[發明專利]一種智能噪聲識別的巡邏避障小車

在審

• 申請號: 202110424751.6
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113110461A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 李開源;鄒嫣嫣;屠金萍
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉秋芳;張宇

本發明公開了一種智能噪聲識別的巡邏避障小車，涉及噪聲信號領域，包括小車車體部件、電控部件和外部配件。小車車體部件包括小車運動模塊和電源模塊；電控部件包括直流電機驅動模塊、核心控制器模塊和電控電源模塊；外部配件包括麥克風陣列模塊、位姿獲取模塊、語音識別模塊、超聲波模塊、無線通信模塊、終端控制模塊。通過麥克風陣列模塊采集環境中的音頻信號，核心控制器模塊對其進行處理，位姿獲取模塊獲取小車姿態，并發送控制信號控制小車運動，通過語音識別模塊判斷工作人員發出的運動指令，實現小車對指定管道位置區間進行噪聲識別巡邏的功能，通過超聲波模塊檢測小車運行過程中前方有無障礙物，實現小車自主避障功能。

技術領域

本發明屬于噪聲信號領域，更具體地，涉及一種智能噪聲識別的巡邏避障小車。

背景技術

近年來，隨著我國管道運輸行業的快速發展，管道泄漏事故層出不窮。在管道運輸中，常常由于管道的老化銹蝕、惡劣的地理環境和氣候變化以及人為損壞等原因發生泄漏。一旦管道發生泄露，不僅會造成能源浪費和環境污染，還可能引發火災和爆炸，甚至造成人員傷亡。我國每年因管道泄漏造成的經濟損失可達上百億元，造成的損失不容小覷。因此，對管道建立健康監測(評估、檢查、維修、維護)系統，實現對管道泄漏位置的實時檢測是管道安全管理的關鍵。

目前管道泄漏檢測方法主要分為直接檢測法和間接檢測法：(1)直接檢測法多采用人工分段巡檢的辦法，主要是有經驗的工作人員利用檢測儀器通過巡邏的方式對管道進行泄漏檢測和定位。這類方法具有定位精確度高和誤報率低的優點，但人力成本較高且效率較低，不能滿足日常管道安全管理的需求；(2)間接檢測法多采用聲波檢漏的原理，當管道發生泄漏時，管道中的流體通過泄漏點外泄時會發出噪聲，該噪聲將沿著管道向兩端傳播，聲波強度隨傳播距離增長而逐漸衰減。在輸送管道上安裝聲波傳感器捕捉噪聲信號，通過對噪聲信號進行分析處理，判斷管道是否發生泄漏并確定泄漏點的位置。由于受到噪聲傳播距離的限制，若要對長距離的輸送管道進行泄漏檢測，則需按一定間隔安裝大量聲波傳感器。安裝的聲波傳感器越多，管道泄漏檢測的準確性越高，但相應的設備成本也越高。在工程運用中，亟需一種可實施性強，成本低，噪聲識別準確率高，定位響應迅速，定位精度高，運動及檢測范圍不受時間和環境限制的方法。

發明內容

針對現有技術的不足和現實需求，本發明提出了一種智能噪聲識別的巡邏避障小車的方案，小車可以對各種復雜環境下運輸管道進行巡檢，具有可實施性強，成本低，噪聲識別準確率高，定位響應迅速，定位精度高，運動及檢測范圍不受時間和環境限制等優點。

為實現上述目的，本發明提供了一種智能噪聲識別的巡邏避障小車，包括：小車車體部件、車體上設有的電控部件和外部配件；

所述小車車體部件包括小車運動模塊和電源模塊；所述電控部件包括直流電機驅動模塊、核心控制器模塊和電控電源模塊；所述外部配件包括麥克風陣列模塊、位姿獲取模塊、語音識別模塊、超聲波模塊、無線通信模塊及終端控制模塊；

所述小車運動模塊用于控制小車的運動軌跡和方向；所述電源模塊用于向所述直流電機驅動模塊供電，所述直流電機驅動模塊采用導線連接小車運動模塊中的電機，所述核心控制器模塊連接所述麥克風陣列模塊、所述位姿獲取模塊、所述語音識別模塊、所述超聲波模塊和所述直流電機驅動模塊，所述核心控制器模塊和所述終端控制模塊通過所述無線通信模塊連接，所述麥克風陣列模塊采集環境中的音頻信號，由所述核心控制器模塊對所述音頻信號進行處理，所述位姿獲取模塊獲取小車姿態，并發送控制信號控制小車運動，所述語音識別模塊進行判斷工作人員發出的運動指令，實現小車對指定管道區間進行噪聲識別巡邏的功能，所述超聲波模塊檢測小車運動過程中前方有無障礙物，實現小車自主避障功能，所述電控電源模塊用于向所述核心控制器模塊供電，所述終端控制模塊用于接收小車發送的檢測信息。

在一些可選的實施方案中，所述小車運動模塊包括小車底盤、四個車輪和四個電機，車輪和電機分別位于小車底盤的四個方向，每個車輪分別連接相應的電機，各電機與所述直流電機驅動模塊通過電性連接，組成全輪驅動的小車運動模塊。