CN107831174A - 一种基于无人机管道探伤的检测设备精准定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机技术领域，旨在提供一种基于无人机管道探伤的检测设备精准定位系统。包括无人机模块、远程控制模块和探测模块。利用无人机的快速、灵活、机动、适用环境范围广等特点，并结合远程管道检测、定位系统、图像处理技术、等技术手段，能够实现区域管道检测装置进行精准定位，能够对管道装置进行更换或再利用，不仅保证了检测的精度和可靠性，又能节约资源，及时反映管道的变化情况，为维修提供有力帮助。
Description
技术领域
本发明涉及管道探伤监测领域，具体涉及一种基于无人机管道探伤的检测设备精准定位系统。
背景技术
管道探伤检测器械在生产中常用到的，日常的输送管道通常是在钢管上涂敷有一层或几层防腐涂层而制得，管道上所涂敷的防腐涂层致密性会严重影响输送管道的使用寿命及性能，即若防腐涂层存在致密性缺陷，管道在使用过程中则会很容易地被腐蚀，严重的可能导致管道发生泄漏，甚至引发事故，普通的管道探伤检测技术检测的不够精确，且在检测时候需要人工上料、人工下料，劳动强度很大，很多检测仪器都只能检测统一的管道，太过于单一，检测直径不同的管道时还需要换仪器，使用起来不方便，为此，我们提出一种管道探伤检测系统。
近年来，在电子与航空技术飞速发展的推动下，无人机技术受到了广泛关注，并且在其他技术领域中也得到了应用，从而推动了其他技术领域的发展，但是，在管道监测领域中无人机技术还未得到广泛的结合，因此本发明提供的一种基于无人机管道在线检测设备精准定位的系统能够有效提高管道探伤的准确率，解决检测方面的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于无人机管道探伤的检测设备精准定位系统，对管道检测装置进行快速、准确定位、全方位的自动放置，并对监测区域进行有效的实时监测，在需要回收检测装置时，能够快速将管道检测装置带回指定地点。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
基于无人机管道探伤的检测设备精准定位系统，包括无人机模块、远程控制模块和探测模块；所述无人机模块包括载体框架、GPS模块、电池和无线通信模块；GPS模块、电池和无线通信模块均固定在载体框架上，无线通信模块与GPS模块相连；所述的远程控制模块包括无线通讯模块和导航模块，无线通讯模块与导航模块相连；所述的探测模块包括无线通信模块、电池、摄像机、红外传感器、照相机、角速率陀螺、加速度计、声多普勒计程仪、DSP、STM32单片机以及至少两个磁力计；STM32单片机分别与无线通信模块、摄像机、红外传感器、照相机、角速率陀螺、加速度计、声多普勒计程仪、DSP相连，DSP分别与两个磁力计相连；远程控制模块分别与无人机模块和探测模块进行无线通信；所述无人机模块的载体框架上设有用于固定探测模块的基座。
优选的，所述无人机模块的电池采用锂电池。
优选的，所述探测模块的电池采用太阳能电池、蓄电池或干电池，STM32单片机连接有64M的SD存储卡。根据任务和需求的不同，采用太阳能充电进行长期监测，或采用可快速更换的电池模块进行短期作业。
优选的，所述无人机模块的载体框架的末端设有推进器，所述推进器有三个，且相互之间的连线构成等边三角形。
优选的，所述探测模块的首部和艉部分别安装一台磁力计，摄像机、红外传感器、照相机安装探测模块整体下半部的前部或下半部的中部。
本发明的系统可以快速准确实现指定区域检测，由于可移动布置，适用于各种环境，节约了成本、人力和物力资源以及时间，特别适用于偏远地区检测，以及突发性应急监控。
本发明的所有无线通信模块均可采用GPRS无线通信模块或ZIGBEE无线通信模块。
本发明的优点是：本发明利用无人机的快速、灵活、机动、适用环境范围广等特点，并结合远程管道检测、定位系统、图像处理技术、等技术手段，能够实现区域管道检测装置进行精准定位，能够对管道装置进行更换或再利用，不仅保证了检测的精度和可靠性，又能节约资源，及时反映管道的变化情况，为维修提供有力帮助。
附图说明
图1是本发明的组成示意图；
图2是本发明的探测系统组成示意图。
具体实施方式
首先需要说明的是，本发明涉及探伤技术。在本发明的实现过程中，可能会涉及到多个软件功能模块的应用。申请人认为，如在仔细阅读申请文件、准确理解本发明的实现原理和发明目的以后，在结合现有公知技术的情况下，本领域技术人员完全可以运用其掌握的软件编程技能实现本发明。凡本发明申请文件提及的均属此范畴，申请人不一一列举。
另外，本发明的实现依赖于多种电子元器件的应用，而这些电子元器件均为现有技术，且有成熟产品可市场购置获得，例如下面提到的导航模块、电机驱动模块、无线通讯模块、摄像机、红外传感器、照相机、角速率陀螺仪、加速度计、声多普勒计程仪、DSP、以及磁力计等等。
如图1和图2所示，本发明基于无人机管道探伤的检测设备精准定位系统，包括无人机模块、远程控制模块和探测模块；所述无人机模块包括载体框架、GPS模块、电池和无线通信模块；GPS模块、电池和无线通信模块均固定在载体框架上，无线通信模块与GPS模块相连；所述的远程控制模块包括无线通讯模块和导航模块，无线通讯模块与导航模块相连；所述的探测模块包括无线通信模块、电池、摄像机、红外传感器、照相机、角速率陀螺、加速度计、声多普勒计程仪、DSP、STM32单片机以及至少两个磁力计；STM32单片机分别与无线通信模块、摄像机、红外传感器、照相机、角速率陀螺、加速度计、声多普勒计程仪、DSP相连，DSP分别与两个磁力计相连；远程控制模块分别与无人机模块和探测模块进行无线通信；所述无人机模块的载体框架上设有用于固定探测模块的基座。
载体框架的末端设推进器，电池设于载体框架的内部空腔；所述推进器有三个，且相互之间的连线构成等边三角形。
无人机模块是整个区域监控采样系统的载体。根据任务需求，无人机模块可选用多旋翼(如4旋翼、8旋翼等)无人机或直升机无人机，无人机的巡航载重>20kg、起降抗风能力>5级、升限>2000m、带最大任务载荷巡航时间>2h。
探测模块搭载在无人机模块上，通过采用磁传感器+角速率陀螺+加速度计+声多普勒计程仪来获取无人机模块的航向、姿态和速度信息并传输给远程控制模块，远程控制模块的导航模块根据获得的无人机的航向、姿态和速度信息调节无人机模块的推进器的推力和力矩，实现自主航行；电池为无人机模块提供电子部件动力和推进器动力，支持无人机长时间空中续航；探测模块在无人机模块的带动下进行管道寻找、跟踪与探伤，管道探伤能给出管道受伤部位的位置和图像信息。
探伤的方法是探测模块首先利用磁力计确认地区有无铁质物质，当确认有铁质物质后，利用摄像机和红外传感器发现管道，发现管道后，无人机模块沿着管道在管道上方航行，同时利用摄像机拍摄到的图像检测管道有无损伤，确认损伤后，管道探伤机利用照相机对受伤部门拍照，获得受伤部位图像，同时记录管道探伤机当前位置，获得受伤部位位置，记录的信息存储在内存中，或通过无线通信模块实时传输给远程控制模块。
当需要时，本发明的无人机模块和探测模块可进行分离，即将探测模块投放在待长期监测或观察的监测点，无人机模块记录投放点的位置并传输给远程控制模块，待完成监测任务后，有无人机模块进行回收。
Claims (5)
1.一种基于无人机管道探伤的检测设备精准定位系统，包括无人机模块、远程控制模块和探测模块；其特征在于，所述无人机模块包括载体框架、GPS模块、电池和无线通信模块；GPS模块、电池和无线通信模块均固定在载体框架上，无线通信模块与GPS模块相连；所述的远程控制模块包括无线通讯模块和导航模块，无线通讯模块与导航模块相连；所述的探测模块包括无线通信模块、电池、摄像机、红外传感器、照相机、角速率陀螺、加速度计、声多普勒计程仪、DSP、STM32单片机以及至少两个磁力计；STM32单片机分别与无线通信模块、摄像机、红外传感器、照相机、角速率陀螺、加速度计、声多普勒计程仪、DSP相连，DSP分别与两个磁力计相连；远程控制模块分别与无人机模块和探测模块进行无线通信；所述无人机模块的载体框架上设有用于固定探测模块的基座。
2.根据权利要求1所述的基于无人机管道探伤的检测设备精准定位系统，其特征在于所述无人机模块的电池采用锂电池。
3.根据权利要求1所述的基于无人机管道探伤的检测设备精准定位系统，其特征在于所述探测模块的电池采用太阳能电池、蓄电池或干电池，STM32单片机连接有64M的SD存储卡。
4.根据权利要求1所述的基于无人机管道探伤的检测设备精准定位系统，其特征在于所述无人机模块的载体框架的末端设有推进器，所述推进器有三个，且相互之间的连线构成等边三角形。
5.根据权利要求1所述的基于无人机管道探伤的检测设备精准定位系统，其特征在于所述探测模块的首部和艉部分别安装一台磁力计，摄像机、红外传感器、照相机安装探测模块整体下半部的前部或下半部的中部。
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