CN115016479A - 一种库岸边坡巡检水面智能平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种库岸边坡巡检水面智能平台，包括无人船分系统、控制分系统和巡检分系统，所述的无人船分系统包括浮力体、承重框架、蓄电池和推进装置，所述控制分系统包括中控组件和导航与定位组件，所述巡检分系统包括设备支架、防抖云台和巡检设备，所述的控制分系统根据预设程序对无人船分系统和巡检分系统进行控制，为水面平台提供智能化航行和自动化巡检能力。本发明的水面平台可搭载多种设备，实现水库库岸边坡的各项巡检任务；能够脱离人工操作对水面平台进行智能化和自动化控制，实现大范围、复杂地形条件下库岸边坡的有效巡检。

Description

一种库岸边坡巡检水面智能平台

技术领域：

本发明涉及水库安全技术领域，尤其涉及一种库岸边坡巡检水面智能平台。

技术背景：

水库库岸边坡常出现滑坡失稳、水土流失等多种灾害问题，影响水库功能的正常发挥，甚至威胁水资源和人民生命财产的安全。开展水库库岸边坡的定期巡检对及时发现各种灾害隐患，应用有效的工程措施避免或降低灾害损失具有重要意义。目前工程实践中以人工定期巡检为主，采用驾船或沿库岸公路进行库岸边坡的各项巡检工作。对于大、中型水库，其库岸多为高耸的山体，同时伴随着水域面积广、岸线不规则、交通条件差等问题，人工巡检方式难以实现大、中型水库库岸边坡高效、全面地巡检。

随着信息技术水平的提高，目前已发展出一些自动化的工程巡检方法。如实用新型(CN211321421U)通过视频监控设备对库岸进行实时巡检，并建设环绕库区的传输轨道，以实现对整个库区范围的全面巡检；发明(CN106774427B)采用无人机对水域进行自动化巡检，并在水域周边设立多个智能起降站实现无人机的数据传输和自主续航，并采用中继塔实现无人机和智能起降站之间的数据传输。对于大、中型水库，尤其是位于高山峡谷地区的水库工程，库区范围大且地形条件复杂、交通不便，以上方法所需的传输轨道和起降站等设施的建设难度大、经济成本高，给库岸边坡的自动化巡检带来了困难，因此需寻求另外的可行方案。

针对现有自动化巡检技术应用于大、中型水库时存在的局限性，设计了一种库岸边坡巡检水面智能平台，通过对水面平台进行智能化控制，拓展了自动化巡检的覆盖范围，水面平台可根据任务需要搭载相应的巡检设备，实现水库库岸边坡的有效巡检。

发明内容：

本发明的主要目的在于解决现有技术的不足，提供一种覆盖范围广、自动化水平高的库岸边坡巡检水面智能平台，可搭配各种测量仪器开展水库库岸边坡的多种巡检工作。

本发明采用的技术方案是：

一种库岸边坡巡检水面智能平台，包括无人船分系统、控制分系统和巡检分系统，控制分系统根据预设程序对无人船分系统和巡检分系统进行控制，对大范围库区的库岸边坡进行自动化巡检。

所述的无人船分系统包括浮力体、承重框架、电源和推进装置，所述的承重框架安装于浮力体上部，所述的电源置于承重框架内，所述的推进装置固定于浮力体下部。

所述的浮力体包括充气橡胶圈、四组连接环及防护支架、防护圈；所述的承重框架包括一个十字形构件、四组卡扣和一个圆形网兜。

所述控制分系统包括中控组件和导航与定位组件。

所述水面平台的承重框架上设置有机玻璃防水外壳，在其中安装有所述的中控组件、导航与定位组件和电源。

所述巡检分系统包括设备支架、防抖云台和巡检设备。

所述巡检设备可根据库岸边坡巡检的项目进行相应地选取。

所述水面平台可输入预设巡检路线，水面平台按照巡检路线自动行进，并对库岸边坡进行巡检。

本专利的有益效果在于：

(1)本水面平台可搭载多种设备，高效实现水库库岸边坡的巡检，降低水库库岸边坡巡检工作的人力和经济成本，同时可系统地建立巡检信息的数据库，提高了库岸边坡巡检的自动化和信息化水平；

(2)本水面平台可脱离人工控制，按照预设的路线执行水面平台的自主化航行，并根据程序设定对库区的库岸边坡进行全面地巡检作业，可极大地拓展库岸边坡巡检的空间范围。

附图说明：

图1是本发明的水面平台结构图；

图2是浮力体结构图；

图3是承重框架结构图；

图4是控制设备结构图；

图5是动力设备结构图；

图6是巡检设备结构图；

其中，1为橡胶圈，2为防护圈，3为连接环，4为防护支架，5为螺旋桨推进器，6为十字形构件，7为卡扣，8为圆形网兜，9为半圆形吊环，10为电源，11为有机玻璃防水外壳，12为中控组件，13为导航与定位组件，14为设备支架，15为防抖云台，16为巡检设备。

具体实施方式：

以下结合附图详细叙述本发明专利的具体实施方式，本发明专利的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述。

由图1至图6所示，本发明包括无人船分系统、控制分系统和巡检分系统。无人船分系统用于搭载控制分系统和巡检分系统并实现本平台在水面的任意航行，完成对大范围库岸边坡的巡检任务；控制分系统用于无人船分系统和巡检分系统的控制，包括无人船路线导航与航行控制、巡检仪器工作控制、巡检数据采集与保存等；巡检分系统用于执行库岸边坡的巡检作业。本水面平台采用浮圈式船型，平台停止和行进中均具有较好的稳定性。水面平台采用模块化设计方式，各部件组装、拆卸及运输便利。水面平台具备一定的通用性，可根据任务需求搭载相应的仪器设备，如摄影机、相机、热成像仪、三维激光扫描仪等。

无人船分系统由浮力体、承重框架、推进装置和电源组成。

浮力体：浮力体为水面平台提供浮力支撑和一定的侧向防护，包括充气橡胶圈1、防护圈2、四组连接环3及防护支架4；

承重框架：承重框架用于维持水面平台结构的稳定性并承载控制设备和巡检设备，包括一个十字形构件6、四组卡扣7和一个圆形网兜8；

推进装置：推进装置为水面平台提供行进的动力，包括四组可双向旋转的螺旋桨推进器5，推进方向固定为安装位置的切线方向，四组推进器配合运行可实现水面平台的灵活移动与转向。

电源：电源10用于向螺旋桨推进器5、中控组件12、巡检设备16等用电装置提供电能；

控制分系统由中控组件12和导航与定位组件13组成。

中控组件：中控组件12用于综合控制水面平台的各种功能，包括无人船航行控制、巡检仪器控制、数据采集与保存等；

导航与定位组件：导航与定位组件13用于水面平台的实时定位，为水面平台的自主航行、库岸边坡巡检等提供位置信息，可支持北斗、GPS以及GLONASS系统。

巡检分系统包括设备支架14、防抖云台15和巡检设备16。

设备支架14用于稳定支撑巡检设备16，防抖云台15用于稳定巡检设备16，提高巡检作业时仪器的稳定性，巡检设备16可根据任务需要进行相应的选择。

本发明执行水库库岸边坡巡检作业的主要流程如下：

(1)管理人员制定库岸边坡巡检作业的范围和路线，将巡检任务方案输入水面平台的中控组件12，根据巡检项目要求配备相应的巡检设备16。组装水面平台，在水库岸边将水面平台起吊并投放入水库。

(2)水面平台实时获取船体的当前位置，结合库区地形及岸线数据，中控组件12根据库区作业范围规划水面平台的安全航行路线，控制船体自动航行。

(3)水面平台行驶至预设巡检区域后维持静止状态，启动巡检设备16对库岸边坡进行巡检作业，中控组件12对采集的巡检数据进行保存。

(4)水面平台沿航行线路行进，依次对各区域进行巡检作业。完成所有巡检任务后，水面平台返航，管理人员对水面平台进行回收、拆卸和运输，对库岸边坡巡检相关数据进行读取，以待后续分析。

实施例：

预制橡胶圈1，充气状态下其外径为160cm，内径为120cm，圆形断面直径20cm，厚度0.5cm，最大安全载重为200kg。预制四个连接环3，材质为高强度工程塑料，其直径为20cm，宽度为15cm，内侧有2cm宽开口，顶部设有5cm×5cm方孔，方孔上设有半圆形吊环9，直径3cm，连接环外侧设有防护支架4，长度20cm，四组防护支架4固定有不锈钢防护圈2，防护圈2直径为200cm，钢材截面直径为1cm。橡胶圈1未充气状态下，从连接环3的内侧开口放入，充气后通过螺丝将橡胶圈1与连接环3紧密连接。预制四组螺旋桨推进器5安装于连接环3下部，推进方向为切线方向，推进器5外直径为10cm，长度为10cm，推进器5的螺旋桨可双向旋转，输入电压为24V，最大总输出功率为100w，测量平台最大行进速度为1m/s。预制十字形不锈钢构件6，其长、宽均为150cm，截面为5cm×5cm正方形，厚度0.5cm。预制四组卡扣7，材质为工程塑料，上部设有5cm×5cm正方形方孔，卡扣7下部的凹槽直径为1cm。预制圆形网兜8，由金属环和高密度尼龙网组成，金属环的直径为110cm，截面直径1cm，尼龙网的孔洞直径不超过2cm。卡扣7通过上部方孔与十字形构件6相连，圆形网兜8的金属环固定于卡扣7下部的凹槽内，组成承重框架。承重框架通过连接环3上部方孔与之相连。预制有机玻璃防水外壳11，由两个半径为50cm的1/4圆形隔间构成，防水外壳壁厚为1cm，高度40cm，每两个隔间的中间设有深度20cm、宽度5cm的凹槽，可嵌入十字形构件6进行固定。购置中控组件12和导航与定位组件13，布置于有机玻璃防水外壳11的第一个隔间。购置电源10，输出电压12～24V，电源10布置于有机玻璃防水外壳11的第二个隔间。预制设备支架14，并通过螺丝固定于承重框架上部。购置防抖云台15，安装于设备支架14上部，巡检设备16布置于防抖云台15上部。

Claims (8)

1.一种库岸边坡巡检水面智能平台，其特征在于，包括无人船分系统、控制分系统和巡检分系统，所述的控制分系统根据预设程序对无人船分系统和巡检分系统进行控制，对大范围库区的库岸边坡进行自动化巡检。

2.根据权利要求1所述的一种库岸边坡巡检水面智能平台，其特征在于，所述的无人船分系统包括浮力体、承重框架、电源和推进装置，所述的承重框架安装于浮力体上部，所述的电源置于承重框架内，所述的推进装置固定于浮力体下部。

3.根据权利要求2所述的一种库岸边坡巡检水面智能平台，其特征在于，所述的浮力体包括充气橡胶圈、四组连接环及防护支架、防护圈；所述的承重框架包括一个十字形构件、四组卡扣和一个圆形网兜。

4.根据权利要求1所述的一种库岸边坡巡检水面智能平台，其特征在于，所述控制分系统包括中控组件和导航与定位组件。

5.根据权利要求2所述的一种库岸边坡巡检水面智能平台，其特征在于，所述水面平台的承重框架上设置有机玻璃防水外壳，在其中安装有所述的中控组件、导航与定位组件和电源。

6.根据权利要求1所述的一种库岸边坡巡检水面智能平台，其特征在于，所述巡检分系统包括巡检支架、防抖云台和巡检设备。

7.根据权利要求6所述的一种库岸边坡巡检水面智能平台，其特征在于，所述巡检设备可根据库岸边坡巡检的项目进行相应地选取。

8.根据权利要求1所述的一种库岸边坡巡检水面智能平台，其特征在于，所述水面平台可输入预设巡检路线，水面平台按照巡检路线自动行进，并对库岸边坡进行巡检。

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