CN107390705A - 基于无人机的船舶舱体健康检测方法和系统 - Google Patents

基于无人机的船舶舱体健康检测方法和系统 Download PDF

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吕品
赖际舟
石昌俊
闫洪林
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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NANJING PENGCHANG TECHNOLOGY INDUSTRIAL Co Ltd
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
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    • G—PHYSICS
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    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
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Abstract

本发明公开了基于无人机的船舶舱体健康检测方法和系统，属于船舶检测领域，其中检测方法包括：无人机接收监控站的控制指令，在船舶舱体内飞行，并通过搭载的摄像头对舱体内壁进行拍摄，拍摄的影像资料显示于监控站中，以供工作人员对舱体健康状况进行评估。通过本发明的方法和系统，工作人员在船舶舱体检测时无需近距离查看舱体内壁状况，可以提高船舶舱体检测的效率，降低成本，并可有效保障工作人员人身安全。

Description

基于无人机的船舶舱体健康检测方法和系统
技术领域
本发明涉及船舶检测领域，尤其涉及基于无人机的船舶舱体健康检测方法和系统。
背景技术
船舱检验指对货船船舱（如干货舱，油舱，冷藏舱等）定期进行的健康性检查。船舱是货船的主要组成部分。根据船舶类型、吨位不同，每艘船舶内包含的船舱数目、船舱体积也不尽相同。对于吨位较大的船舶，其船舱数目可达数十个，每个船舱体积可达几万立方米。在船舱检验时，主要对舱底、舱壁、舱顶等部位的受损情况进行检查，目前通常采用人工检查的方式。工作人员在进入船舱后，需要近距离对舱体内部表面进行检查。
一艘大型船舶的船舱检验，在多人配合的情况下通常需要5～10天才可完成。由于大型船舶船舱高达几十米，对于部分船舱还需搭建脚手架、升降机等作业环境，检查过程十分繁琐。
在检查大型船舱的舱壁、舱顶等部位时，需要高强度、长时间的高空作业。而且由于船舱是密闭环境，没有光照，给工作人员的人身安全带来了隐患。
根据检验类型的不同，通常一艘大型船舶的船检花费在几十至数百万元之间。另一方面，由于船舱检验时间较长，减少了船舶的运营时间，降低了船舶公司的利润。
综上,现有的人工检查的方法具有效率低、安全性差、成本高的缺点。
发明内容
本发明提供基于无人机的船舶舱体健康检测方法和系统，能够替代人工检查的方式，避免人工检查可能会存在的安全隐患，检测过程更加的高效，并且成本较低。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
基于无人机的船舶舱体健康检测方法，包括：
S1、监控站显示舱体3D模型，监控站采集用户在所述舱体3D模型中设置的拍摄兴趣点；
S2、所述监控站根据拍摄兴趣点生成飞行轨迹和拍照指令，并将所述飞行轨迹和拍照指令发送至无人机；
S3、所述无人机根据所述飞行轨迹和所述拍照指令飞行到所述拍摄兴趣点采集图像信息，在飞行过程中采集影像信息，所述无人机存储并实时发送所述图像信息、影像信息至所述监控站，所述无人机实时将所述飞行信息发送至所述监控站；
S4、所述监控站接收并显示所述飞行信息、图像信息以及影像信息。
进一步的, 所述舱体3D模型由用户导入所述监控站。
进一步的，所述拍照指令包括拍照位置和悬停时间。
进一步的，所述飞行轨迹是包含所有所述拍摄兴趣点，且飞行总距离最短的轨迹。
进一步的，所述无人机在舱体内飞行时，通过机载导航模块对导航信息进行解算，所述导航信息包括三维位置、速度、姿态。
进一步的，所述无人机在舱体内飞行时，通过所述机载导航模块实时解算出所述无人机和周围障碍物之间的距离，并根据所述距离信息进行自主避障。
进一步的, 遥控器能控制所述无人机，当所述遥控器和所述监控站同时向所述无人机发送指令时，所述无人机优先响应所述遥控器。
进一步的，所述飞行信息包括所述导航信息与周围障碍物之间的距离信息。
本发明还提供了基于无人机的船舶舱体健康检测系统，包括：监控站、遥控器、无人机，所述遥控器和所述监控站通过无线通信方式和所述无人机连接交互；
所述监控站为移动终端，包括手机、平板电脑、笔记本电脑，监控站能够显示舱体内部3D模型，用户通过在舱体3D模型中设置拍摄兴趣点，监控站根据拍摄兴趣点，生成无人机的飞行轨迹和拍摄指令，控制无人机对舱体内部拍照；监控站接收并显示无人机的返回的飞行信息、影像信息和拍照时间。
进一步的，所述无人机包括：机体、无线通讯模块、导航模块、控制模块、摄像头以及探照灯，其中，所述机体采用四旋翼、六旋翼或八旋翼的形式；
所述无线通讯模块与所述地面监控平台进行实时通讯，接收地面站的飞行危机和拍照指令，向地面站发送无人机飞行状态，飞行状态包括导航信息、周围环境信息、摄像头拍摄的照片、摄像头拍摄的实时影像信息；
所述导航模块包括陀螺仪、加速度计、气压高度计、磁传感器、激光雷达传感器；
所述控制模块和所述监控站和所述遥控器连接通讯，控制模块控制无人机根据地面站发送的飞行轨迹在舱体内自主飞行；
探照灯安装于无人机前端，在黑暗的舱体环境内为摄像头提供光照；
摄像头安装于无人机前端，拍摄舱体内壁情况。
本发明的有益效果是：通过无人机进行船舱检验，节省检验时间、提高检验安全性、降低检验成本，具有重要的经济效益与社会效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明中方法的流程图；
图2为本发明中系统的结构图；
图3为船舶舱体3D模型示例。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例提供基于无人机的船舶舱体健康检测方法，如图1所示，包括：
S1、监控站显示舱体3D模型，用户在所述舱体3D模型中设置拍摄兴趣点；
S2、所述监控站根据所述兴趣点生成飞行轨迹和拍照指令，并将所述飞行轨迹和拍照指令发送至无人机；
S3、所述无人机根据所述飞行轨迹和所述拍照指令飞行到所述拍摄兴趣点采集图像信息，在飞行过程中采集影像信息，所述无人机存储并实时发送所述图像信息、影像信息至所述监控站，所述无人机实时将所述飞行信息发送至所述监控站；
S4、所述监控站接收并显示所述飞行信息、图像信息以及影像信息。
本实施例还提供了基于无人机的船舶舱体健康检测系统，包括：监控站、遥控器、无人机，遥控器和监控站通过无线通信方式和所述无人机连接交互。
所述监控站为移动终端，包括手机、平板电脑、笔记本电脑，监控站能够显示舱体内部3D模型，用户通过在舱体3D模型中设置兴趣点，监控站根据兴趣点，生成无人机的飞行轨迹和拍摄指令，控制无人机对舱体内部拍照；监控站接收并显示无人机的返回的飞行信息、影像信息和拍照时间。
所述无人机包括：机体、无线通讯模块、导航模块、控制模块、摄像头以及探照灯，其中，所述机体采用四旋翼、六旋翼或八旋翼的形式；
所述无线通讯模块与所述地面监控平台进行实时通讯，接收地面站的飞行危机和拍照指令，向地面站发送无人机飞行状态，飞行状态包括导航信息、周围环境信息、摄像头拍摄的照片、摄像头拍摄的实时影像信息；
所述导航模块包括陀螺仪、加速度计、气压高度计、磁传感器、激光雷达传感器；
所述控制模块和所述监控站和所述遥控器连接通讯，控制模块控制无人机根据地面站发送的飞行轨迹在舱体内自主飞行；
探照灯安装于无人机前端，在黑暗的舱体环境内为摄像头提供光照；
摄像头安装于无人机前端，拍摄舱体内壁情况。
本发明的有益效果是：通过无人机进行船舱检验，节省检验时间、提高检验安全性、降低检验成本，具有重要的经济效益与社会效益。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.基于无人机的船舶舱体健康检测方法，其特征在于，包括：
S1、监控站显示舱体3D模型，所述监控站采集用户在所述舱体3D模型中设置的拍摄兴趣点；
S2、所述监控站根据所述拍摄兴趣点生成飞行轨迹和拍照指令，并将所述飞行轨迹和所述拍照指令发送至无人机；
S3、所述无人机根据所述飞行轨迹和所述拍照指令飞行到所述拍摄兴趣点采集图像信息，在飞行过程中采集影像信息，所述无人机存储并实时发送所述图像信息、所述影像信息至所述监控站，所述无人机实时将所述飞行信息发送至所述监控站；
S4、所述监控站接收并显示所述飞行信息、所述图像信息以及所述影像信息。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的船舶舱体健康检测方法，其特征在于，所述舱体3D模型由用户导入所述监控站。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的船舶舱体健康检测方法，其特征在于，所述拍照指令包括拍照位置和悬停时间。
4.根据权利要求1所述的基于无人机的船舶舱体健康检测方法，其特征在于，所述飞行轨迹是包含所有所述拍摄兴趣点，且飞行总距离最短的轨迹。
5.根据权利要求1所述的基于无人机的船舶舱体健康检测方法，其特征在于，,所述无人机在舱体内飞行时，通过机载导航模块对导航信息进行解算，所述导航信息包括三维位置、速度、姿态。
6.根据权利要求1所述的基于无人机的船舶舱体健康检测方法，其特征在于，所述无人机在舱体内飞行时，通过所述机载导航模块实时解算出所述无人机和周围障碍物之间的距离，并根据所述距离信息进行自主避障。
7.根据权利要求1所述的基于无人机的船舶舱体健康检测方法，其特征在于，遥控器能控制所述无人机，当所述遥控器和所述监控站同时向所述无人机发送指令时，所述无人机优先响应所述遥控器。
8.根据权利要求1所述的基于无人机的船舶舱体健康检测方法，其特征在于，所述飞行信息包括所述导航信息与所述距离信息。
9.基于无人机的船舶舱体健康检测系统，其特征在于，包括：监控站、遥控器、无人机，所述遥控器和所述监控站通过无线通信方式和所述无人机连接交互，所述监控站为移动终端。
10.根据权利要求9所述的基于无人机的船舶舱体健康检测系统，其特征在于，所述无人机包括：机体、无线通讯模块、导航模块、控制模块、摄像头以及探照灯，其中，所述机体采用四旋翼、六旋翼或八旋翼的形式；所述无线通讯模块与所述地面监控平台进行实时通讯;所述导航模块包括陀螺仪、加速度计、气压高度计、磁传感器、激光雷达传感器；所述控制模块和所述监控站和所述遥控器连接通讯，所述探照灯和所述摄像头安装于所述无人机前端。
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