CN209372814U - 一种基于无人机的化工区环境检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于无人机的化工区环境检测系统，所述系统包括无人机、云台和检测装置；所述无人机包括机身和设置于所述机身内的机载控制平台，所述机载控制平台分别和所述检测装置及所述云台相连接；所述云台固定在所述机身的上表面和下表面，所述检测装置搭载在所述云台上。通过将检测装置搭载在固定在所述无人机的云台上，来对化工区的空气质量进行检测或者对化工区的情况进行监控，可有效规避传统人工巡检和维修行动中存在的短板。进一步地，由于所述检测装置搭载在所述云台上，可通过对所述云台在机身上的固定位置进行选择以及使所述云台相对所述机身旋转，故而使得所述检测装置可以不同视角来进行数据采集。

Description

一种基于无人机的化工区环境检测系统

技术领域

本实用新型涉及环境检测技术领域，特别涉及一种基于无人机的化工区环境检测系统。

背景技术

现有的化工区环境监测及隐患排查存在一些问题，具体包括以下几个方面：

1、安全隐患排查方面。目前，为了提高日常生产的安全性，化工厂内会在重要部位安装监控和监测仪表，通过岗位控制台，远程实现对化工设备运行情况的监测与调节。但是，控制台的相关监控参数无法准确反映设备运行真实情况(例如管道局部泄露等)，造成了安全隐患，这就需要安排岗位人员通过定期巡回检查来进行弥补。在目前大力推进“供给侧改革”的形势下，这样无疑提高了人力资源成本，同时也存在岗位人员在巡检过程中发生安全事故的隐忧。对于长线路公用管道，没有太多的监测设备，单纯靠人力进行巡回检查，耗时长，效率低下，在夜间及复杂天气条件下，也无法及时发现隐患，及时处理。

2、设备维修方面。化工企业存在许多高塔设备及高空管道，当这些设备和管道发生损坏时，岗位人员是无法从控制台上准确的找到损坏地点的，而要派人近距离探查，确定位置，必然存在高空坠落、中毒、爆炸等安全风险。由此事例可看出，依靠人力去探查设备存在问题，安全风是巨大的。此外，还存在检查效率低、灵活度差等问题。

3、化工安全事故源探测方面。在化工安全事故发生的初期，现场复杂，火灾、爆炸不断，有毒有害气体弥漫，依靠救援人员进入现场查找事故源，危险性是非常高的，极易出现人员伤亡。在2015年“8·12天津滨海新区爆炸事故”中，牺牲公安消防人员24人，天津港消防人员75人，民警11人，其中大多就是因为在没有准备的情况下进入事故现场时遇到了次生灾害。所以，利用安全可靠的监测设备来替代人力搜寻，是非常有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于无人机的化工区环境检测系统，以解决化工区环境监测及隐患排查困难的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于无人机的化工区环境检测系统，所述系统包括：无人机、云台和检测装置；

所述无人机包括机身和设置于所述机身内的机载控制平台，所述机载控制平台和所述检测装置相连接；

所述云台固定在所述机身的上表面或下表面，所述检测装置搭载在所述云台上。

可选的，在所述的基于无人机的化工区环境检测系统中，所述检测装置包括高清摄像头、红外成像仪和/或空气质量检测仪。

可选的，在所述的基于无人机的化工区环境检测系统中，所述云台为三轴云台，所述检测装置随所述三轴云台相对所述机身做垂直旋转、水平旋转和滚转旋转。

可选的，在所述的基于无人机的化工区环境检测系统中，所述系统还包括飞行控制器和通信装置，所述飞行控制器和所述通信装置固定在所述机身上且分别和所述机载控制平台相连。

可选的，在所述的基于无人机的化工区环境检测系统中，所述系统还包括GPS传感器和避障传感器，所述GPS传感器和所述避障传感器外挂在所述飞行控制器上且分别和所述飞行控制器相连。

可选的，在所述的基于无人机的化工区环境检测系统中，所述避障传感器为红外传感器、超声波测距仪、毫米波雷达或激光测距仪。

可选的，在所述的基于无人机的化工区环境检测系统中，所述系统还包括地面处理工作站，所述地面处理工作站与所述通信装置远程无线连接。

可选的，在所述的基于无人机的化工区环境检测系统中，所述地面处理工作站包括计算机和无人机遥控装置，所述计算机和无人机遥控装置分别和所述通信装置远程无线连接。

可选的，在所述的基于无人机的化工区环境检测系统中，所述机身为多旋翼架构。

可选的，在所述的基于无人机的化工区环境检测系统中，所述机身为六旋翼架构。

在本实用新型提供的基于无人机的化工区环境检测系统中，所述系统包括无人机、云台和检测装置；所述无人机包括机身和设置于所述机身内的机载控制平台，所述机载控制平台分别和所述检测装置及所述云台相连接；所述云台固定在所述机身的上表面或下表面，所述检测装置搭载在所述云台上。通过将检测装置搭载在固定在所述无人机的云台上，来对化工区的空气质量进行检测或者对化工区的情况进行监控，可有效规避传统人工巡检和维修行动中存在的短板，避免了人员高空作业，可确保操作工人的自身安全，提高安全系数，降低了二次事故的发生频率，且与人工巡查相比，具有巡查速度快、工作效率高、不受地形影响以及应急瞬速的特点。

进一步的，由于所述检测装置搭载在所述云台上，可通过对所述云台在机身上的固定位置进行选择以及使所述云台相对所述机身旋转，故而使得所述检测装置可以不同视角来进行数据采集。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基于无人机的化工区环境检测系统的框结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的基于无人机的化工区环境检测系统的另一框结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的基于无人机的化工区环境检测系统作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

图1所示为本实施例的基于无人机的化工区环境检测系统的框结构示意图。在本实施例中，所述系统包括：无人机1、云台2和检测装置3；所述无人机1包括机身11和设置于所述机身11内的机载控制平台12，所述机载控制平台12和所述检测装置3相连接；所述云台2固定在所述机身11的上表面或下表面，所述检测装置3搭载在所述云台2上；

具体的，所述机载控制平台12可为电脑树莓派，电脑树莓派作为一个成本低且具有高性能的计算平台，可以实现图像识别、机器学习、实时路径规划等功能，且具有体积小轻便等特点，故可设置在无人机1机身11内，通过数据线和所述检测装置3相连接，由此，所述检测装置3采集的数据可传递给所述机载控制平台12，通过所述机载控制平台12对数据进行处理。其中，所述检测装置3为任何可用于对化工区的环境进行探查或对有害气体进行检测的装置，例如，可为高清摄像头、红外成像仪和/或空气质量检测仪，通过高清摄像头或红外成像仪来探测化工区的发热情况和故障位置，通过空气质量检测仪对化工区的有害气体进行探测以避免人员接近化工区发生中毒。实际应用时，可根据具体情况进行检测装置的选择，例如，在发生火灾的场景下，可在云台上搭载高清摄像头或红外成像仪以对火势大小和起火位置进行探查，而在发生有毒气体泄漏的场景下，可在云台上搭载空气质量检测仪，以对泄漏气体的成份或浓度进行检测，而在比较复杂的场景下，可交替使用高清摄像头、红外成像仪和空气质量检测仪以检测不同的对象。

由此可知，本实施例提供的基于无人机的化工区环境检测系统，通过将检测装置3搭载在固定在所述无人机1的云台2上来对化工区的空气质量进行检测或者对化工区的情况进行监控，可有效规避传统人工巡检和维修行动中存在的短板，避免了人员高空作业，可确保操作工人的自身安全，提高安全系数，降低了二次事故的发生频率，且与人工巡查相比，具有巡查速度快、工作效率高、不受地形影响以及应急瞬速的特点。

进一步的，基于所述云台2本身具有一定旋转自由度的特点，将所述检测装置3搭载在所述云台2上，使得所述检测装置3可通过所述云台2相对所述机身11旋转，而且所述云台2在所述机身11上的固定位置可根据实际需要进行调整，例如需要检测化工区上方的情况时，所述云台2可固定在所述机身11的下表面，而需要检测化工区内部的情况，所述云台2可固定在所述机身11的上表面，所述无人机1飞行到化人区的内部，从下往上对内部的整体情况或对从上往下拍摄不到的死角位置进行拍摄，从而使得所述检测装置3可以不同视角来进行数据采集。进一步优选的，所述云台2为三轴云台2，所述检测装置3可随所述三轴云台2相对所述机身11做垂直旋转、水平旋转和滚转旋转，如此，一方面可使得所述检测装置3的采集视角尽可能大，另一方面可使得当所述检测装置3采用高清摄像头或红外成像仪时拍摄的画面更为清晰稳定。

另外，请参考图2，本实施例中，所述系统还包括飞行控制器4、通信装置5和地面处理工作站6，所述飞行控制器4和所述通信装置5固定在所述机身11上且分别和所述机载控制平台12相连，所述地面处理工作站6与所述通信装置5远程无线连接。具体的，所述地面处理工作站6包括计算机61和无人机遥控装置62，所述无人机遥控装置62通过所述通信装置5将遥控信息传输给所述机载控制平台12，所述机载控制平台12向所述飞行控制器4发出控制指令以控制所述无人机1的飞行，飞行过程中，所述机载控制平台12实时从所述飞行控制器4中读取无人机1飞行时的方向、速度、加速度、位置、高度等信息，并通过所述通信装置5传输至所述计算机61，所述无人机遥控装置62基于所述计算机61接收的数据调整所述无人机1的飞行状态。同时，所述计算机61实时接收经所述检测装置3采集并经所述机载控制平台12处理后的数据，通过对高清摄像头或红外成像仪拍摄的图片进行比对或对空气质量检测仪测得的数据进行分析以达到检测的目的。

其中，所述飞行控制器4可为Pixhawk飞行控制器4，Pixhawk飞行控制器4内置3轴数字16位陀螺仪、电子罗盘和高度传感器，能够对飞行器的运动状态、飞行方向、速度和加速度等数据进行测量，这些数据对于飞行操控相当重要，集成在飞行控制器4之中能够增加集成度，降低数据传输延迟和发生错误的几率，可以使无人机1实现飞行增稳的功能。Pixhawk飞行控制器4具有开源性可以自由的搭载不同的传感器模块，通过不同的程序和算法，实现不同的功能。

本实施例中，所述飞行控制器4搭载的传感器包括GPS传感器7和避障传感器8，具体的，所述GPS传感器7和所述避障传感器8外挂在所述飞行控制器4上且分别和所述飞行控制器4相连，例如，通过串口和所述飞行控制器4相连。所述GPS传感器7用于对所述无人机1进行定位，所述避障传感器8为红外传感器、超声波测距仪、毫米波雷达或激光测距仪，用于实现自主避障。

另外，本实施例中，所述无人机1的机身11采用多旋翼架构，且优选为六旋翼架构，以使得所述无人机1当遇到较强外力干扰或者部分旋翼受扰动时能表现出较好的稳定性和跟踪性。

综上所述，本实用新型提供的基于无人机的化工区环境检测系统解决了化工区环境监测及隐患排查困难的问题。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于无人机的化工区环境检测系统，其特征在于，所述系统包括：无人机、云台和检测装置；

所述无人机包括机身和设置于所述机身内的机载控制平台，所述机载控制平台和所述检测装置相连接；

所述云台固定在所述机身的上表面或下表面，所述检测装置搭载在所述云台上。

2.如权利要求1所述的基于无人机的化工区环境检测系统，其特征在于，所述检测装置包括高清摄像头、红外成像仪和/或空气质量检测仪。

3.如权利要求1所述的基于无人机的化工区环境检测系统，其特征在于，所述云台为三轴云台，所述检测装置随所述三轴云台相对所述机身做垂直旋转、水平旋转和滚转旋转。

4.如权利要求1所述的基于无人机的化工区环境检测系统，其特征在于，所述系统还包括飞行控制器和通信装置，所述飞行控制器和所述通信装置固定在所述机身上且分别和所述机载控制平台相连。

5.如权利要求4所述的基于无人机的化工区环境检测系统，其特征在于，所述系统还包括GPS传感器和避障传感器，所述GPS传感器和所述避障传感器外挂在所述飞行控制器上且分别和所述飞行控制器相连。

6.如权利要求5所述的基于无人机的化工区环境检测系统，其特征在于，所述避障传感器为红外传感器、超声波测距仪、毫米波雷达或激光测距仪。

7.如权利要求4所述的基于无人机的化工区环境检测系统，其特征在于，所述系统还包括地面处理工作站，所述地面处理工作站与所述通信装置远程无线连接。

8.如权利要求7所述的基于无人机的化工区环境检测系统，其特征在于，所述地面处理工作站包括计算机和无人机遥控装置，所述计算机和无人机遥控装置分别和所述通信装置远程无线连接。

9.如权利要求1所述的基于无人机的化工区环境检测系统，其特征在于，所述机身为多旋翼架构。

10.如权利要求1所述的基于无人机的化工区环境检测系统，其特征在于，所述机身为六旋翼架构。