CN208044404U - 一种天然气巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种天然气巡检机器人，包括智能底盘、云台和检测装置，检测装置包括光学镜头、红外热像仪和激光测漏仪，智能底盘内设有服务器，云台、光学镜头、红外热像仪和激光测漏仪均与服务器电连接；天然气巡检机器人还包括LED灯，LED灯与服务器电连接，LED灯设置于云台上，且LED灯的灯光照射方向与光学镜头的拍摄方向相同。本实用新型通过将光学镜头、红外热像仪和激光测漏仪设置于云台上，可实现360°全方位水平旋转扫描；同时通过增设LED灯可用于天然气巡检机器人夜间巡检的照明工作，通过将LED灯设置于云台上，使LED灯的灯光照射方向与光学镜头拍摄方向一致，可使光学镜头获得清晰的图像。

Description

一种天然气巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及缺陷检测技术领域，特别涉及一种天然气巡检机器人。

背景技术

天然气站场的设备多，流程复杂，密封点多，泄漏的概率大，站场天然气一旦泄露，小则影响正常供气，大则造成爆炸、人员伤亡等恶性事故，造成巨大经济损失。为保障天然气站的设施正常工作，工作人员会按照规定的路线检查站内的燃气管道是否有锈蚀，绝缘防腐层是否破损、漏气，压力表、流量计、加臭机装置、安全阀门是否正常。然而人工巡检的检测效率较低，且工作量较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种天然气巡检机器人，以克服上述现有技术中的不足。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种天然气巡检机器人，包括智能底盘、云台和检测装置，云台设置于智能底盘上，检测装置设置于云台上；检测装置包括光学镜头、红外热像仪和激光测漏仪，智能底盘内设有服务器，云台、光学镜头、红外热像仪和激光测漏仪均与服务器电连接；天然气巡检机器人还包括LED灯，LED灯与服务器电连接，LED灯设置于云台上，且LED灯的灯光照射方向与光学镜头的拍摄方向相同。

本实用新型的有益效果是：通过将光学镜头、红外热像仪和激光测漏仪设置于云台上，可实现天然气巡检机器人360°全方位水平旋转扫描，完成天然气站的巡检任务，减轻工作人员的负担，提高工作效率；通过在巡检机器人上增设LED灯，可用于天然气巡检机器人夜间巡检的照明工作，通过将 LED灯设置于云台上，可确保云台转动过程中，光学镜头、红外热像仪、激光测漏仪和LED灯同步转动，使LED灯的灯光照射方向与光学镜头拍摄方向一致，使光学镜头获得清晰的图像。

进一步：光学镜头和LED灯设置于云台的一侧，红外热像仪和激光测漏仪设置于云台的另一侧。

上述进一步方案的有益效果是：一方面使云台的受力更加平稳，另一方面使天然气巡检机器人的结构更加整齐。

进一步：天然气巡检机器人还包括支撑杆，支撑杆的下端固定于智能底盘上，云台固定于支撑杆的上端。

进一步：支撑杆为升降杆，升降杆与服务器电连接。

上述进两步方案的有益效果是：服务器可通过检测点高度的不同控制升降杆上升下降，使光学镜头、红外热像仪和激光测漏仪距离相应检测点更近，检测结果更加可靠。

进一步：云台包括转动座、第一连轴、第二连轴、第一连杆、第二连杆、第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置，第一驱动装置固定于支撑杆内；转动座设置于支撑杆的上端，且与第一驱动装置的输出轴连接，以实现转动座的360°旋转；第二驱动装置固定于转动座内；LED灯通过第一连杆连接于光学镜头上，第一连轴的一端与光学镜头连接，第一连轴的另一端与第二驱动装置的输出轴连接，以实现LED灯和光学镜头的俯仰运动；第三驱动装置固定于转动座内；红外热像仪通过第二连杆连接于激光测漏仪上，第二连轴的一端与激光测漏仪连接，第二连轴的另一端与第三驱动装置的输出轴连接，以实现红外热像仪和激光测漏仪的俯仰运动；第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置均与服务器电连接。

进一步：天然气巡检机器人还包括导航模块，导航模块与服务器电连接。

上述进一步方案的有益效果是：可以对天然气巡检机器人定位及导航。

进一步：天然气巡检机器人还包括无线图传模块，无线图传模块固定于智能底盘上，服务器通过无线图传模块与外部服务器通讯连接。

上述进一步方案的有益效果是：无线图传模块用于将服务器对各种传感器数据的处理结果传送给外部服务器，如置于天然气站监控室内的外部服务器。

进一步：天然气巡检机器人还包括气体测漏传感器，气体测漏传感器设置于智能底盘内，气体测漏传感器与服务器电连接。

上述进一步方案的有益效果是：气体测漏传感器可以实时检测出机器人运行环境中的气体浓度，一旦发现泄漏，及时报警。

进一步：智能底盘的底部设有多个车轮，车轮的驱动装置与服务器电连接。

上述进一步方案的有益效果是：服务器可通过控制车轮运行，来实现天然气巡检机器人的行走。

附图说明

图1为本实用新型一种天然气巡检机器人的机械结构示意图；

图2为本实用新型一种天然气巡检机器人的电学原理框图。

图中：1 为智能底盘、11 为车轮、2 为云台、21 为转动座、22 为第一连杆、23 为第二连杆、24 为第一驱动装置、25 为第二驱动装置、26 为第三驱动装置、3 为检测装置、31 为光学镜头、32 为红外热像仪、33 为激光测漏仪、4 为服务器、5 为LED灯、6 为支撑杆、7 为导航模块、71 为激光导航仪、 72 为磁导航传感器、73 为GPS导航模块、8 为无线图传模块、9 为气体测漏传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1和图2所示，一种天然气巡检机器人，包括智能底盘1、云台2 和检测装置3，云台2设置于智能底盘1上，检测装置3设置于云台2上；检测装置3包括光学镜头31、红外热像仪32和激光测漏仪33。

激光测漏仪33包括激光发射模块、激光接收模块和信息处理模块。激光测漏仪33根据光谱吸收检测；测量时，通过激光测漏仪33内的激光发射模块向测量区域(如传输管道，天花板，墙体，地面等)发射特定波长的光束，然后激光接收模块将接收从测量点反射回来的激光光谱能量，信息处理模块通过对激光光谱能量进行分析以判断测量区域是否有漏气。

激光测漏仪33能够远距离实时检测出被检测点是否漏气，当气体柱体平均浓度值达到10ppm·m时，即可检测出并发送信息给服务器4；激光测漏仪33采用本安型防爆设计。

光学镜头31可配合激光测漏仪33进行漏气点的检测，方便人员在后台查看哪个位置漏气；同时光学镜头31可随云台2进行旋转，系统根据光学图像识别不同位置的仪器仪表，并确定是否异常。

红外热像仪32可随云台2进行旋转，检测全方位的红外热图，并能发现远距离的火苗或者动物等。

如图2所示，智能底盘1内设有服务器4，云台2、光学镜头31、红外热像仪32和激光测漏仪33均与服务器4电连接；天然气巡检机器人还包括 LED灯5，LED灯5与服务器4电连接，LED灯5设置于云台2上，且LED灯 5的灯光照射方向与光学镜头31的拍摄方向相同。

本实用新型通过将光学镜头31、红外热像仪32和激光测漏仪33设置于云台2上，可实现360°全方位水平旋转扫描，完成天然气站的巡检任务，减轻工作人员的负担，提高工作效率；通过增设LED灯5可用于天然气巡检机器人夜间巡检的照明工作，通过将LED灯5设置于云台2上，可确保云台 2转动过程中，光学镜头31、红外热像仪32、激光测漏仪33和LED灯5同步转动，使LED灯5的灯光照射方向与光学镜头31拍摄方向一致，使光学镜头31获得清晰的图像。

光学镜头31和LED灯5设置于云台2的一侧，红外热像仪32和激光测漏仪33设置于云台2的另一侧。一方面使云台2的受力更加平稳，另一方面使天然气巡检机器人的结构更加整齐。

如图1所示，天然气巡检机器人还包括支撑杆6，支撑杆6的下端固定于智能底盘1上，云台2固定于支撑杆6的上端。支撑杆6为升降杆，升降杆与服务器4电连接。服务器4可通过检测点高度的不同控制升降杆上升下降，使光学镜头31、红外热像仪32和激光测漏仪33距离相应检测点更近，检测结果更加可靠。

如图1和图2所示，云台2包括转动座21、第一连轴、第二连轴、第一连杆22、第二连杆23、第一驱动装置24、第二驱动装置25和第三驱动装置 26，第一驱动装置24固定于支撑杆6内；转动座21设置于支撑杆6的上端，且与第一驱动装置24的输出轴连接，以实现转动座21的360°旋转。

第二驱动装置25固定于转动座21内；LED灯5通过第一连杆22连接于光学镜头31上，第一连轴的一端与光学镜头31连接，第一连轴的另一端与第二驱动装置25的输出轴连接，以实现LED灯5和光学镜头31的俯仰运动。

第三驱动装置26固定于转动座21内；红外热像仪32通过第二连杆23 连接于激光测漏仪33上，第二连轴的一端与激光测漏仪33连接，第二连轴的另一端与第三驱动装置26的输出轴连接，以实现红外热像仪32和激光测漏仪33的俯仰运动；第一驱动装置24、第二驱动装置25和第三驱动装置26均与服务器4电连接。第一驱动装置24、第二驱动装置25和第三驱动装置26均可选为电机。

监测时，服务器4控制第二驱动装置25和第三驱动装置26运转，实现 LED灯5、光学镜头31、红外热像仪32、激光测漏仪33的同步俯仰运动。

如图2所示，天然气巡检机器人还包括导航模块7，导航模块7与服务器电连接。

如图2所示，导航模块7包括激光导航仪71、磁导航传感器72和GPS 导航模块73，激光导航仪71、磁导航传感器72和GPS导航模块73均与服务器4电连接。其中，激光导航仪71固定于智能底盘1上，可以对天然气巡检机器人定位以及对周围环境建立地图；磁导航传感器72设置于智能底盘1内，天然气巡检机器人的巡检线路上贴有磁条；磁导航传感器72能够检测出磁条上方一定程度的磁场信息，并根据检测出的磁场信息对天然气巡检机器人的巡检路径进行位置校正，以保证天然气巡检机器人沿磁条前进； GPS导航模块73设置于智能底盘1内，可以定位天然气巡检机器人的位置和导航。

本实用新型采用磁导航、激光导航与GPS导航结合的复合导航技术对天然气巡检机器人进行定位和导航。

如图2所示，一种天然气巡检机器人还包括无线图传模块8，无线图传模块8固定于智能底盘1上，服务器4通过无线图传模块8与外部服务器通讯连接。无线图传模块8用于将服务器4对各种传感器数据的处理结果传送给外部服务器，如置于天然气站监控室内的外部服务器。

如图2所示，一种天然气巡检机器人还包括气体测漏传感器9，气体测漏传感器9设置于智能底盘1内，气体测漏传感器9与服务器4电连接。气体测漏传感器9可以实时检测出机器人运行环境中的气体浓度，一旦发现泄漏，及时报警。

如图1所示，智能底盘1的底部设有多个车轮11，车轮11的驱动装置与服务器4电连接。服务器4可通过控制车轮11运行，来实现天然气巡检机器人的行走。车轮11为万向轮，能够保证天然气巡检机器人在狭窄的过道中能够进行360°转向，确保行驶方便。车轮11的数量为四个，四个车轮 11分别设置于智能底盘1底部的四个角上。

一种天然气巡检机器人还包括噪声传感器和温度传感器，噪声传感器和温度传感器均设置于智能底盘1内，且噪声传感器和温度传感器均与服务器 4电连接。噪声传感器可以实时检测出环境中噪声等级，发现天然气站的异响，避免干扰周边居民。温度传感器可以实时检测出环境温度，及时上报温度信息，若温度发生异常变化，检查是否存在液化气泄漏情况发生。

一种天然气巡检机器人还包括电源，电源设置于智能底盘1内，服务器 4、光学镜头31、红外热像仪32、激光测漏仪33、第一驱动装置24、第二驱动装置25、第三驱动装置26、激光导航仪71、磁导航传感器72、GPS导航模块73、无线图传模块8和气体测漏传感器9均与电池连接。电源可直接为天然气巡检机器人提供电量，无需外接电源；当电量过低时，天然气巡检机器人会自动返回充电房进行自主充电；电源的电压为36V，内部所有电压都是在36V及其之下。

智能底盘1内的服务器4为计算机,计算机用于对天然气巡检机器人的各类传感器获得的检测数据进行处理。计算机内装有天然气站巡检路线图，可以通过控制车轮11使天然气巡检机器人按照所规划的路线进行巡检。

计算机还可以控制检测云台2系统的水平、俯仰转动运动，进一步控制检测云台2系统上的光学镜头31、红外热像仪32和激光测漏仪33水平、俯仰转动运动，以实现对不同的检测点的检测。

采用光学镜头31可进行表、计的识别，如压力表、温度表、流量计的识别，同时还可通过光学镜头31所获得的光学图像检测天然气站管道是否有锈蚀、异物；利用服务器4的人工智能技术，结合光学镜头31获得的图像数据还可识别出机器人巡检路线上的固定检测点，以实现定点检测；

采用红外热像仪32可以检测法兰、连接处是否有漏气、加热片扭曲或脱落等，可识别天然气站周围是否有火苗、是否有活体入侵等；

采用激光测漏仪33可以获取气体浓度信息，当检测到的气体浓度高于预设浓度时为天然气泄漏，此时服务器4将发出报警信息并通过无线图传模块8传送给置于天然气站监控室内的外部服务器，外部服务器可以显示图像信息和报警信息。当发生天然气泄漏时，配合光学镜头31的光学数据流，可定位出天然气的泄漏位置。

激光测漏仪33可远距离检测气体泄漏情况，无需巡检人员进行每个点的泄漏检查，同时还可以进行360°水平旋转，进行大面积的漏气检测，大大减少了人力物力。

本实用新型的检测方法，包括以下步骤：首先在天然气站规划巡检路线，并且在巡检路线上贴上许多磁条，服务器4对巡检路线上的固定检测点进行人工智能培训，并控制智能底盘1使天然气巡检机器人延巡检路线智能行走，根据使光学镜头31获取实时场景的光学视频流，对巡检路线上的固定检测点处进行识别，天然气巡检机器人会在固定检测点暂时停留，之后服务器4 控制云台2水平和俯仰两轴运动，使光学镜头31获取不同场景的光学视频流，同时红外热像仪32将获取红外视频流，激光测漏仪33将获取气体浓度信息。之后服务器4对获取的光学数据流、红外数据流和气体浓度信息进行分析，识别天然气站内的仪表是否存在异常、管道连接处是否有漏气、气体柱体平均浓度值是否大于10ppm·m，当气体柱体平均浓度值是否大于10ppm·m 时服务器4发出报警信息，并通过无线图传模块8传送给置于天然气站监控室内的外部服务器。

本实用新型利用人工智能技术和红外热成像技术实现高度智能化的天然气站巡检检测，能够全天候进行检测，减少天然气站工作人员工作量。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种天然气巡检机器人，其特征在于：包括智能底盘(1)、云台(2)和检测装置(3)，所述云台(2)设置于所述智能底盘(1)上，所述检测装置(3)设置于所述云台(2)上；所述检测装置(3)包括光学镜头(31)、红外热像仪(32)和激光测漏仪(33)，所述智能底盘(1)内设有服务器(4)，所述云台(2)、所述光学镜头(31)、所述红外热像仪(32)和所述激光测漏仪(33)均与所述服务器(4)电连接；所述天然气巡检机器人还包括LED灯(5)，所述LED灯(5)与所述服务器(4)电连接，所述LED灯(5)设置于所述云台(2)上，且所述LED灯(5)的灯光照射方向与所述光学镜头(31)的拍摄方向相同。

2.根据权利要求1所述一种天然气巡检机器人，其特征在于：所述光学镜头(31)和所述LED灯(5)设置于所述云台(2)的一侧，所述红外热像仪(32)和所述激光测漏仪(33)设置于所述云台(2)的另一侧。

3.根据权利要求1所述一种天然气巡检机器人，其特征在于：所述天然气巡检机器人还包括支撑杆(6)，所述支撑杆(6)的下端固定于所述智能底盘(1)上，所述云台(2)固定于所述支撑杆(6)的上端。

4.根据权利要求3所述一种天然气巡检机器人，其特征在于：所述支撑杆(6)为升降杆，所述升降杆与所述服务器(4)电连接。

5.根据权利要求3或4所述一种天然气巡检机器人，其特征在于：所述云台(2)包括转动座(21)、第一连轴、第二连轴、第一连杆(22)、第二连杆(23)、第一驱动装置(24)、第二驱动装置(25)和第三驱动装置(26)，所述第一驱动装置(24)固定于所述支撑杆(6)内；所述转动座(21)设置于所述支撑杆(6)的上端，且与所述第一驱动装置(24)的输出轴连接，以实现所述转动座(21)的360°旋转；所述第二驱动装置(25)固定于所述转动座(21)内；所述LED灯(5)通过所述第一连杆(22)连接于所述光学镜头(31)上，所述第一连轴的一端与所述光学镜头(31)连接，所述第一连轴的另一端与所述第二驱动装置(25)的输出轴连接，以实现所述LED灯(5)和所述光学镜头(31)的俯仰运动；所述第三驱动装置(26)固定于所述转动座(21)内；所述红外热像仪(32)通过所述第二连杆(23)连接于所述激光测漏仪(33)上，所述第二连轴的一端与所述激光测漏仪(33)连接，所述第二连轴的另一端与所述第三驱动装置(26)的输出轴连接，以实现所述红外热像仪(32)和所述激光测漏仪(33)的俯仰运动；所述第一驱动装置(24)、所述第二驱动装置(25)和所述第三驱动装置(26)均与服务器(4)电连接。

6.根据权利要求1所述一种天然气巡检机器人，其特征在于：所述天然气巡检机器人还包括导航模块(7)，所述导航模块(7)与所述服务器(4)电连接。

7.根据权利要求1所述一种天然气巡检机器人，其特征在于：所述天然气巡检机器人还包括无线图传模块(8)，所述无线图传模块(8)固定于所述智能底盘(1)上，所述服务器(4)通过所述无线图传模块(8)与外部服务器通讯连接。

8.根据权利要求1所述一种天然气巡检机器人，其特征在于：所述天然气巡检机器人还包括气体测漏传感器(9)，所述气体测漏传感器(9)设置于所述智能底盘(1)内，所述气体测漏传感器(9)与所述服务器(4)电连接。

9.根据权利要求1所述一种天然气巡检机器人，其特征在于：所述智能底盘(1)的底部设有多个车轮(11)，所述车轮(11)的驱动装置与所述服务器(4)电连接。