CN114241724A - 一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法，连接无人机和激光甲烷遥测仪后，设定浓度阈值；获取燃气实时浓度数据及巡检区域的实时画面信息；实时显示当前燃气浓度值和一段时间内燃气浓度值的变化情况；将获取的燃气浓度值及持续时间分别与设定的燃气浓度阈值及燃气浓度值持续超过阈值的设定时间对比判断，根据对比判断的结果确定是否进行预警及拍照，若拍照则对应生成巡检报告；根据巡检报告，对历史燃气巡检点进行分析复现，辅助巡检人员复查巡检点。本发明所述一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法实现巡检记录实时化、自动化、可视化；能及时预警，还可针对异常情况生成巡检包括，方便后期调取，找到具体位置。

Description

一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法

技术领域

本发明属于燃气泄漏巡检领域，尤其是涉及一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法。

背景技术

随着城市化的不断推进，燃气作为绿色环保的清洁能源，对人类生活的影响日益增大，燃气事业也迎来了快速发展的机会。到2020年天然气基干管网总长将达10.4万公里。然而在发展的同时，隐患与危机也逐步显现，燃气管网泄漏造成的损害范围大，后果严重。据统计输运过程中泄漏量约为10 ％，不仅造成直接经济损失，也成为巨大安全威胁。

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，保证数据的完整性和准确性需要较多时间和心思。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。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法，以解决人工巡检燃气泄漏的记录不便、人力物力耗费大、遗漏点带来安全隐患的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法，具体步骤如下：

S1、连接无人机和激光甲烷遥测仪后，通过人工设定或默认值来确定浓度阈值；

S2、获取燃气实时浓度数据及巡检区域的实时画面信息；

S3、对获取的燃气实时浓度数据及巡检区域的实时画面信息进行处理，实时显示当前燃气浓度值和一段时间内燃气浓度值的变化情况；

S4、将获取的燃气浓度值及持续时间分别与设定的燃气浓度阈值及燃气浓度值持续超过阈值的设定时间进行对比判断，根据对比判断的结果确定是否进行预警及拍照，若拍照则对应生成巡检报告；

S5、根据巡检报告，对历史燃气巡检点进行分析复现，辅助巡检人员复查巡检点。

进一步的，实时显示当前燃气浓度值和一段时间内燃气浓度值的变化情况，具体步骤如下：

S31、首次获取设定数量的燃气浓度值数据点后，计算该设定数量的燃气浓度值数据点的中位数，再将已计算出中位数的燃气浓度值数据点清除，进而获取新的燃气浓度值数据点；

S32、取得燃气浓度值数据点的中位数后，单独显示当前的燃气浓度值数据点，所述燃气浓度值数据点为浓度点；

S33、设定显示浓度点的上限数量，若当前显示浓度点的数量不到上限数量，根据当前燃气浓度值和显示浓度点数量生成浓度坐标进行显示，其中横坐标为显示浓度点数量，纵坐标为浓度值，并加入显示浓度点序列；若当前显示浓度点的数量超过上限数量，删除显示浓度点序列的第一点，再根据上述生成显示浓度坐标；

S34、刷新浓度坐标系，并根据坐标点画出曲线模拟浓度变化，由模拟的曲线表示一个时间段内浓度值的变化情况。

进一步的，将获取的燃气浓度值及持续时间分别与设定的燃气浓度阈值及燃气浓度值持续超过阈值的设定时间对比判断是否进行预警及拍照，若拍照则对应生成巡检报告，具体方法如下：

S41、将无人机摄像头竖直朝下，以保证燃气点的平面坐标与无人机相同，设定浓度阈值，开启一个巡检任务；

S42、当前燃气浓度超过设定阈值时，若没有超过设定时间，单独显示的浓度数值变色，控制终端设备发出报警声，若超过设定时间，发出拍照指令，控制无人机进行拍照；若燃气浓度没有超过设定阈值或超过阈值不足设定时间，可手动触发无人机巡检终端界面按钮，发出拍照指令；

S43、无人机拍照完成后，根据无人机坐标生成巡检记录点，标记当前位置，并从序号1开始对本次的巡检记录点进行标记，同时按照坐标、浓度值、照片名的顺序写入本次巡检报告，标记点的序号和写入报告的序号一一对应；

S44、记录完成后，点击标记点，可以显示这一点的浓度和对应的照片信息；停止记录后，保存巡检报告，根据保存时间生成巡检报告的文件名，巡检报告保存在无人机巡检终端中。

进一步的，对历史燃气巡检点进行分析复现，具体步骤如下：

S51、从无人机巡检终端中加载所有历史巡检报告，根据日期由近及远排序，手动根据保存日期选择一个历史巡检报告进行加载；

S52、根据步骤S43中写入巡检报告的记录点顺序读取记录点的信息，逐行读入巡检报警点，根据坐标信息在无人机巡检终端显示标记点，无人机巡检终端显示标记点序号与巡检报告的标记点序号对应；

S53、根据燃气浓度和照片名设置标记点标签，根据标记点的位置、浓度与照片信息，选择照片缩略图或对照片存储卡中的内容与现场情况进行对比，达到复查特定点的目的。

进一步的，在无人机巡检过程中通过摄像头来指示激光甲烷遥测仪的巡检点，实现更加精确的巡检辅助，具体方法如下：

初次使用默认将交叉十字线设置在巡检视窗的中心，交叉十字线的交叉点即为激光点的位置；

需要校准激光点位置时，移动交叉十字线在巡检视窗中的位置，每次移动一个像素点，当交叉十字线中心与激光点重合时，保存当前位置，且默认位置将变为当前位置，避免反复调整。

相对于现有技术，本发明所述的一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法具有以下有益效果：

(1)本发明所述的一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法通过无人机巡检，结合激光甲烷遥测仪及摄像头，实时显示当前燃气浓度值和一段时间内燃气浓度值的变化情况，并对异常情况进行预警，实现了巡检过程的自动化，节省人力物力。

(2)本发明所述的一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法，根据无人机坐标生成巡检记录点，标记当前位置，并从序号1开始对本次的巡检记录点进行标记，同时按照坐标、浓度值、照片名的顺序写入巡检报告，设置巡检报告时间，方便工作人员进行巡检数据进行复查。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法流程图；

图2为本发明实施例所述的复现历史巡检报告流程图；

图3为本发明实施例所述的设置交叉十字线的流程图；

图4为本发明实施例显示实时燃气浓度值的示意图；

图5为本发明实施例超过浓度阈值自动拍照的示意图；

图6为本发明实施例生成的巡检记录内容的示意图；

图7为本发明实施例加载历史巡检记录的示意图；

图8为本发明实施例设置十字交叉线的示意图。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要说明的是，本实例提前设置了一些固定数值或格式规则，如燃气浓度阈值为200ppm.m，中位数数值的获取宽度为20个点，刷新显示的数据浓度坐标个数上限为50个，设置超过阈值1秒钟后触发自动拍照功能，超过浓度阈值时显示浓度的文字变为红色，巡检报告以txt格式进行保存。

(1)实时数据显示

连接无人机和激光甲烷遥测仪后，通过人工输入或默认值设定浓度阈值为200ppm.m，点击开始记录，这时开始处理和显示收到的燃气浓度，首先通过通信协议解析获得燃气浓度数值，获取20个燃气浓度值时，取中位数，这样处理是为了消除激光甲烷遥测仪本身或数据传输带来的数值不稳定问题，从而使得显示数据尽可能的平滑，再将接收的20个燃气浓度值清除，从而接收新的浓度数据点。

取得中位数浓度数值后，单独显示当前的浓度数值，如图4所示，当前时刻的燃气浓度为65ppm.m；同时根据当前显示浓度点的上限数量(默认为 50个)，若当前显示浓度点的数量不足50，直接生成显示浓度坐标，其中横坐标为显示浓度点数量，纵坐标为浓度数值，并加入显示浓度点序列，如图4中只有7个点，因此下一个浓度数值的坐标为(8，浓度值)；若显示浓度点数量超过50，删除显示浓度点序列的第一点，再根据上述生成显示浓度坐标。如图5中显示浓度坐标已经达到50个，则下一次刷新前，删除第一个坐标点，下一个显示浓度坐标为(50，浓度值)。上述步骤完成后刷新显示浓度坐标，并根据坐标点画出曲线模拟浓度变化，由模拟的曲线可以看出一个时间段内浓度值的变化情况；

(2)自动/手动拍照记录

户外巡检时，需要将无人机摄像头竖直朝下，以保证燃气点的平面坐标与无人机相同。当前燃气浓度值超过设定阈值时，若没有超过设定时间(本例为1秒钟)，单独显示的浓度数值变红，控制终端设备发出报警声，若超过设定时间，还需要发出拍照指令，控制无人机进行拍照；若燃气浓度没有超过设定阈值或超过阈值不足1秒钟，可以手动触发软件界面按钮，发送拍照指令。

如图5中，当前时刻的燃气浓度值为1895.5pm.m，单独的浓度数值显示变红，发出报警声。

无人机拍照完成后，根据无人机坐标在移动终端上标记当前位置，并从序号1开始对本次的巡检记录点进行标记，同时按照坐标、浓度值、照片名的顺序写入本次巡检报告，标记点的序号和写入报告的顺序一一对应。图5 中，拍照完成后，生成标记为3的标记点，3号标记点与无人机位置重叠，说明坐标相同。

记录完成后，点击标记点，可以显示这一点的浓度和对应的照片信息；停止记录后，保存巡检报告，根据保存时间生成巡检报告的文件名，并自动在报告内容中记录与巡检相关的其他信息，如图6所示，巡检报告最终以txt 格式保存在终端设备中。

在图6中也能看到，在图5中序号为3的标记点对应的坐标为(39.12671159525739，117.48033451321801)，浓度为1803.0ppm.m，照片名为DJI_0016.jpg，需要说明的是，由于一个巡检点的浓度值不可能是固定值，且从发出指令到无人机拍照完成需要一定的反应时间，因此记录的浓度值不会和触发拍照的浓度值完全相等，但在实际应用中并不会影响巡检结果，属于可允许的误差范围。

(3)复查历史巡检报告

首先从终端设备中加载所有历史巡检报告，根据日期由近及远排序，手动根据保存日期(即上文中的巡检报告文件名)选择一个历史巡检报告进行加载，本实例选择加载(2)中保存的巡检历史报告，根据(2)中写入巡检报告的顺序读取记录点的信息，从“报警点列表”后第一行起，逐行读入巡检点，根据坐标信息显示标记点，标记点序号和报告中相同，并根据燃气浓度和照片名设置标记点标签，最终显示效果如图7所示，点击1号点，显示对应的燃气浓度和照片名，与(2)中相同，根据标记点的位置、浓度与照片信息，可以选择照片缩略图或对照片存储卡中的内容与现场情况进行对比，达到复查特定巡检点的目的。

(4)设定交叉十字线

激光甲烷遥测仪在巡检过程中，需要通过激光点来反馈巡检位置，激光点在巡检视窗中仅为一个亮点，且由于机械设计、安装和高度等产生的误差，激光点很难保持在同一位置，因此需要设计一种标识方法，指示出当前激光点在巡检视窗中的位置。初次使用预存坐标值默认将交叉十字线设置在巡检视窗的中心，交叉十字线的交叉点即为激光点的位置。如图8所示，需要校准激光点位置时，移动交叉十字线在巡检视窗中的位置，每次移动一个像素点，当交叉十字线中心与激光点重合时，保存当前位置，且默认位置将变为当前位置，避免反复调整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法，其特征在于：具体步骤如下：

S1、连接无人机和激光甲烷遥测仪后，通过人工设定或默认值来确定浓度阈值；

S2、获取燃气实时浓度数据及巡检区域的实时画面信息；

S3、对获取的燃气实时浓度数据及巡检区域的实时画面信息进行处理，实时显示当前燃气浓度值和一段时间内燃气浓度值的变化情况；

S4、将获取的燃气浓度值及持续时间分别与设定的燃气浓度阈值及燃气浓度值持续超过阈值的设定时间进行对比判断，根据对比判断的结果确定是否进行预警及拍照，若拍照则对应生成巡检报告；

S5、根据巡检报告，对历史燃气巡检点进行分析复现，辅助巡检人员复查巡检点。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法，其特征在于，实时显示当前燃气浓度值和一段时间内燃气浓度值的变化情况，具体步骤如下：

S31、首次获取设定数量的燃气浓度值数据点后，计算该设定数量的燃气浓度值数据点的中位数，再将已计算出中位数的燃气浓度值数据点清除，进而获取新的燃气浓度值数据点；

S32、取得燃气浓度值数据点的中位数后，单独显示当前的燃气浓度值数据点，所述燃气浓度值数据点为浓度点；

S33、设定显示浓度点的上限数量，若当前显示浓度点的数量不到上限数量，根据当前燃气浓度值和显示浓度点数量生成浓度坐标进行显示，其中横坐标为显示浓度点数量，纵坐标为浓度值，并加入显示浓度点序列；若当前显示浓度点的数量超过上限数量，删除显示浓度点序列的第一点，再根据上述生成显示浓度坐标；

S34、刷新浓度坐标系，并根据坐标点画出曲线模拟浓度变化，由模拟的曲线表示一个时间段内浓度值的变化情况。

3.根据权利要求1所述的一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法，其特征在于，将获取的燃气浓度值及持续时间分别与设定的燃气浓度阈值及燃气浓度值持续超过阈值的设定时间对比判断是否进行预警及拍照，若拍照则对应生成巡检报告，具体方法如下：

S41、将无人机摄像头竖直朝下，以保证燃气点的平面坐标与无人机相同，设定浓度阈值，开启一个巡检任务；

S42、当前燃气浓度超过设定阈值时，若没有超过设定时间，单独显示的浓度数值变色，控制终端设备发出报警声，若超过设定时间，发出拍照指令，控制无人机进行拍照；若燃气浓度没有超过设定阈值或超过阈值不足设定时间，可手动触发无人机巡检终端界面按钮，发出拍照指令；

S43、无人机拍照完成后，根据无人机坐标生成巡检记录点，标记当前位置，并从序号1开始对本次的巡检记录点进行标记，同时按照坐标、浓度值、照片名的顺序写入本次巡检报告，标记点的序号和写入报告的序号一一对应；

S44、记录完成后，点击标记点，可以显示这一点的浓度和对应的照片信息；停止记录后，保存巡检报告，根据保存时间生成巡检报告的文件名，巡检报告保存在无人机巡检终端中。

4.根据权利要求3所述的一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法，其特征在于，对历史燃气巡检点进行分析复现，具体步骤如下：

S51、从无人机巡检终端中加载所有历史巡检报告，根据日期由近及远排序，手动根据保存日期选择一个历史巡检报告进行加载；

S52、根据步骤S43中写入巡检报告的记录点顺序读取记录点的信息，逐行读入巡检报警点，根据坐标信息在无人机巡检终端显示标记点，无人机巡检终端显示标记点序号与巡检报告的标记点序号对应；

S53、根据燃气浓度和照片名设置标记点标签，根据标记点的位置、浓度与照片信息，选择照片缩略图或对照片存储卡中的内容与现场情况进行对比，达到复查特定点的目的。

5.根据权利要求1所述的一种用于无人机燃气泄漏巡检装置的自动化巡检方法，其特征在于：在无人机巡检过程中通过摄像头来指示激光甲烷遥测仪的巡检点，实现更加精确的巡检辅助，具体方法如下：

初次使用默认将交叉十字线设置在巡检视窗的中心，交叉十字线的交叉点即为激光点的位置；

需要校准激光点位置时，移动交叉十字线在巡检视窗中的位置，每次移动一个像素点，当交叉十字线中心与激光点重合时，保存当前位置，且默认位置将变为当前位置，避免反复调整。

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