CN112572800B - 一种水域安全检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水域安全检测系统，包括用于检测水域以及坝体并将检测数据传送至中央控制系统(200)的飞行检测船(100)和用于根据检测数据生成行动指令的中央控制系统(200)；飞行检测船(100)包括船体(1)、设置在船体(1)上方的支架(2)、设置在支架(2)内部的抓取装置(3)和水下机器人(4)、设置在支架(2)上的飞行装置(5)、设置在飞行装置(5)上的检测装置(6)和设置在支架(2)内部用于控制船体(1)运动、抓取装置(3)运动、飞行装置(5)运动、检测装置(6)工作的控制主机(7)。本发明所述的一种水域安全检测系统通过飞行巡逻的方式及时发现水域出现的安全隐患，提高水下机器人的检测效率和时效性。

Description

一种水域安全检测系统

技术领域

本发明涉及水域检测领域，具体涉及一种水域安全检测系统。

背景技术

水域是指江河、湖泊、运河、渠道、水库、水塘及其管理范围和水工设施，其覆盖范围广泛。通常在江河湖海等水域进行监测管理时，不仅需要对管理水域的水质进行监测，还需要定时对所管理的水域进行巡逻，使得在水域发生意外情况时可以及时采取措施。

ROV，即遥控无人潜水器(Remote Operated Vehicle)，无人水下航行器(UnmannedUnderwater Vehicle，UUV)的一种，系统组成一般包括：动力推进器、遥控电子通讯装置、黑白或彩色摄像头、摄像俯仰云台、用户外围传感器接口、实时在线显示单元、导航定位装置、自动舵手导航单元、辅助照明灯和凯夫拉零浮力拖缆等单元部件。功能多种多样。不同类型的ROV用于执行不同的任务，被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域。

在现有技术中，人们通过定期将ROV运输到需要检测的地点来进行检测，这样的检测方式具有较差的时效性，无法及时发现水域中出现的问题与安全隐患。

申请号为CN201910377873.7公开了一种水面自主巡航机器人，包括船体，船体上开设有第一腔体，第一腔体的顶部内壁上开设有转动孔，转动孔内转动安装有内螺纹管，内螺纹管内螺纹安装有螺纹杆，螺纹杆的顶端延伸至内螺纹管外，内螺纹管的底端延伸至第一腔体内并固定安装有第一锥形齿轮，第一腔体内固定安装有第一电机，第一电机的输出轴上固定安装有第二锥形齿轮，第二锥形齿轮与第一锥形齿轮啮合，螺纹杆的顶端固定安装有全景摄像头和三维激光雷达。通过在水面的实时运行来及时发现问题，但其在检测过程中仍存在局限性。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中水下机器人在检测过程中时效性较差的问题，提供一种水域安全检测系统，通过飞行检测船飞行巡逻的方式及时发现水域出现的安全隐患，通过飞行检测船降落至水面放置水下机器人提高水域以及坝体的检测效率和时效性。

本发明提供一种水域安全检测系统，其包括：

飞行检测船：用于检测水域以及坝体，用于将检测数据传送至中央控制系统进行处理，用于接收所述中央控制系统传送的行动指令；

中央控制系统：用于接收所述飞行检测船传送的检测数据，用于根据所述检测数据生成所述行动指令并传送至所述飞行检测船；

所述飞行检测船包括船体，设置在所述船体上方的支架，设置在所述支架中间下方的用于抱持水下机器人的抓取装置，设置在所述抓取装置内部的水下机器人，设置在所述支架上的飞行装置，设置在所述飞行装置上的检测装置和设置在所述支架内部用于控制所述船体运动、所述抓取装置运动、所述飞行装置运动、所述检测装置工作的控制主机。

本发明所述的一种水域安全检测系统，作为优选方式，所述支架包括平行设置的第一支架板、第二支架板，垂直连接所述第一支架板、所述第二支架板四角的支柱，在所述第一支架板两端设置有向下倾斜的支架臂；所述第一支架板、所述第二支架板和所述支柱组成一个空腔，所述抓取装置设置在所述空腔内；所述第一支架板左右两侧下方通过所述支架臂的端部与船体固定连接，所述飞行装置设置在所述第一支架板上方，所述控制主机设置在所述第一支架板上。

本发明所述的一种水域安全检测系统，作为优选方式，在所述第一支架板左右两端各有一组所述支架臂，且左右两组支架臂呈对称布置；在每一组所述支架臂下方均固定设有一个船体。

本发明所述的一种水域安全检测系统，作为优选方式，所述抓取装置包括设在所述第二支架板上面的抓取电机，一个第一摆杆的中间位置与所述抓取电机输出轴连接，所述第一摆杆的两端分别对称铰接两个连杆；所述抓取装置还包括两个左右对称设置的第二摆杆，所述两个连杆的自由端分别铰接所述两个第二摆杆的上端，两个第二摆杆的中间位置分别铰接于所述第二支架板的两侧；所述第二摆杆的下端具有向中间延伸的抓手，用于抓取或释放所述水下机器人。

本发明所述的一种水域安全检测系统，作为优选方式，所述抓取装置还包括两个抓取支架，抓取支架具有：一个垂直连接板，用于与所述第二支架板的侧面固定；以及两个连接耳，用于与设在所述第二摆杆上两个摆杆连接耳对接后、并通过铰接轴将所述第二摆杆铰接于第二支架板的侧面；所述抓手自由端设有导轮。

本发明所述的一种水域安全检测系统，作为优选方式，所述飞行装置包括与所述第一支架板固定连接的飞行器支架；设置在所述飞行器支架上的油箱和均匀分布设置在所述飞行器支架圆周外侧的若干飞行器；所述飞行器包括旋翼、用于驱动所述旋翼转动的旋翼发动机和用于连接所述旋翼发动机和所述油箱的油管。

本发明所述的一种水域安全检测系统，作为优选方式，所述飞行器支架包括数个立柱和设在数个立柱上端的固定板，所述立柱的下端与所述第一支架板上面连接，在固定板的侧面沿径向向外辐射均匀设置有数根支杆，所述飞行器设在所述支杆的端部。

本发明所述的一种水域安全检测系统，作为优选方式，所述飞行器支架的支杆为8个，均匀分布在所述固定板周围，8组所述飞行器设在所述支杆端部。

本发明所述的一种水域安全检测系统，作为优选方式，所述船体包括与所述支架臂固定连接的船身；设置在所述船身尾部下方的推进器和设置在所述船身中用于驱动所述推进器运动的动力装置；所述船体的尾部设有用于保护推进器的保护架。

本发明所述的一种水域安全检测系统，作为优选方式，在所述支架上设有用于为所述水下机器人提供能量和数据传输的脐带缆。

本发明所述的一种水域安全检测系统，作为优选方式，在所述支架的第二支架板下面位置，设置有用于对所述水下机器人进行定位的定位摄像头。

本发明在使用过程中，飞行检测船在空中巡视检测水域，当检测装置发现水域出现异常时，向控制主机发送信号和数据，控制主机根据接收的信号和数据判断是否需要降落至水面进行进一步检查。当需要进行进一步检查时，控制主机控制飞行检测船降落至异常位置附近，再通过船体行驶至异常位置处检查。船体到达异常位置时停止运动，同时抓臂将水下机器人放开，使其进入水域进行工作。如果控制主机无法判断是否进行降落检查时，需要将相关数据发送至中央控制系统进行人工判断。检测结束后控制主机将相关数据发送至中央控制系统进行储存。

本发明由于使用具有水陆两用的飞行检测船进行水域以及坝体检测，在飞行装置下设有船体，使其在检测过程中根据实际情况调节检测模式，提高了检测效率和检测精度。

本发明在船体上设有水下机器人，当需要进一步检测水底情况时，能够将水下机器人放出进行进一步检测，提高了检测的准确性。

附图说明

图1为本发明所述一种水域安全检测系统示意图；

图2为本发明所述一种水域安全检测系统的飞行检测船主视图；

图3为本发明所述一种水域安全检测系统的飞行检测船侧视图；

图4为本发明所述一种水域安全检测系统的飞行检测船立体图；

图5为本发明所述一种水域安全检测系统的船体立体图；

图6为本发明所述一种水域安全检测系统的支架立体图；

图7为本发明所述一种水域安全检测系统的抓取装置以及水下机器人的主视图；

图8为本发明所述一种水域安全检测系统的抓取装置的立体图；

图9为本发明所述一种水域安全检测系统的飞行装置立体图；

图10是本发明所述一种水域安全检测系统的飞行检测船分解示意图；

图11是本发明所述一种水域安全检测系统的飞行检测船的水下机器人处于工作状态示意图。

附图标记：

100-飞行检测船；200-中央控制系统；1-船体，11-船身，12-推进器，13-电池仓；2-支架，21-第一支架板，22-第二支架板，23-支柱，24-支架臂，241-左支架臂，242-右支架臂；3-抓取装置，31-抓取电机，32-第一摆杆，33-连杆，34-第二摆杆，341-摆杆连接耳，35-抓取支架，351-垂直连接板，352-连接耳，36-抓手，37-铰接轴，38-导轮；4-水下机器人；5-飞行装置，51-飞行器支架，511-立柱，512-固定板，513-支杆，52-油箱，53-飞行器，531-旋翼，532-旋翼发动机,533-油管；6-检测装置，61-雷达监测器，62-摄像头；7-控制主机；8-脐带缆；9-定位摄像头。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明提供一种水域安全检测系统，包括：

飞行检测船100：用于检测水域以及坝体，用于将检测数据传送至中央控制系统200进行处理，用于接收中央控制系统200传送的行动指令；

中央控制系统200：用于接收飞行检测船100传送的检测数据，用于根据检测数据生成行动指令并传送至飞行检测船100；

如图2～4及图10所示，飞行检测船100包括船体1，在船体1上方设置有支架2，设置在支架2中间下方的抓取装置3，该抓取装置3用于抓取或者抱持水下机器人4，设置在抓取装置3内部的水下机器人4，该水下机器人即为ROV，——遥控无人潜水器，是用于水下观察、检查和施工的水下机器人，该设备属于现有技术。在支架2上面设置有飞行装置5，用于带动整个船体1以及水下机器人4飞行；在飞行装置5上设置有检测装置6，用于水面异常物体的探查，以及水上坝体表面的情况进行拍摄；在支架2内部设置有用于控制船体1运动、抓取装置3运动、飞行装置5运动、检测装置6工作的控制主机7。在支架2上设有脐带缆8，脐带缆8与水下机器人4连接，用于向水下机器人4提供能量和数据传输。在支架2下面上、位于水下机器人4上方的中央位置设置有用于对水下机器人4进行定位的定位摄像头9(参见图7)。

如图6所示，支架2包括水平平行设置的第一支架板21、第二支架板22，在第一支架板21、第二支架板22之间的四角位置垂直连接有四个支柱23，第一支架板21上面用于设置控制主机7；在第一支架板21左右两端各设置一组支架臂24，即第一支架板21的左端前后位置设有两个左支架臂241，两个左支架臂241呈向下倾斜且平行设置，第一支架板21的右端前后位置设有两个右支架臂242，右支架臂242与左支架臂241左右对称设置，左、右支架臂241、242分别用于连接左右对称设置的船体1；连接第一支架板21、第二支架板22和支柱23组成一个空腔，抓取装置3设置在空腔下方，船体1与支架臂24固定连接，飞行装置5设置在第一支架板21上方，控制主机7设置在第一支架板21上。

如图5所示，共设置两只船体1，船体1包括与支架臂24自由端固定连接的船身11，即左侧的船体1与两个左支架臂241连接；右侧船体1与右支架臂242连接，支架臂24的自由端设有连接板，通过该连接板连接于船身11的上表面。在船身11尾部下方设有推进器12，其还包括用于向推进器12提供动力的动力装置，其可以为蓄电池，该电池设在船身上的电池仓13内，当然还可以采用燃油发动机等动力源；所述船体1的尾部设有用于保护推进器12的保护架14，如图5所示，保护架14包括5个保护杆连接构成，其形状不限于此，只要起到对推进器12保护即可。。

如图7、8所示，抓取装置3包括设在支架2的第二支架板22上面的抓取电机31，第一摆杆32的中心位置与抓取电机31输出轴连接，即第一摆杆32的两个自由端呈中心对称，第一摆杆32的两端对称分别铰接两个连杆33；两个第二摆杆34对称铰接固定于第二支架板22的两侧，两个连杆33的自由端分别铰接所述两个第二摆杆34的上端，每一个所述第二摆杆34的下端具有两个向中间延伸的抓手36，用于抓取或释放所述水下机器人4。其中，最好是，第二摆杆34通过抓取支架35连接于第二支架板22两侧，每一个抓取支架35具有一个垂直连接板351，该垂直连接板351固定于所述第二支架板22的侧面，两个连接耳352从所述垂直连接板351的前后两端部向外侧垂向延伸设置，在所述第二摆杆34的中间位置设有两个摆杆连接耳341，摆杆连接耳341与连接耳352对接后通过铰接轴37将所述第二摆杆34与抓取支架铰接；最好在抓手36自由端设有导轮38，有利于释放水下机器人4时减少阻力。抓取电机31与控制主机7相连。如图7所示，当需要释放水下机器人时，抓取电机31逆时针转动，带动第一摆杆32旋转，进而通过连杆33拉动图中左侧的第二摆杆34绕铰接轴37顺时针转动，右侧连杆33拉动右侧的第二摆杆34绕铰接轴37逆时针转动，两侧的抓手36张开，使水下机器人4释放出来；参见图11，水下机器人4带着脐带缆8进入水中，水下机器人4自己的动力推进器驱动其在水下移动，当水下机器人4回到船体下方位置时，通过定位摄像头9瞄准水下机器人4，当对准抓取位置时，抓取电机31顺时针转动，驱动两侧的抓手36合拢，抱紧水下机器人4。

如图9所示，飞行装置5包括与第一支架板21固定连接的飞行器支架51，该飞行器支架51包括4个立柱511，其下端与支架2的上支架板21连接，立柱511的上端设有固定板512，固定板上面设置油箱52，固定板最好为圆形或正多边形，在固定板512周围径向向外延伸均匀设有8个支杆513，每一个支杆513的端部上设有飞行器53；飞行器53包括旋翼531，用于驱动旋翼531转动的旋翼发动机532和用于连接旋翼发动机532和油箱52的油管533。通过旋翼发动机532向旋翼531提供旋转驱动力，使旋翼旋转，进而实现飞行。其中旋翼531、旋翼发动机532均属于现有技术。

如图2、3所示，检测装置6包括雷达监测器61以及摄像头62，用于检测水域的异物，以及拍摄水面或坝体表面，并传给控制主机7。

本发明在使用过程中，飞行检测船100在空中巡视检测水域，当检测装置6(不限于摄像头和雷达监测器)发现水域出现异常时，向控制主机7发送信号和数据，控制主机7根据接收的信号和数据判断是否需要降落至水面进行进一步检查；当需要进行进一步检查时，控制主机7控制飞行检测船100降落至异常位置附近，再通过船体1行驶至异常位置处检查；船体1到达异常位置时停止运动，参见图11，同时抓臂33将水下机器人4放开，使其进入水域进行工作；如果控制主机7无法判断是否进行降落检查时，需要将相关数据发送至中央控制系统200进行人工判断。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出的任何修改、变化或等效，例如：增减飞行器、船体的数量；在检测装置中增加红外探测仪等其他检测设备，都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水域安全检测系统，其特征在于：包括：

飞行检测船（100）：用于检测水域及坝体，用于将检测数据传送至中央控制系统（200）进行处理，用于接收所述中央控制系统（200）传送的行动指令；

中央控制系统（200）：用于接收所述飞行检测船（100）传送的检测数据，用于根据所述检测数据生成所述行动指令并传送至所述飞行检测船（100）；

所述飞行检测船（100）包括船体（1），设置在所述船体（1）上方的支架（2），设置在所述支架（2）中间下方的用于抱持水下机器人（4）的抓取装置（3），设置在所述抓取装置（3）内部的水下机器人（4），设置在所述支架（2）上的飞行装置（5），设置在所述飞行装置（5）上的检测装置（6）和设置在所述支架（2）内部用于控制所述船体（1）运动、所述抓取装置（3）运动、所述飞行装置（5）运动、所述检测装置（6）工作的控制主机（7）；

所述支架（2）包括平行设置的第一支架板（21）、第二支架板（22）、垂直连接所述第一支架板（21）、所述第二支架板（22）四角的支柱（23），在所述第一支架板（21）两端设置有向下倾斜的支架臂（24）；所述第一支架板（21）、所述第二支架板（22）和所述支柱（23）组成一个空腔，所述抓取装置（3）设置在所述空腔内；所述第一支架板（21）左右两侧下方通过所述支架臂（24）的端部与船体（1）固定连接，所述飞行装置（5）设置在所述第一支架板（21）上方，所述控制主机（7）设置在所述第一支架板（21）上。

2.根据权利要求1所述的一种水域安全检测系统，其特征在于：在所述第一支架板（21）左右两端各有一组所述支架臂（24），且左右两组支架臂（24）呈对称布置；在每一组所述支架臂（24）下方均固定设有一个船体（1）。

3.根据权利要求2所述的一种水域安全检测系统，其特征在于：所述抓取装置（3）包括设在所述第二支架板（22）上面的抓取电机（31）, 一个第一摆杆（32）的中间位置与所述抓取电机（31）输出轴连接，所述第一摆杆（32）的两端分别对称铰接两个连杆（33）；所述抓取装置（3）还包括两个左右对称设置的第二摆杆（34），所述两个连杆（33）的自由端分别铰接所述两个第二摆杆（34）的上端，两个第二摆杆（34）的中间位置分别铰接于所述第二支架板（22）的两侧，所述第二摆杆（34）的下端具有向中间延伸的抓手（36），用于抓取或释放所述水下机器人（4）。

4.根据权利要求3所述的一种水域安全检测系统，其特征在于：所述抓取装置（3）还包括两个抓取支架（35），抓取支架（35）具有：一个垂直连接板（351），用于与所述第二支架板（22）的侧面固定；以及两个连接耳（352），用于与设在所述第二摆杆（34）上两个摆杆连接耳（341）对接后、并通过铰接轴（37）将所述第二摆杆（34）铰接于第二支架板（22）的侧面；所述抓手（36）自由端设有导轮（38）。

5.根据权利要求1-4其中任一项所述的一种水域安全检测系统，其特征在于：所述飞行装置（5）包括与所述第一支架板（21）固定连接的飞行器支架（51），设置在所述飞行器支架（51）上的油箱（52）和均匀分布设置在所述飞行器支架（51）圆周外侧的若干飞行器（53）；所述飞行器（53）包括旋翼（531），用于驱动所述旋翼（531）转动的旋翼发动机（532）和用于连接所述旋翼发动机（532）和所述油箱（52）的油管（533）。

6.根据权利要求5所述的一种水域安全检测系统，其特征在于：所述飞行器支架（51）包括数个立柱（511）和设在数个立柱（511）上端的固定板（512），所述立柱（511）的下端与所述第一支架板（21）上面连接，在固定板（512）的侧面沿径向向外辐射均匀设置有数根支杆（513），所述飞行器（53）设在所述支杆（513）的端部。

7.根据权利要求6所述的一种水域安全检测系统，其特征在于：所述飞行器支架（51）的支杆（513）为8个，均匀分布在所述固定板（512）周围， 8组所述飞行器（53）设在所述支杆（513）端部。

8.根据权利要求1-4其中任一项所述的一种水域安全检测系统，其特征在于：所述船体（1）包括与所述支架臂（24）固定连接的船身（11），设置在所述船身（11）尾部下方的推进器（12）和设置在所述船身（11）中用于驱动所述推进器（12）运动的动力装置；所述船体（1）的尾部设有用于保护推进器（12）的保护架（14）。

9.根据权利要求1~4其中任意一项所述的一种水域安全检测系统，其特征在于：在所述支架（2）上设有用于为所述水下机器人（4）提供能量和数据传输的脐带缆（8）。

10.根据权利要求1-4其中任一项所述的一种水域安全检测系统，其特征在于：在所述支架（2）的第二支架板（22）下面位置，设置有用于对所述水下机器人（4）进行定位的定位摄像头（9）。