CN111984022A - 一种无人机自动巡检系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机自动巡检系统，属于自动化设备领域，包括多个标记位，与待检测的设备一一对应设置；无人机包括图像采集单元、提取单元、轨迹生成单元、姿态控制单元、故障检测单元；中控端远程连接无人机，包括存储单元、第一接收单元、校对单元；移动端，远程连接中控端，用于接收设备故障信息。本发明的有益效果在于：根据标记位自动生成巡检轨迹，通过设备数据、故障设备的温度及气体浓度的不同，通过红外成像仪和气体检测单元将异常设备位置上传到移动端，实现定期自动化的巡检，能够更加全面的对设备进行管理，提前对设备的故障进行处理，避免人工巡检时巡检人员发生危险，保障巡检人员及从业人员的生命安全。
Description
技术领域
本发明涉及自动化设备领域，尤其涉及一种应用于化工业的无人机自动巡检系统。
背景技术
化工设备受到外界因素的影响，在运行中会产生损耗，例如变形、零部件松动、泄漏和缺料等不良现象，若不及时消除这些隐患，可能会引起其他质量问题，甚至危及人员是生命安全，同时，化工产品在加工、贮存、使用和废弃物处理等各个环节都有可能产生大量有毒物质而影响生态环境、危及人类健康，因此需要定期做好巡检工作。
目前化工行业的维护巡检均采用人工巡检，巡检的效果受到人为因素的影响，巡检过程中，漏检、错检均有可能发生，可能某些微小的故障未能及时发现或处理不当，造成恶性事故，对于巡检的结果无法监督保障并追溯审核，同时，一些易燃易爆、腐蚀性较强的危险区域可能对巡检人员造成危害，对于某些设备仪表安装位置要求较苛刻的例如安装于高空中或要求环境温度较高等其他环境因素给巡检人员带来不便，因此针对以上问题，迫切需要设计出一种无人机自动巡检系统，以满足实际使用的需要。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种无人机自动巡检系统。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
一种无人机自动巡检系统，所述巡检系统包括：
多个标记位，与待检测的设备一一对应设置；
无人机，所述无人机进一步包括：
图像采集单元，用于采集巡检图像；
提取单元，连接所述图像采集单元，用于提取所述巡检图像中有效的图像信息；
轨迹生成单元，连接所述提取单元，用于根据提取的所述图像信息生成巡检轨迹；
姿态控制单元，连接所述轨迹生成单元，用于根据所述巡检轨迹控制所述无人机的运行姿态；
故障检测单元，连接所述姿态控制单元，用以于所述无人机运行时监测每台所述设备的设备数据以及外界环境信息；
中控端，远程连接所述无人机，所述中控端进一步包括：
第一存储单元，用于预先存储有每台所述设备对应的原始数据；
第一接收单元，用于接收所述无人机上传的每台所述设备对应的所述设备数据和所述外界环境信息；
校对单元，连接所述第一存储单元，用于将每台所述设备对应的所述原始数据和所述设备数据进行数据校对，并输出校对结果；
第二存储单元，分别连接所述校对单元和所述第一存储单元，用于将所述校对结果中存在异常的所述设备数据以及所述外界环境信息作为设备故障信息存储；
移动端，远程连接所述中控端，用于接收所述设备故障信息。
优选地，所述故障检测单元包括：
扫描单元，连接所述提取单元，用于对提取的所述图像信息进行扫描，以获取所述设备的所述设备数据；
气体检测单元，用于监测每台所述设备外界环境的气体浓度；
红外成像仪，设于所述无人机本体的外表面，用于监测所述设备的环境温度信息。
优选地，所述系统还包括9轴姿态传感器，连接所述姿态控制单元，所述9轴姿态传感器包括3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计。
优选地，所述系统还包括激光雷达传感器，连接所述姿态控制单元，用于于无人机运行时避开障碍物并确定所述设备的位置信息。
优选地，所述系统还包括：
驱动单元，连接所述姿态控制单元，用于按照所述运行姿态驱动所述无人机的运行；
自检单元，连接所述姿态控制单元，用于对所述无人机进行安全检测。
优选地，所述系统还包括电源单元，分别连接所述姿态控制单元和所述故障检测单元，用于为所述无人机提供电能。
优选地，所述无人机的外壳采用隔爆型外壳。
优选地，所述图像采集单元包括深度相机，设于所述无人机本体的外表面，用于拍摄所述巡检图像，所述深度相机采用双目摄像头。
优选地，所述气体检测单元包括传感器探头，所述传感器探头用于检测巡检环境中的过氧化氢，和/或臭氧，和/或磷化氢，和/或氨气，和/或硫化氢，和/或氢氟酸，和/或可燃气，和/或一氧化碳，和/或二氧化碳，和/或挥发性有机物的气体浓度。
优选地，所述移动端包括手机APP，和/或微信公众号。
本发明的有益效果在于：
本发明通过双目摄像头采集地面上的标记位，根据标记位自动的生成巡检轨迹，并对每台设备上的就地仪表拍摄图像存储，第二控制单元对拍摄的图像识别处理，将处理后的数据与中控端中存储的原始数据对比，并将有异常的数据及时推送移动端；巡检系统还通过红外成像仪测量物料的温度，当设备出现泄露时，可以通过设备环境温度与物料温度形成温差，进而判断寻找的泄漏位置，并结合摄像头对泄漏点拍照上传到移动端；巡检系统通过气体检测单元检测巡检环境中过氧化氢、臭氧、磷化氢、氨气、硫化氢、氢氟酸、可燃气、一氧化碳、二氧化碳、VOC等气体的气体浓度，将异常的位置拍照上传到移动端，避免巡检人员发生安全事故，同时无人机可适应于高空、高温等极致环境；该巡检系统通过激光雷达进行避障并对故障区域定位，可精准判断当前设备故障位置并及时推送至移动端处理，实现定期自动化的巡检，能够更加全面的对设备进行管理，提前对设备的故障进行处理，避免人工巡检时巡检人员发生危险，保障巡检人员及从业人员的生命安全。
附图说明
图1为本发明中，一种无人机自动巡检系统的结构框图；
图2为本发明中，中控端的结构框图；
图3为本发明中，无人机的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
一种无人机自动巡检系统，应用于化工业，属于自动化设备领域，如图 1和图3所示，巡检系统包括：
多个标记位，与待检测的设备一一对应设置；
无人机，无人机进一步包括：
图像采集单元，用于采集巡检图像；
提取单元11，连接图像采集单元，用于提取巡检图像中有效的图像信息；
轨迹生成单元12，连接提取单元11，用于根据提取的图像信息生成巡检轨迹；
姿态控制单元13，连接轨迹生成单元12，用于根据巡检轨迹控制无人机的运行姿态；
故障检测单元14，连接姿态控制单元13，用以于无人机运行时监测每台设备的设备数据以及外界环境信息；
中控端2，远程连接无人机，中控端2进一步包括：
第一存储单元22，用于预先存储有每台设备对应的原始数据；
第一接收单元21，用于接收无人机上传的每台设备对应的设备数据和外界环境信息；
校对单元23，分别连接第一存储单元22和第一接收单元21，用于将每台设备对应的原始数据和设备数据进行数据校对，并输出校对结果；
第二存储单元24，连接校对单元23，用于将校对结果中存在异常的设备数据以及外界环境信息作为设备故障信息存储；
移动端3，远程连接中控端2，用于接收设备故障信息。
具体的，该巡检系统包括布设于环氧化地面上预定位置的多个标记位，每个标记位的附近均设有至少一台设备，标记位可为位置二维码，无人机拍摄巡检时的环境图像时，巡检图像中包括标记位，和/或设备二维码，通过获取标记位的位置信息，自动生成巡检轨迹，并根据巡检轨迹来控制并修正无人机的运行姿态，以使无人机更全面的对设备进行巡检管理；通过扫描设备二维码获取对应设备的设备数据，其中设备数据包括该设备的位置信息、就地仪表数据以及各项参数信息，中控端2与无人机之间通过无线通讯的方式实时进行数据校对，当设备数据与中控端2存储的原始数据相差超过预定值时，将存在异常的设备数据上传至移动端3，以便巡检人员提前对故障设备进行处理，避免人工巡检时巡检人员发生危险。
作为优选的实施方式，该自动巡检系统，其中故障检测单元14包括：
扫描单元141，连接提取单元11，用于对提取的图像信息进行扫描，以获取设备的设备数据；
气体检测单元142，用于监测每台设备外界环境的气体浓度；
红外成像仪143，设于无人机本体的外表面，用于监测设备的环境温度信息。
具体的，故障检测单元14包括：
扫描单元141，用于对提取的图像信息中设备二维码进行扫描，以获取设备的设备数据，其中设备二维码贴附于每台设备上，设备二维码与每台设备一一对应；
气体检测单元142，用于监测每台设备外界环境的气体浓度，当设备发生气体泄漏时，通过检测各项气体浓度与中控端2中存储的原始数据中的常态气体浓度相比较，当某一类或几类气体的浓度差异较大时，即存在异常，通过获取设备的位置信息并将位置信息和存在异常的气体浓度信息上传至移动端3，全面有效的寻找设备的泄漏点，以便巡检人员了解设备的故障所在，及时对设备进行修理；
红外成像仪143，用于监测设备的环境温度信息，通过红外成像仪143 对设备实时成像，通过屏幕上显示的图像色彩以及热点追踪显示功能，来初步判断设备的发热情况以及故障部位，高效率、高准确率的检测设备的问题所在。
作为优选的实施方式，该自动巡检系统，其中系统还包括9轴姿态传感器16，连接姿态控制单元13，9轴姿态传感器16包括3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计，通过姿态传感器来测量无人机的三维姿态与方位，姿态控制单元13根据无人机的三维姿态和方位来控制实时控制无人机的运行姿态。
作为优选的实施方式，该自动巡检系统，其中系统还包括激光雷达传感器17，连接姿态控制单元13，用于于无人机运行时避开障碍物并确定设备的位置信息。
具体的，无人机上安装有激光雷达传感器17，用于于无人机运行时检测障碍物的方位，姿态控制单元13根据检测的障碍物控制无人机的姿态，以避开障碍物，防止碰撞，同时激光雷达传感器17还可进一步确定设备的故障位置，以便巡检人员能够迅速准确的处理设备的故障。
作为优选的实施方式，该自动巡检系统，其中系统还包括：
驱动单元19，连接姿态控制单元13，用于按照所述运行姿态驱动无人机的运行；
自检单元18，连接姿态控制单元13，用于对无人机进行安全检测。
具体的，无人机还包括：
驱动单元19，用于按照所述运行姿态来驱动无人机的运行；
自检单元18，包括油量自检单元18和电量自检单元18，用于检测无人机的油量和电量，对无人机进行安全检测，防止由于油量或电量不足而造成无人机损坏，进而导致危险发生。
作为优选的实施方式，该自动巡检系统，其中系统还包括电源单元15，分别连接姿态控制单元13和故障检测单元14，用于为无人机提供电能。
作为优选的实施方式，该自动巡检系统，其中无人机的外壳采用隔爆型外壳，使无人机在故障时形成的电火花及高温，均限制在密封的外壳内部，以防止把周围泄漏的可燃气体引燃，造成爆炸经济损失。
作为优选的实施方式，该自动巡检系统，其中图像采集单元包括深度相机，设于无人机本体的外表面，用于拍摄巡检图像，深度相机采用双目摄像头。
作为优选的实施方式，该自动巡检系统，其中气体检测单元142包括传感器探头，传感器探头用于检测巡检环境中的过氧化氢，和/或臭氧，和/或磷化氢，和/或氨气，和/或硫化氢，和/或氢氟酸，和/或可燃气，和/或一氧化碳，和/或二氧化碳，和/或挥发性有机物的气体浓度。
作为优选的实施方式，该自动巡检系统，其中移动端3包括手机APP，和/或微信公众号，和/或微信小程序。
本发明的有益效果在于：
本发明通过双目摄像头采集地面上的标记位，根据标记位自动的生成巡检轨迹，并对每台设备上的就地仪表拍摄图像存储，第二控制单元对拍摄的图像识别处理，将处理后的数据与中控端中存储的原始数据对比，并将有异常的数据及时推送移动端；巡检系统还通过红外成像仪测量物料的温度，当设备出现泄露时，可以通过设备环境温度与物料温度形成温差，进而判断寻找的泄漏位置，并结合摄像头对泄漏点拍照上传到移动端；巡检系统通过气体检测单元检测巡检环境中过氧化氢、臭氧、磷化氢、氨气、硫化氢、氢氟酸、可燃气、一氧化碳、二氧化碳、VOC等气体的气体浓度，将异常的位置拍照上传到移动端，避免巡检人员发生安全事故，同时无人机可适应于高空、高温等极致环境；该巡检系统通过激光雷达进行避障并对故障区域定位，可精准判断当前设备故障位置并及时推送至移动端处理，实现定期自动化的巡检，能够更加全面的对设备进行管理，提前对设备的故障进行处理，避免人工巡检时巡检人员发生危险，保障巡检人员及从业人员的生命安全。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种无人机自动巡检系统，其特征在于，所述巡检系统包括：
多个标记位，与待检测的设备一一对应设置；
无人机，所述无人机进一步包括：
图像采集单元，用于采集巡检图像；
提取单元，连接所述图像采集单元，用于提取所述巡检图像中有效的图像信息；
轨迹生成单元，连接所述提取单元，用于根据提取的所述图像信息生成巡检轨迹；
姿态控制单元，连接所述轨迹生成单元，用于根据所述巡检轨迹控制所述无人机的运行姿态；
故障检测单元，连接所述姿态控制单元，用以于所述无人机运行时监测每台所述设备的设备数据以及外界环境信息；
中控端，远程连接所述无人机，所述中控端进一步包括：
第一存储单元，用于预先存储有每台所述设备对应的原始数据；
第一接收单元，用于接收所述无人机上传的每台所述设备对应的所述设备数据和所述外界环境信息；
校对单元，分别连接所述第一存储单元和所述第一接收单元，用于将每台所述设备对应的所述原始数据和所述设备数据进行数据校对，并输出校对结果；
第二存储单元，连接所述校对单元，用于将所述校对结果中存在异常的所述设备数据以及所述外界环境信息作为设备故障信息存储；
移动端，远程连接所述中控端，用于接收所述设备故障信息。
2.根据权利要求1所述的无人机自动巡检系统，其特征在于，所述故障检测单元包括：
扫描单元，连接所述提取单元，用于对提取的所述图像信息进行扫描，以获取所述设备的所述设备数据；
气体检测单元，用于监测每台所述设备外界环境的气体浓度；
红外成像仪，设于所述无人机本体的外表面，用于监测所述设备的环境温度信息。
3.根据权利要求1所述的无人机自动巡检系统，其特征在于，所述系统还包括9轴姿态传感器，连接所述姿态控制单元，所述9轴姿态传感器包括3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计。
4.根据权利要求1所述的无人机自动巡检系统，其特征在于，所述系统还包括激光雷达传感器，连接所述姿态控制单元，用于于无人机运行时避开障碍物并确定所述设备的位置信息。
5.根据权利要求1所述的无人机自动巡检系统，其特征在于，所述系统还包括：
驱动单元，连接所述姿态控制单元，用于按照所述运行姿态驱动所述无人机的运行；
自检单元，连接所述姿态控制单元，用于对所述无人机进行安全检测。
6.根据权利要求1所述的无人机自动巡检系统，其特征在于，所述系统还包括电源单元，分别连接所述姿态控制单元和所述故障检测单元，用于为所述无人机提供电能。
7.根据权利要求1所述的无人机自动巡检系统，其特征在于，所述无人机的外壳采用隔爆型外壳。
8.根据权利要求1所述的无人机自动巡检系统，其特征在于，所述图像采集单元包括深度相机，设于所述无人机本体的外表面，用于拍摄所述巡检图像，所述深度相机采用双目摄像头。
9.根据权利要求1所述的无人机自动巡检系统，其特征在于，所述气体检测单元包括传感器探头，所述传感器探头用于检测巡检环境中的过氧化氢，和/或臭氧，和/或磷化氢，和/或氨气，和/或硫化氢，和/或氢氟酸，和/或可燃气，和/或一氧化碳，和/或二氧化碳，和/或挥发性有机物的气体浓度。
10.根据权利要求1所述的无人机自动巡检系统，其特征在于，所述移动端包括手机APP，和/或微信公众号。
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