一种电缆隧道的智能巡检无人机系统技术方案

本发明专利技术提供一种电缆隧道的智能巡检无人机系统，包括：电子电路模块、多旋翼无人机、探测传感器模块；电子电路模块包括电子电路、ARM、存储器和控制程序；探测传感器模块包括湿度传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、激光器、图像传感器、温度传感器和超声波传感器；多旋翼无人机包括传感器固定支架、多旋翼和电子电路固定位置。开展电缆隧道无人机巡检作业，定位故障位置，可以减少电缆灾害的发生，确保电能的可靠输出，避免操作人员伤害，而且有利于提高输电网络安全监测的自动化程度，促进智能电网建设。

【技术实现步骤摘要】
一种电缆隧道的智能巡检无人机系统
本专利技术涉及多旋翼无人机技术和电缆隧道巡检技术，具体涉及一种电缆隧道的智能巡检无人机系统。
技术介绍
随着城市现代化建设的需求，以及电力技术的发展，电缆的架空铺设在城市的应用中越来越受到局限。我国大型城市的地下配电网络已经趋于完善，由于电缆隧道中环境复杂，电缆也时常因自然老化、腐蚀或小动物的噬咬而引起隧道火灾。目前，电缆隧道巡检主要以人工为主，辅助机器人实现，由于电缆工作过程中会产生大量热量，电缆防护层在高温释放出大量有害气体；电缆隧道受到环境影响会发生渗水现象。电缆隧道的高温和渗水对巡检人员的安全和健康有危害。开展电缆隧道无人机巡检作业，对隧道中环境进行巡检，定位故障位置，可以减少电缆灾害的发生，确保电能的可靠输出，避免操作人员伤害，而且有利于提高输电网络安全监测的自动化程度，促进智能电网建设。
技术实现思路
本专利技术提供一种电缆隧道的智能巡检无人机系统，对电缆隧道无人巡检作业，对隧道中环境进行巡检，定位故障位置，可以减少电缆灾害的发生，确保电能的可靠输出，避免操作人员伤害，而且有利于提高输电网络安全监测的自动化程度，促进智能电网建设。一种电缆隧道的智能巡检无人机系统，包括：电子电路模块、多旋翼无人机、探测传感器模块；电子电路模块包括电子电路、ARM、存储器和控制程序；探测传感器模块包括湿度传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、激光器、图像传感器、温度传感器和超声波传感器；多旋翼无人机包括传感器固定支架、多旋翼和电子电路固定位置；所述探测传感器均设置于传感器固定支架，在多旋翼无人机的正下方、正上方、前、后、左、右设置有传感器固定支架；多旋翼无人机的旋翼的正上方、正下方均设置有超声波传感器，形成超声波测距阵列，探测多旋翼无人机所在空间的障碍距离；多旋翼无人机的正前方安装激光器，用于无人机前方障碍物距离探测，检测无人机前进方向障碍的精确距离；多旋翼无人机的飞行平面安装四路图像传感器，正上方、正下方安装两路图像传感器，构成空间立体图像获取阵列，用于巡检的图像数据采集，通过图像阵列一次获取多旋翼无人机飞行路径上的所有视角图像；加速度传感器、陀螺仪传感器设置于多旋翼无人机的中心，用于实时测量多旋翼无人机的运动轨迹，利用运动轨迹的高冗余特性解算飞行路径；湿度传感器设置于多旋翼无人机的中心，用于探测多旋翼无人机所在环境的湿度探测，检测隧道中空气的含水量；温度传感器设置于多旋翼无人机的中心，用于探测多旋翼无人机所在位置的温度，检测隧道中空气的温度；电子电路固定位置位设置于多旋翼无人机的中心位置，并固定电子电路模块；电子电路模块控制多旋翼无人机飞行；电子电路用于多旋翼无人机飞行控制信号输出，探测传感器的信号采集；控制程序用于多旋翼控制、探测传感器信号处理、无人机运动路径规划；所有的数据都存储在电子电路模块的存储器中，ARM完成数据的分析、解算，以及控制。进一步地，所述多旋翼无人机的控制包括人员指令控制和ARM自主控制。进一步地，所述多旋翼无人机系统利用超声波和激光的距离测量技术，结合超声波距离感知特性和激光距离测量的特性，构成多点探测的三维距离感知阵列，实现多旋翼无人机的运动障碍信息探测。进一步地，基于多旋翼无人机系统运动路径的测量，实现多旋翼无人机运动路径的非重复自动规划。进一步地，基于多旋翼无人机系统的运动障碍信息探测技术和多旋翼无人机系统采用集成化设计,使多旋翼无人机系统结构紧凑，实现多旋翼无人机在狭窄电缆隧道空间巡检。本专利技术与现有技术相比其有益效果是：1、本专利技术提供一种电缆隧道的智能巡检无人机系统，开展电缆隧道无人机巡检作业，对隧道中环境进行巡检，定位故障位置，可以减少电缆灾害的发生，确保电能的可靠输出，避免操作人员伤害，而且有利于提高输电网络安全监测的自动化程度，促进智能电网建设；2、本专利技术采用集约化设计结构紧凑在整体外形较小的条件下，可搭载多个探测传感器使系统实现多种功能，且采用多旋翼因而具有极佳飞行效能,实现多旋翼无人机在狭窄电缆隧道空间巡检。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为一种电缆隧道的智能巡检无人机系统的结构框图；图2为一种电缆隧道的智能巡检无人机系统实现技术路线框图；图3为一种电缆隧道的智能巡检无人机系统电缆隧道巡检信息获取示意图；图4为一种电缆隧道的智能巡检无人机系统环境空间感知过程；图5为一种电缆隧道的智能巡检无人机系统电缆隧道巡检路径自主规划示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。参照附图对本专利技术进一步详细说明：如图1所示，一种电缆隧道的智能巡检无人机系统，包括：电子电路模块、多旋翼无人机、探测传感器模块；电子电路模块包括电子电路、ARM、存储器和控制程序；探测传感器模块包括湿度传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、激光器、图像传感器、温度传感器和超声波传感器；多旋翼无人机包括传感器固定支架、多旋翼和电子电路固定位置；所述探测传感器均设置于传感器固定支架，在多旋翼无人机的正下方、正上方、前、后、左、右设置有传感器固定支架；多旋翼无人机的旋翼的正上方、正下方均设置有超声波传感器，形成超声波测距阵列，探测多旋翼无人机所在空间的障碍距离；多旋翼无人机的正前方安装激光器，用于无人机前方障碍物距离探测，检测无人机前进方向障碍的精确距离；多旋翼无人机的飞行平面安装四路图像传感器，正上方、正下方安装两路图像传感器，构成空间立体图像获取阵列，用于巡检的图像数据采集，通过图像阵列一次获取多旋翼无人机飞行路径上的所有视角图像；加速度传感器、陀螺仪传感器设置于多旋翼无人机的中心，用于实时测量多旋翼无人机的运动轨迹，利用运动轨迹的高冗余特性解算飞行路径；湿度传感器设置于多旋翼无人机的中心，用于探测多旋翼无人机所在环境的湿度探测，检测隧道中空气的含水量；温度传感器设置于多旋翼无人机的中心，用于探测多旋翼无人机所在位置的温度，检测隧道中空气的温度；电子电路固定位置位设置于多旋翼无人机的中心位置，并固定电子电路模块；电子电路模块控制多旋翼无人机飞行；电子电路用于多旋翼无人机飞行控制信号输出，探测传感器的信号采集；控制程序用于多旋翼控制、探测传感器信号处理、无人机运动路径规划；所有的数据都存储在电子电路模块的存储器中，ARM完成数据的分析、解算，以及控制。多旋翼无人机的控制包括人员指令控制和ARM自主控制。多旋翼无人机系统利用超声波和激光的距离测量技术，结合超声波距离感知特性和激光距离测量的特性，构成多点探测的三维距离感知阵列，实现多旋翼无人机的运动障碍信息探测。基于多旋翼无人机系统运动路径的测量，实现多旋翼无人机运动路径的非重复自动规划。基于多旋翼无人机系统的运动障本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电缆隧道的智能巡检无人机系统，其特征在于，包括：电子电路模块、多旋翼无人机、探测传感器模块；电子电路模块包括电子电路、ARM、存储器和控制程序；探测传感器模块包括湿度传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、激光器、图像传感器、温度传感器和超声波传感器；多旋翼无人机包括传感器固定支架、多旋翼和电子电路固定位置；所述探测传感器均设置于传感器固定支架，在多旋翼无人机的正下方、正上方、前、后、左、右设置有传感器固定支架；多旋翼无人机的旋翼的正上方、正下方均设置有超声波传感器，形成超声波测距阵列，探测多旋翼无人机所在空间的障碍距离；多旋翼无人机的正前方安装激光器，用于无人机前方障碍物距离探测，检测无人机前进方向障碍的精确距离；多旋翼无人机的飞行平面安装四路图像传感器，正上方、正下方安装两路图像传感器，构成空间立体图像获取阵列，用于巡检的图像数据采集，通过图像阵列一次获取多旋翼无人机飞行路径上的所有视角图像；加速度传感器、陀螺仪传感器设置于多旋翼无人机的中心，用于实时测量多旋翼无人机的运动轨迹，利用运动轨迹的高冗余特性解算飞行路径；湿度传感器设置于多旋翼无人机的中心，用于探测多旋翼无人机所在环境的湿度探测，检测隧道中空气的含水量；温度传感器设置于多旋翼无人机的中心，用于探测多旋翼无人机所在位置的温度，检测隧道中空气的温度；电子电路固定位置位设置于多旋翼无人机的中心位置，并固定电子电路模块；电子电路模块控制多旋翼无人机飞行；电子电路用于多旋翼无人机飞行控制信号输出，探测传感器的信号采集；控制程序用于多旋翼控制、探测传感器信号处理、无人机运动路径规划；所有的数据都存储在电子电路模块的存储器中，ARM完成数据的分析、解算，以及控制。...

【技术特征摘要】
1.一种电缆隧道的智能巡检无人机系统，其特征在于，包括：电子电路模块、多旋翼无人机、探测传感器模块；电子电路模块包括电子电路、ARM、存储器和控制程序；探测传感器模块包括湿度传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、激光器、图像传感器、温度传感器和超声波传感器；多旋翼无人机包括传感器固定支架、多旋翼和电子电路固定位置；所述探测传感器均设置于传感器固定支架，在多旋翼无人机的正下方、正上方、前、后、左、右设置有传感器固定支架；多旋翼无人机的旋翼的正上方、正下方均设置有超声波传感器，形成超声波测距阵列，探测多旋翼无人机所在空间的障碍距离；多旋翼无人机的正前方安装激光器，用于无人机前方障碍物距离探测，检测无人机前进方向障碍的精确距离；多旋翼无人机的飞行平面安装四路图像传感器，正上方、正下方安装两路图像传感器，构成空间立体图像获取阵列，用于巡检的图像数据采集，通过图像阵列一次获取多旋翼无人机飞行路径上的所有视角图像；加速度传感器、陀螺仪传感器设置于多旋翼无人机的中心，用于实时测量多旋翼无人机的运动轨迹，利用运动轨迹的高冗余特性解算飞行路径；湿度传感器设置于多旋翼无人机的中心，用于探测多旋翼无人机所在环境的湿度探测，检测隧道中空气的含水量；温度传感器设置于多旋翼无人机的中心，用于探测多...

【专利技术属性】
技术研发人员：李沅，李凯，赵冬娥，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14