飞行控制器以及与飞行控制器相连的舵机，所述的飞行控制器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。

优选的，所述的摄像模块包括图像传感器、透镜、A/D转换模块以及DSP芯片，通过图像传感器处理由透镜生成的光学图像，将其转化为电信号，再通过A/D转换模块转换为数字信号之后由DSP芯片处理，获取图像信息。

优选的，所述的传感器模块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。