CN209297165U - 一种基于无人机的有毒有害气体泄漏源巡检系统 - Google Patents
一种基于无人机的有毒有害气体泄漏源巡检系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了基于无人机的有毒有害气体泄漏源巡检系统，包括电机驱动模块（6）、电子罗盘（3）、三轴加速度计（4）、三轴陀螺仪（5）、气体传感器罗盘（7）、WIFI无线传输模块（1）、主控制器（2）、摄像头模块（8）和监控中心；所述电子罗盘（3）用于检测无人机的前进方向和无人机的位置信息；所述三轴加速度计（4）和三轴陀螺仪（5）用于控制无人机飞行姿态；所述气体传感器罗盘（7）用于探测各方向有毒有害气体浓度；所述摄像头模块（8）用于传输图像信息；所述WIFI无线传输模块（1）用于将传感器监测数据发送给监控中心；本实用新型便于工作人员准确了解有毒有害气体的泄漏情况，可自动巡检泄漏源，灵活不受地形限制。
Description
技术领域
本实用新型涉及有毒有害气体泄漏源的自主巡检领域，适用于有毒有害气体的监测、有毒有害气体泄漏源位置的判断和巡检。
背景技术
随着我国科技水平的不断进步，工业生产与科学研究过程中有毒有害、易燃易爆等气体的产生越来越多，不可避免的伴随着有毒有害气体泄漏的问题，对于在这些环境下工作人们的威胁也就越来越大，因此急需一种可以快速灵敏地检测识别有毒有害气体的无线巡检装置，这种无线巡检装置，一方面可用于日常检测，另一方面，在发生有毒有害气体泄漏事故时可实现自主巡检泄漏源，对于保障工厂人员安全以及对有毒有害气体泄漏事故的处置具有重大意义。
早期，对于毒有害气体泄漏源方向的检测需要检测人员通过手持气体探测仪完成对各个位置有毒有害气体浓度的检测，然后人工判断有毒有害气体泄漏源位置，这种方法虽然操作简单，但是危险性大，效率较低，检测精度不高；近年来，有毒有害气体安全检测通过多设备协调工作实现各个区域的有毒有害气体检测和有毒有害气体泄漏源位置的判定，这种方法集成度不高，价格昂贵；在这种背景下，本实用新型设计了一种有毒有害气体泄漏源无线巡检系统，通过多传感器以及无人机的协调工作，可以自主进行寻找泄漏源的工作，从而弥补了现有技术的不足。
发明内容
本实用新型是为了解决现有有毒有害气体监测以及泄漏源巡检存在的危险性大，集成度不高，效率低且巡检受地形影响较大等问题，提出一种基于无人机的有毒有害气体泄漏源巡检系统。
一种基于无人机的有毒有害气体泄漏源巡检系统，包括电机驱动模块（6）、电子罗盘（3）、三轴加速度计（4）、三轴陀螺仪（5）、气体传感器罗盘（7）、WIFI无线传输模块（1）、主控制器（2）、摄像头模块（8）和监控中心；WIFI无线传输模块（1）将各个传感器监测的数据发送到监控中心进行实时显示；气体传感器罗盘（7）所测得的模拟值由主控制器（2）的ADC模块进行转换；摄像头模块（8）用于传输实时图像信息；电子罗盘（3）、三轴加速度计（4）、三轴陀螺仪（5）通过I2C接口与主控制器（2）进行通信。
所述气体传感器罗盘（7）包括MQ-7型号的气体传感器一（7-1）、气体传感器二（7-2）、气体传感器三（7-3）、气体传感器四（7-4），气体传感器五（7-5）气体传感器六（7-6）气体传感器七（7-7）气体传感器八（7-8）检测八个个对称方向的有毒有害气体浓度数据，根据八个传感器数值的差异，判断有毒有害气体泄漏源的方向。
所述一种有毒有害气体泄漏源无线巡检系统，根据气体传感器罗盘（7）所测得的有毒有害气体泄漏源方向信号，确定有毒有害气体泄漏源方向；根据电子罗盘（3）所测的实时方位信号与所获得的无人机位置信号，准确飞行至泄漏地点；根据三轴加速度计（4）的速度信号和三轴陀螺仪（5）的姿态信号，控制无人机飞行姿态。
与已有技术相比，本实用新型的优点体现在：
1. 采用WIFI无线传输模块（1）用于关键数据的传输，传输距离远，传输速度快，延迟低，技术成熟方便使用。
2. 通过WIFI无线传输模块（1）将气体浓度数据以及图像信息传输到监控中心，可以实时查看无人机周围有毒有害气体的浓度指标以及泄漏源周边的实时图像信息，必要时监控中心人员可人为操控无人机对特定地点进行检测。
3. 采用由MQ-7所构成的气体传感器罗盘（7）对泄漏源进行探测，检测精度高，指向性好，可对泄漏源进行精准定位并通过主控制器（2）与电子罗盘（3）的信息进行比较，对无人机的飞行方向进行实时矫正。
附图说明
图1为本实用新型所述一种有毒有害气体泄漏源无线巡检系统的构成框图。
图2为本实用新型所述一种有毒有害气体泄漏源无线巡检系统的无人机俯视图。
图3为本实用新型所述一种有毒有害气体泄漏源无线巡检系统的无人机底盘示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明：
本实用新型的实施例参考图1图2和图3所示一种基于无人机的有毒有害气体泄漏源无线巡检系统，主要包括电机驱动模块（6）、电子罗盘（3）、三轴加速度计（4）、三轴陀螺仪（5）、气体传感器罗盘（7）、WIFI无线传输模块（1）、主控制器（2）和监控中心；WIFI无线传输模块（1）将各个传感器监测的数据和图像信息发送到监控中心进行实时显示；气体传感器罗盘（7）所测得的模拟值由主控制器（2）的ADC模块进行转换；电子罗盘（3）、三轴加速度计（4）、三轴陀螺仪（5）通过I2C接口与主控制器（2）进行通信。
所述一种基于无人机的有毒有害气体泄漏源无线巡检系统，根据气体传感器罗盘（7）所测得的有毒有害气体浓度信息而确定的泄漏源方向信号，确定有毒有害气体泄漏源方向；根据电子罗盘（3）所测的实时方位信号，确定泄漏地点；根据三轴加速度计（4）的速度信号和三轴陀螺仪（5）的姿态信号，控制无人机的飞行姿态，最终使无人机准确飞行至泄漏源所在地。
气体传感器罗盘（7）最下层是罗盘底板（7-11），在其中间固定有气体传感器罗盘（7）的舱室外围（7-10），整个区域由分隔板（7-9）将其分隔成八个浓度检测舱室，舱室中放置相同的MQ-7型号的气体传感器：气体传感器一（7-1）、气体传感器二（7-2）、气体传感器三（7-3）、气体传感器四（7-4）、气体传感器五（7-5）、气体传感器六（7-6）、气体传感器七（7-7）、气体传感器八（7-8），用于检测八个对称方向的有毒有害气体云浓度数据，根据八个传感器数值的差异，判断有毒有害气体泄漏源的方向。
电子罗盘（3）用于确定无人机前进方向与北夹角，根据所测有毒有害气体泄漏源方向，无人机自主将前进方向旋转至泄漏源方向，然后前进；在前进过程中，气体传感器罗盘（7）仍然工作，实时更新泄漏源位置信息，当电子罗盘（3）发现前进方向有偏差时，将向主控制器（2）发出信息，主控制器（2）通过点击驱动模块（6）对各个电机进行调整，直至最终到达泄漏源地点。
监控中心接收WIFI无线传输模块（1）发送的无人机的各个传感器所测数据，包括气体传感器一（7-1）、气体传感器二（7-2）、气体传感器三（7-3）、气体传感器四（7-4）气体传感器五（7-5）、气体传感器六（7-6）、气体传感器七（7-7）、气体传感器八（7-8）的实时浓度数据，摄像头模块（8）传输的图像信息，电子罗盘（3）的实时方位数据和位置信息，三轴加速度计（4）的实时速度数据以及三轴陀螺仪（5）的实时姿态数据，从而使监控控中心人员能够及时了解到无人机所处状态，泄漏源位置以及泄漏源周边的环境，WIFI无线传输模块（1）也能将监控中心的信息传输至无人机使得工作人员可以对无人机进行远程手动操作，控制其对某一特定地点进行检测。
Claims (5)
1.一种基于无人机的有毒有害气体泄漏源巡检系统，其特征在于：包括电机驱动模块（6）、电子罗盘（3）、三轴加速度计（4）、三轴陀螺仪（5）、气体传感器罗盘（7）、WIFI无线传输模块（1）、主控制器（2）、摄像头模块（8）和监控中心；WIFI无线传输模块（1）将各个传感器监测的数据及图像信息发送到监控中心进行显示；气体传感器罗盘（7）所测得的模拟值由主控制器（2）的ADC模块进行转换；摄像头模块（8）用于传输实时图像信息；电子罗盘（3）、三轴加速度计（4）、三轴陀螺仪（5）通过I2C接口与主控制器（2）进行通信，主控制器根据所获信息向电机驱动模块（6）发出指令，控制电机转速，进而控制无人机的飞行姿态与飞行方向。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的有毒有害气体泄漏源巡检系统，其特征在于：所述气体传感器罗盘（7）包括MQ-7型号的气体传感器一（7-1）、气体传感器二（7-2）、气体传感器三（7-3）、气体传感器四（7-4）、气体传感器五（7-5）、气体传感器六（7-6）、气体传感器七（7-7）、气体传感器八（7-8）。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的有毒有害气体泄漏源巡检系统，其特征在于：所述三轴加速度计（4）选用MPU6050，所述三轴陀螺仪（5）选用P1-GYRO。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的有毒有害气体泄漏源巡检系统，其特征在于：所述主控制器（2）选用STM32F103ZET6。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的有毒有害气体泄漏源巡检系统，其特征在于：所述电子罗盘（3）选用Pixhawk的PX-GPS。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111024313A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-04-17 | 北京众蓝科技有限公司 | 一种主动搜索定位化学气体泄漏点的方法和设备 |
| CN112083129A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-15 | 上海交通大学 | 一种用于环境监测的无人机机载传感器装置 |
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