燃气泄漏无人智能激光巡检系统
技术领域
本发明涉及可燃气检测技术领域，具体指一种由地面无人巡航器搭载激光吸收光谱系统的燃气泄漏巡检系统，属智能传感技术领域。
背景技术
燃气是优质的燃料和化工原料，在生产、生活过程中，燃气更多地被用作燃料使用，其燃烧完全，单位发热量大，燃烧后产物对环境影响小。大范围燃气普及情况下，由于管道的老化、地质结构变化等因素，燃气管道泄漏事故频频发生。而且，据可靠统计，燃气在管道运输过程中的泄漏量会占到运输总量的10%。燃气管道出现泄漏，不但会对人们的生命财产安全构成威胁，还会造成环境污染，所以开展燃气管路泄漏及其智能装备的研发非常必要。
目前，燃气管道泄漏检测和定位主要有以下检测方法：加臭法、红外激光检漏检测法、压力法和流量法。这些检测方法多个检测环节需要大量人力，检测效率低，并且环境的变化对检测结果影响大。因此，以上这些主要依靠人工与检测器械结合的燃气泄漏检测方法在实际操作过程中会存在以下几个问题：
1. 燃气管路错综复杂，容易存在漏检系统难以涉足的巡检盲点，难以被觉察；
2. 目前燃气泄漏检测的灵敏度尚不能完全满足现场大范围快速泄漏检测的需要；
3. 多数现有漏检系统需要工作人员参与现场辅助操作，智能化程度有待提高。
发明内容
本发明针对现有技术问题，提供了一种由地面无人小车搭载六轴机械臂协同激光吸收光谱技术的燃气泄漏巡检系统，它包括：巡航小车、六轴机械臂、激光吸收光谱智能传感单元、数据远传模块和云端控制中心。
所述的六轴机械臂的固定端设置在巡航小车上，巡航小车的移动端设置有激光吸收光谱智能传感单元，所述巡航小车与六轴机械臂通过数据融合和空间数据解耦获得激光吸收光谱智能传感单元的精确定位及其姿态重构。
所述的激光吸收光谱智能传感单元获得激光吸收光谱信号，用于判断燃气泄漏与否，并通过数据远传模块将监测点的空间信息和泄漏量传至云端控制中心。
进一步说，所述的云端控制中心根据泄漏数据对巡航小车的状态进行实时调整，所述的巡航小车状态分为动态快速巡检状态和静态泄漏点精确定位状态。
进一步说，所述的六轴机械臂上搭载有处理模块以及与处理模块连接的存储模块、定位模块和所述的数据远传模块；
所述的存储模块储存云端控制中心发送的操作指令，通过处理模块读取后，进行存储；
所述的定位模块用于对六轴机械臂进行定位，将定位数据发送至处理模块，从而确定所述的激光吸收光谱智能传感单元的具体位置；
所述的处理模块通过数据远传模块与云端控制中心连接，用于云端控制中心传输控制信息至六轴机械臂，同时发送检测数据给云端控制中心。
进一步说，所述的激光吸收光谱智能传感单元的激光波长可根据燃气光谱特性进行调整。
进一步说，所述的巡航小车搭载陀螺仪、加速度传感器和速度传感器，用于定位信息采集；巡航小车根据场站管路布置通过云端控制中心或者现场进行轨道预设，并可通过云端控制中心进行路径优化。
进一步说，所述的云端控制中心通过声光报警器、自动发邮件或短信方式对可疑泄漏点的泄漏量和位置进行预警；
进一步，燃气泄漏无人智能激光巡检系统还搭载有可充电锂电池或其它电池、太阳能板和自动循迹充电方式进行续航。
进一步说，所述的泄漏量在发送云端控制中心之前经过了PAA降维处理算法。
本发明的有益效果是：
本发明是全空间全天候无人巡检系统，具有极高的安全性；
本发明可以实现高精度定位和复杂现场空间的实时燃气漏检，最大限度减少监测盲点；
本发明检测精度高，响应快，系统集成度高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明巡检小车的结构示意图；
图3为本发明六轴机械臂的结构示意图。
具体实施方式
下文将结合附图对本发明作进一步的解释。此处仅作为对发明的解释，而非对发明的限定。此外，附图仅是为了解释发明，而非发明的全部。
如图1所示。本发明具体包括巡航小车6、六轴机械臂4、激光吸收光谱智能传感单元3和云端控制中心1。巡航小车与六轴机械臂通过数据融合和空间数据解耦获得智能传感单元的精确定位及其姿态重构；智能传感单元获得的激光吸收光谱信号，判断泄漏与否，并通过数据远传模块44将监测点的空间信息和泄漏量传至云端控制中心，其中泄漏量数据通过数据降维PAA算法结合符号累积逼近（SAX）新型数据离散技术将之传至云端控制中心；巡航小车根据需要进行动态快速巡检和静态泄漏点精确定位，由控制中心根据泄漏数据进行实时调整；由云端控制中心结合巡航小车和六轴机械臂的定位信息实时操控激光吸收光谱智能传感单元3的检测状态和数据存储。其中所述的燃气可以为甲烷、乙烷、天然气、石油气和氢气等可燃气体；所述的巡航小车、六轴机械臂、智能传感单元、云端控制中心相互之间可以通过数据交互模块进行实时数据通讯；所述的激光吸收光谱智能传感单元激光波长根据燃气光谱特性进行调整；所述的符号累积逼近(SAX)是一种新型的数据离散化技术，能够有效地对数据进行压缩同时又不损失重要信息。所述的PAA降维处理算法能够有效的压缩燃气管路泄漏数据，将原有管路泄漏信息的数据长度分段降维表示，较精确的反映原始燃气管路泄漏信息，提高数据处理速度。
如附图2所示，所述的巡航小车6搭载陀螺仪61、加速度传感器62、速度传感器63等传感层进行定位信息采集，根据场站管路布置可以通过云端控制中心或者现场进行轨道预设，并可通过云端控制中心数据进行路径优化；六轴机械臂与巡航小车之间的定位信息通过微型下位机5进行高速实时预处理。
如附图3所示，所述的六轴机械臂4包括处理模块41以及与处理模块连接的存储模块42、定位模块43、数据远传模块44。存储模块可以储存云端控制中心1发送的操作指令，通过处理模块读取后，进行存储，例如激光吸收光谱智能传感单元探测到的监测点的空间信息和泄漏量；定位模块可以用于对六轴机械臂进行定位，将定位数据发送至处理模块；激光吸收光谱智能传感单元将检测数据传输到处理模块；处理模块与云端控制中心连接，用于云端控制中心传输控制信息至六轴机械臂处理模块。
所述的云端控制中心通过无线技术与六轴机械臂的数据远传模块实时交互，用于发送运行指令给巡航小车与六轴机械臂，控制巡航小车巡检轨迹以及六轴机械臂的检测信息。云端控制中心可以通过声光报警器、自动发邮件、短信等方式对可疑泄漏点的泄漏量和位置进行预警。
所述的燃气泄露检测系统可做到快速巡检与精准检测相结合。
所述的六轴机械臂携带的定位模块可以准确地分析出六轴机械臂的探测位置的具体三维数据，很大程度的提高了检测位置的准确性。
所述的六轴机械臂运行轨迹是根据燃气管道现场具体情况，再由工作人员预设好的，加上六轴机械臂的高适应性，可以对微小的泄漏点进行全方位的细致检测。
综上，本发明提供了一种由地面无人巡航器协同激光吸收光谱技术的燃气泄漏巡检系统，可以在无人现场参与的情况下，实现燃气场站内管路的全空间快速巡检，及时发现可能存在的可疑泄漏点，并进行精确定位、数据远传和在线预警。
以上仅为对本发明的附图说明与实施例解释以及原理的说明。本领域相关人员应当理解，本发明的设计范围并不局限于上述的说明。
