CN115032341A - 一种主动距离补偿的气体巡检平台及巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动安全巡检技术领域，具体公开了一种主动距离补偿的气体巡检平台及巡检方法。主动距离补偿的气体巡检平台包括运载平台，所述运载平台上设置控制模块、转向模块及补偿机构，所述补偿机构前端设置测距模块、气体检测模块；所述测距模块检测对地距离，获得所述气体检测模块竖直位移的偏移量；检测转向模块的转向信息和运载平台的行进距离，获得所述气体检测模块水平位移的偏移量；所述控制模块将根据所述气体检测模块的水平位移偏移量和竖直位移偏移量控制补偿机构调整气体检测模块的位置，使气体检测模块始终与待检测管道距离保持稳定，保证气体检测模块与探测目标的距离稳定一致，提高精准度及修正行进路线导致测量位置偏移的问题。
Description
技术领域
本发明涉及自动安全巡检技术领域，尤其涉及一种主动距离补偿的气体巡检平台及巡检方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
目前，工业化生产大量使用和仓储化学有毒有害气体，如果疏忽管道检测和维修将直接威胁社会安全。传统的气体检测装置多采用固定点侦测方式，不能对整个线路进行检测，漏检率较高。伴随自动化技术的出现，一些自动运动工作平台成为了新的发展方向，但目前这类装置多数设计并不符合气体巡检的要求，检测装置较为简单，而且价格极其昂贵，并不能满足大规模、无死角的检测需求。经过调研发现，此类装置的气体检测模块在检测过程中，与检测目标的距离并不能保持一致，检测可靠性有待提高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的是提供一种主动距离补偿的气体巡检平台，该巡检平台通过补偿机构补偿保证气体检测模块与探测目标的距离稳定一致，提高精准度及修正行进路线导致测量位置偏移的问题，提高有毒气体检测的可靠性，同时实现对吊装异形管道，埋地管道的巡检处理。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
一种主动距离补偿的气体巡检平台，包括：运载平台，所述运载平台上设置控制模块、转向模块及补偿机构，所述补偿机构前端设置测距模块、气体检测模块。所述测距模块检测对地距离，获得所述气体检测模块竖直位移的偏移量发送至控制模块；检测转向模块的转向信息和运载平台的行进距离，获得所述气体检测模块水平位移的偏移量发送至控制模块；所述控制模块将根据所述气体检测模块的水平位移偏移量和竖直位移偏移量控制补偿机构调整气体检测模块的位置，使气体检测模块始终与待检测管道距离保持稳定，实现补偿机构的距离自动补偿。
在另一优选的实施方式中，还包括车载轨迹检测装置及动力模块，所述车载轨迹检测装置实时检测路面信息，将路面信息和测距模块测量的距离信息发送至控制模块，由控制模块对动力模块进行控制，从而修正巡检平台的速度，同时对转向模块进行控制，从而修正巡检平台与墙壁、管道等的距离来实现距离和速度的自动调节。
在另一优选的实施方式中，所述补偿机构前端安装有补偿机构轨迹监测装置，用以检测标定在管道上的轨迹信息，使补偿机构沿标定于待检测管道的轨迹移动。
在另一优选的实施方式中，所述气体检测模块用以检测危害气体浓度。
在另一优选的实施方式中，还包括声光报警装置，所述气体检测模块将检测数据传递给控制模块，当分析对比后气体浓度大于设定值时，由控制模块控制声光报警装置进行报警并将数据传回用户端。
在另一优选的实施方式中，还包括定位模块，所述定位模块监测所述运载平台的实时位置，将运载平台位置信息通过传递到用户端。
在另一优选的实施方式中，还包括运动部件和动力模块，由动力模块输出持续稳定动能传递给运动部件，实现运载平台的运动。
在另一优选的实施方式中，所述运载平台与运动部件通过悬挂装置相连，悬挂装置包括减震装置，用于减少运动部件在不平整的地面运动时产生的振动。
在另一优选的实施方式中，还包括储能模块，所述储能模块作为整个巡检平台的动力储存，为所述运载平台与补偿机构提供能量。
本发明实施例还提供了一种主动距离补偿的气体巡检方法，利用如上述所述的主动距离补偿的气体巡检平台进行巡检，包括：
获取气体检测模块竖直位移的偏移量并发送至控制模块；
通过检测转向信息和运载平台的行进距离，获取气体检测模块水平位移的偏移量并发送至控制模块；
根据所述气体检测模块的水平位移偏移量和竖直位移偏移量控制补偿机构调整气体检测模块的位置，使气体检测模块始终与待检测管道距离保持稳定，实现补偿机构的距离自动补偿。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本发明的气体巡检平台，采用主动距离补偿的方式调整平台的行进路线、行进速度以及补偿机构和待测管道的工作距离，减少工作过程中巡检平台偏移预定路线或行进速度不一而导致的气体检测不准确的现象。
2、本发明的气体巡检平台，通过测距模块及轨迹监测装置反馈给控制模块的信号完成巡检平台行进速度的修正、巡检平台与管道、墙壁的距离以及气体检测传感器与管道的距离的自动补偿，提高了气体检测的精度，解决因无距离补偿而导致气体浓度检测不准确的问题。相较于手动控制平台行进速度和位置的方案，本发明装置具有自动化程度高，可操作性高，抗干扰能力强等优点，可以提高气体检测的效率和精度，能够适应更复杂环境下检测有毒有害气体的要求。
3、本发明的气体巡检平台，控制模块通过连接气体检测传感器实时采集周围气体浓度与温湿度，并通过定位模块精确定位巡检平台位置，经过气体检测传感器采集数据，控制模块进行数据处理，判断是否达到预警值，若达到警告值则由信息传输模块将数据传输至用户端。纯电子化、智能化的监控过程，简化了复杂的机械传动机构。该平台操作方便，所有需要操控的装置都连接到控制模块上，操作人员只要轻松按下按钮就能操作该巡检平台，实现人机交互。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书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。
图1是本发明实施例的巡检平台整体结构示意图；
图2是本发明实施例的巡检平台检测悬挂管道工作示意图；
图3是本发明实施例的巡检平台检测埋地管道工作示意图；
图中：1、补偿机构轨迹检测模块；2、气体检测模块；3、补偿机构测距模块；4、车载轨迹检测装置；5、运动部件；6、补偿机构；7、信息传输模块；8、动力模块；9、储能模块；10、声光报警装置；11、定位模块；12、控制模块；
为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
具体实施方式
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
正如背景技术所介绍的，现有的检测装置较为简单，而且价格极其昂贵，并不能满足大规模、无死角的检测需求。而且此类装置的气体检测模块在检测过程中，与检测目标的距离并不能保持一致，检测可靠性有待提高，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种主动距离补偿的气体巡检平台。
如图1所示，本发明一实施例中记载了一种主动距离补偿的气体巡检平台：包括运载平台、传动装置、转向模块、悬挂装置、动力模块8、储能装置、车载轨迹检测装置4、定位模块11、运动部件5、补偿机构6、补偿机构轨迹检测模块1，补偿机构测距模块3、气体检测模块2、声光报警装置10、控制模块12、信息传输模块7。
其中，所述测距模块为测距传感器，具体可以采用基恩士FW-H10R超声波测距传感器和精嘉科BX-LV100N/激光测距传感器相结合组成测距模块，超声波传感器用于大范围的距离测量，激光测距传感器用于精密测距。运载平台为车体框架，传动装置包括齿轮传动装置、链传动装置和联轴器。转向模块采用减速伺服电机带动连杆使车轮转向。动力模块采用驱动电机。储能装置采用充电电池。车载轨迹检测装置采用摄像头采集铺设在地面上的标记，也可以霍尔元件检测地面的磁钉。定位模块采用GPS或北斗系统。运动部件为轮胎。补偿机构采用机械臂。气体监测模块采用多种气体传感器，包括氧气传感器、甲烷传感器等。声光报警装置能够发出声音和光学报警，提醒周边存在危险。控制模块采用STM32微处理的主控系统，具有多路PMW输出。信息传输模块，采用“有人USR-G781”4G DTU通信模块。
运载平台用于搭载补偿机构6在工作地面上沿地面标定轨迹运动，完成气体巡检任务。
所述补偿机构6、补偿机构轨迹检测模块1，补偿机构测距模块3、气体检测模块2组成距离补偿装置，用于在运输管道外侧检测气体。
所述传动装置与动力模块8相连，由动力模块8输出持续稳定动能，经过传动装置传递给运动部件5，实现运载平台的运动。所述储能模块9作为整个装置的动力储存，为运载平台与距离补偿装置提供能量。
所述悬挂装置将运载平台与运动部件5相连，悬挂装置包括减震装置，减震装置可以选择刚性弹簧，可减少运动部件5在不平整的地面运动时传递给运载平台的振动，使运载平台运动更加稳定，进而保证置于运载平台上的补偿机构6搭载的气体检测模块2距待检测管道的距离相对稳定，提高气体检测准确度。
所述车载轨迹检测装置4可实时检测路面信息，识别位于路面的标定轨道，通过控制模块12输出信号控制转向模块与动力模块8来实现运载平台沿标定路线运动。
所述补偿机构6位于运载平台前侧，其前端安装有气体检测模块2，用以检测危害气体浓度；所述补偿机构6前端安装有补偿机构测距模块3，用以检测安装在补偿机构6前端的气体检测模块2到待检测气体管道的工作距离。
所述补偿机构6前端安装有补偿机构轨迹检测模块1，用以检测标定在管道上的轨迹信息，使补偿机构6沿标定于待检测管道的轨迹移动。
所述控制模块12将转向模块转向的信号反馈给补偿机构6，通过对运载平台行进距离检测，获得气体检测模块2水平位移的偏移量。
补偿机构6顶端的补偿机构测距模块3检测对地距离，获得气体检测模块2竖直位移的偏移量。
控制模块12将根据气体检测模块2的水平竖直位移偏移量控制补偿机构6调整气体检测模块2位置，使气体检测模块2始终与待检测管道距离保持稳定，实现补偿机构6的距离自动补偿。
所述气体检测模块2将检测的数据转换为相应信号传递给控制模块12，当分析对比后气体浓度大于设定值时，控制模块12控制声光报警装置10进行报警并将数据传回用户端。
所述定位模块11可监测运载平台的实时位置，将运载平台位置信息通过信息传递模块传递到用户端。
本发明的巡检平台的工作原理是：
现有的自动巡检设备的探头直接架设在车体上，无法使探头与地面或者管体的距离保持一致，检测精度和可靠性受限，设备在使用单位的认可度较差。
本气体巡检平台安装有补偿机构测距模块3，用以检测补偿机构6与待检测管道的距离；补偿机构测距模块3与控制模块12连接，控制模块12与补偿机构6的动力装置连接，控制模块12接收到补偿机构测距模块3的信息后将其反馈至补偿机构6的动力装置上，对补偿机构6的运动加以控制，组成距离补偿系统，实现补偿机构6对气体检测距离自动补偿的功能。
本气体巡检平台安装有车载轨迹检测装置4，通过车载轨迹检测装置4采集标定于路面的轨迹信息，将路面轨迹信息和测距传感器测量的距离信息发送至控制模块12，由控制模块12对动力模块8进行控制，从而修正巡检平台的速度，同时对转向模块进行控制，从而修正巡检平台与墙壁、管道等的距离来实现距离和速度的自动调节。
测距传感器通过检测气体检测模块与墙壁或地面之间的距离，反馈给控制模块，控制模块控制由机械臂组成的补偿机构的运动，使气体检测模块与墙壁或地面之间的距离始终保持一致。
基于上述主动距离补偿的气体巡检平台，本发明实施例还提供了一种巡检方法：
获取气体检测模块2竖直位移的偏移量并发送至控制模块12；
通过检测转向信息和运载平台的行进距离，获取气体检测模块2水平位移的偏移量并发送至控制模块12；
根据所述气体检测模块2的水平位移偏移量和竖直位移偏移量控制补偿机构6调整气体检测模块2的位置，使气体检测模块2始终与待检测管道距离保持稳定，实现补偿机构6的距离自动补偿。
通过补偿机构6补偿保证气体检测传感器与探测目标的距离稳定一致，提高精准度及修正行进路线导致测量位置偏移的问题，提高有毒气体检测的可靠性，同时实现对吊装异形管道，埋地管道的巡检处理。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种主动距离补偿的气体巡检平台，其特征在于，包括：
运载平台，所述运载平台上设置控制模块、转向模块及补偿机构，所述补偿机构前端设置测距模块、气体检测模块；
所述测距模块检测对地距离，获得所述气体检测模块竖直位移的偏移量发送至控制模块；检测转向模块的转向信息和运载平台的行进距离，获得所述气体检测模块水平位移的偏移量发送至控制模块；
所述控制模块将根据所述气体检测模块的水平位移偏移量和竖直位移偏移量控制补偿机构调整气体检测模块的位置，使气体检测模块始终与待检测管道距离保持稳定，实现补偿机构的距离自动补偿。
2.如权利要求1所述的主动距离补偿的气体巡检平台，其特征在于，还包括车载轨迹检测装置及动力模块，所述车载轨迹检测装置实时检测路面信息，将路面信息和测距模块测量的距离信息发送至控制模块，由控制模块对动力模块进行控制，从而修正巡检平台的速度，同时对转向模块进行控制，从而修正巡检平台与墙壁、管道等的距离来实现距离和速度的自动调节。
3.如权利要求1所述的主动距离补偿的气体巡检平台，其特征在于，所述补偿机构前端安装有补偿机构轨迹监测装置，用以检测标定在管道上的轨迹信息，使补偿机构沿标定于待检测管道的轨迹移动。
4.如权利要求1所述的主动距离补偿的气体巡检平台，其特征在于，所述气体检测模块用以检测危害气体浓度。
5.如权利要求4所述的主动距离补偿的气体巡检平台，其特征在于，还包括声光报警装置，所述气体检测模块将检测数据传递给控制模块，当分析对比后气体浓度大于设定值时，由控制模块控制声光报警装置进行报警并将数据传回用户端。
6.如权利要求1所述的主动距离补偿的气体巡检平台，其特征在于，还包括定位模块，所述定位模块监测所述运载平台的实时位置，将运载平台位置信息通过传递到用户端。
7.如权利要求1所述的主动距离补偿的气体巡检平台，其特征在于，还包括运动部件和动力模块，由动力模块输出持续稳定动能传递给运动部件，实现运载平台的运动。
8.如权利要求7所述的主动距离补偿的气体巡检平台，其特征在于，所述运载平台与运动部件通过悬挂装置相连，悬挂装置包括减震装置，用于减少运动部件在不平整的地面运动时产生的振动。
9.如权利要求1所述的主动距离补偿的气体巡检平台，其特征在于，还包括储能模块，所述储能模块作为整个巡检平台的动力储存，为所述运载平台与补偿机构提供能量。
10.一种主动距离补偿的气体巡检方法，其特征在于，利用如权利要求1-9任一项所述的主动距离补偿的气体巡检平台进行巡检，包括：
获取气体检测模块竖直位移的偏移量并发送至控制模块；
通过检测转向信息和运载平台的行进距离，获取气体检测模块水平位移的偏移量并发送至控制模块；
根据所述气体检测模块的水平位移偏移量和竖直位移偏移量控制补偿机构调整气体检测模块的位置，使气体检测模块始终与待检测管道距离保持稳定，实现补偿机构的距离自动补偿。
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