[實用新型]一種基于北斗導航的熱力管網無人機智能巡檢系統

有效

• 申請號: 201620677270.0
• 申請日: 2016-06-27
• 公開（公告）號: CN206348665U
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 萬宇瑤;陳星宇;王秋穎
• 申請（專利權）人: 萬宇瑤;王秋穎
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05D1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種無人機應用領域，尤其涉及一種熱力管網無人機智能巡檢系統。

背景技術

隨著國家“節能減排”政策和大氣污染防治行動的推進，分散的高污染小鍋爐、小熱電逐步由超凈排放的燃煤大機組和天然氣熱電機組替代進行集中供熱。熱力管網覆蓋的范圍越來越大，城市與郊區以及城市之間都建成了互聯互通熱力管網，超長距離熱力管網輸送半徑超過了30公里，有些管網處于荒郊野外、農田菜地、水網濕地等復雜地形區域，受傳統人工巡檢和常規巡檢方法所限，很難做到全覆蓋，巡檢質量與效率較低，容易發生漏檢，熱力管網發生泄漏、支架滑脫、閥門故障、保溫失效或者遭受意外碰撞等經常不能被及時發現。許多熱用戶是不能中斷的，熱力管網一旦發生故障引起供熱中斷，將對下游熱用戶產生較大的安全和經濟影響。提高熱力管網運行可靠性關鍵在于加強巡檢的質量和效率，盡早發現管網隱患和缺陷，及時采取處置措施，避免產生較大損失。

近年來，國內外民用無人機在安全性、載荷能力方面提高很快，特別是高精度、高性能、輕型化的機載探測設備的出現，以及導航定位、測控技術的進步，極大地促進了無人機智能巡檢技術的發展。目前國內無人機巡檢在電力線路、石油天然氣管線等領域的應用開展的相對比較成熟。將無人機應用于長距離輸送熱力管網巡檢是一種高效、智能、全新的熱力管網巡檢模式，高度集中了無人機、計算機、無線通訊、定位導航、地理信息、高精度探測等諸多前沿成果，代表著熱力管網巡檢數字化、智能化的發展方向。隨著無人機巡檢的應用，熱力管網巡檢的發展趨勢將由目前人巡為主逐步過渡到“機巡為主、人機協調”的模式。

熱力管網無人機巡檢主要解決位于城市遠郊、野外荒山、農田水網等復雜地形區域熱力管網的巡檢巡查。從巡檢任務要求、機載設備選型、作業成本、經濟效益等方面綜合分析，宜采用輕型電動多旋翼無人機的解決方案。由此開發一套由輕型電動八旋翼無人機，飛行控制與巡檢設備系統，無線通訊網路，遠程監控中心和智能分析診斷軟件等組成的專用于長距離熱力輸送管網的無人機智能巡檢系統。

實用新型內容

本實用新型的目的是將無人機巡檢技術應用于長距離熱力輸送管網運行維護管理領域，開發一套完全基于北斗衛星系統自主導航飛行的實用化無人機智能巡檢系統，完全代替常規人工巡檢，提升巡檢的質量和效率，同時大大提升管網安全運行管理現狀和技術水平。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：設計采用輕型電動八旋翼無人機作為飛行平臺；設計采用微型工控機、北斗接收機、飛行控制器、無線網橋、旋轉云臺、可更換智能探測設備、鋰電池模塊構成飛行控制與巡檢設備；設計采用通訊服務器、應用服務器、操作員站、智能分析診斷軟件構成遠程監控中心；設計采用無線網橋將無人機的飛行控制與巡檢設備系統和遠程監控中心連接，實現無線遠程數據通訊；設計采用手持式遙控器或平板電腦作為人工遙控終端，可由人工對無人機進行可視范圍的遙控。

所述的輕型電動八旋翼無人機，采用八旋翼結構，在結構中心安裝電機驅動與控制模塊，向外延伸對稱布置四個互成90°的一級機臂，每個一級機臂端部布置兩個互成90°的末級機臂，每個末級機臂端部各安裝一個直流電機驅動的螺旋槳。直流電機的轉速、正反轉及啟停由電機驅動與控制模塊輸出控制，設計有效飛行載荷不小于10千克，飛行速度10-20米/秒，飛行高度低于200米，抗風能力不小于3級，由大容量鋰電池模塊供電，續航時間不少于40分鐘。

所述的飛行控制與巡檢設備，集中安裝在無人機結構中心下方。采用向下懸掛形式，設置兩層機架和一部旋轉云臺，將鋰電池模塊、飛行控制器、無線網橋安裝在第一層機架上，將微型工控機、北斗接收機安裝在第二層機架上，旋轉云臺安裝在第二層機架下方，將可更換智能探測設備安裝在旋轉云臺上。

所述的微型工控機是無人機飛行控制與巡檢設備的核心，安裝有多個應用和任務管理程序，完成飛行路線規劃、自主導航飛行、自動探測、數據存儲與傳輸等綜合任務。微型工控機通過不同的接口與其它飛行控制與巡檢設備連接。

所述的北斗接收機，采用國產化、具有自主知識產權的北斗核心板卡，以接收北斗衛星系統信號為主，兼容全球衛星其他導航系統信號。北斗接收機通過RS232串行接口與微型工控機連接，將實時計算的無人機當前位置、速度、姿態等導航信息輸出到微型工控機，用于飛行的航向、速度、高度和姿態等控制。