一种天然气管道小泄漏巡检系统技术方案

一种天然气管道小泄漏巡检系统，包括：具备自动驾驶系统和GPS模块且沿天然气管道巡检飞行的无人飞行器；设置在飞行器上的激光泄漏检测器；通过无线通讯方式接收所述激光泄漏检测器的检测数据的地面数据处理系统；在所述飞行器上设置有激光雷达扫描仪和数据处理单元，激光雷达扫描仪，用于扫描地面获取天然气管道轨迹、并传输给数据处理单元；数据处理单元，用于接收GPS模块实时获取的地理位置信息和所述激光雷达扫描仪传输的管道轨迹，形成天然气管道轨迹数据，以管道中心线为基准实时规划航迹、并反馈规划航迹给飞行器的自动驾驶系统。通过激光雷达扫描并获得管道轨迹以提供航线的规划，提高脉冲激光对天然气泄漏巡检的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气管道小泄漏巡检系统
本技术涉及天然气巡检技术，尤其与一种天然气管道小泄漏巡检系统相关。
技术介绍
天然气是国民生活的重要能量来源，它通过管道被运输到全国各地，天然气管道日常巡检工作对于保证天然气在运输途中的安全具有重要意义。传统的人工巡检方式依赖巡检员通过实地勘察实现对天然气管道的检测，工作量大，检测数据不便记录统计；一些公司采用无人机搭载激光检测甲烷泄漏装置进行天然气泄漏检测，但存在以下一些问题：1）由于是高空检测作业，GPS导航精度不能满足要求；2）获取管道沿线时采用传统的视频摄像，成本高且容易受天气的影响；3）无法完成天然气管道小泄漏的精确检测，影响着对于维护人员的调度指挥。因此开发一款飞行作业、具备高时效性、低成本的天然气管道综合巡检系统，对于提高天然气管道巡检效率是非常必要的。
技术实现思路
本技术提出一种天然气管道小泄漏巡检系统，以解决上述现有问题，通过激光雷达扫描并获得管道轨迹以提供航线的规划，提高脉冲激光对天然气泄漏巡检的精度。本技术采用以下技术：一种天然气管道小泄漏巡检系统，包括：具备自动驾驶系统和GPS模块且沿天然气管道巡检线路飞行的无人飞行器；设置在所述飞行器上的激光泄漏检测器；通过无线通讯方式接收所述激光泄漏检测器的检测数据的地面数据处理系统；其特征在于：在所述飞行器上设置有激光雷达扫描仪和数据处理单元，其中，所述激光雷达扫描仪，用于扫描地面获取天然气管道轨迹、并传输给数据处理单元102；所述数据处理单元，用于接收所述GPS模块实时获取的GPS地理位置信息和所述激光雷达扫描仪传输的管道轨迹，形成天然气管道轨迹数据，并根据轨迹数据以管道中心线为基准、中心线两侧一定距离为轨迹边线实时规划航迹，并反馈规划航迹给飞行器的自动驾驶系统；所述激光泄漏检测器为脉冲激光天然气泄漏巡检子系统，包括脉冲激光发生器、以及与其匹配的信号采集器，其中，所述脉冲激光发生器，用于发出检测泄漏气体云的激光信号；所述信号采集器，用于采集作用于泄漏气体云后被反射的激光光谱数据；所述激光光谱数据通过无线传输单元无线传输给地面数据处理系统；所述GPS模块实时获取的GPS地理位置信息还通过通过无线传输单元无线传输给地面数据处理系统。进一步：所述数据处理单元连接激光雷达扫描仪、GPS模块、自动驾驶系统；所述无线传输单元连接GPS模块和信号采集器；所述无线传输单元通过无线通讯方式连接地面数据处理系统。进一步，所述数据处理单元为DSP处理器。进一步，所述的天然气管道轨迹数据包括管道轨迹、管道基础高程信息、坐标信息。进一步，所述的规划航迹，包括经纬度和高程信息。进一步，所述自动驾驶系统，根据数据处理单元反馈的实时规划航迹调整飞行器的飞行姿态和飞行速度。进一步，所述地面数据处理系统，用于接收通过无线传输单元传输的激光光谱数据和地理位置信息，并通过激光吸收光谱分析，获得天然气管道泄漏点及泄漏气体浓度。进一步，所述地面数据处理系统，包括：数据处理终端，用于对接收到的激光光谱数据进行激光吸收光谱分析，并结合接收到的地理位置信息，获得泄漏气体浓度数据和泄漏点；地面显示端，用于将数据处理终端获得的泄漏气体浓度数据和泄漏点予以显示。本技术有益效果：1、基于激光雷达获取的精确管道轨迹、结合管道基础高程与坐标信息；并以此为基础规划脉冲激光天然气巡检航迹，确保飞行安全和检测精度；基于脉冲激光天然气小泄漏巡检系统，完成天然气小泄漏检测；2、单纯利用GPS、Googleearth提取的高程信息数据，存在近40m的误差，对于作业高度敏感的脉冲激光天然气小泄露巡检影响较大；本技术采用激光雷达扫描仪建立管线的基础数据，并以此为基础进行脉冲激光天然气小泄露巡检作业飞行，可有效保证作业效率和精度；3、激光雷达扫描仪的数据通过通信接口发送至数据处理单元，数据处理单元接收所述激光雷达扫描仪传输的管道轨迹数据，结合GPS模块获取的GPS地理位置信息，以管道中心线为基准、中心线两侧一定距离实时规划航迹、并反馈规划航迹给飞行器的自动驾驶系统，自动驾驶系统根据规划航迹控制无人飞行器的姿态、速度。附图说明图1是本技术的系统结构图。图2是本技术的脉冲激光天然气泄漏巡检子系统结构图。图3是本技术的系统作业方式示意图。图4是本技术的检测方法示意图。图5是本技术的系统工作流程图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案和具体实施方法更为清楚，结合附图实例对本申请进行进一步详细说明。如图1~2所示，一种天然气管道小泄漏巡检系统，包括：具备自动驾驶系统和GPS模块且沿天然气管道巡检线路飞行的无人飞行器100；设置在所述飞行器100上的激光泄漏检测器；通过无线通讯方式接收所述激光泄漏检测器的检测数据的地面数据处理系统200；在所述飞行器100上设置有激光雷达扫描仪104和数据处理单元102，其中，所述激光雷达扫描仪104，用于扫描地面获取天然气管道轨迹、并传输给数据处理单元102；所述数据处理单元102，用于接收所述GPS模块实时获取的GPS地理位置信息和所述激光雷达扫描仪104传输的管道轨迹，形成天然气管道轨迹数据，并根据轨迹数据以管道中心线为基准、中心线两侧一定距离为轨迹边线实时规划航迹，并反馈规划航迹给飞行器100的自动驾驶系统；所述激光泄漏检测器为脉冲激光天然气泄漏巡检子系统101，包括脉冲激光发生器105、以及与其匹配的信号采集器106，其中，所述脉冲激光发生器105，用于发出检测泄漏气体云的激光信号；所述信号采集器106，用于采集作用于泄漏气体云后被反射的激光光谱数据；所述激光光谱数据通过无线传输单元103无线传输给地面数据处理系统200；所述GPS模块实时获取的GPS地理位置信息还通过通过无线传输单元103无线传输给地面数据处理系统200。所述数据处理单元102连接激光雷达扫描仪104、GPS模块、自动驾驶系统；所述无线传输单元103连接GPS模块和信号采集器106；所述无线传输单元103通过无线通讯方式连接地面数据处理系统200。具体的，所述数据处理单元102为DSP处理器，包含有DSP芯片及附属电路。具体的，所述的天然气管道轨迹数据包括管道轨迹、管道基础高程信息、坐标信息。具体的，所述数据处理单元102根据管道轨迹、管道基础高程信息、坐标信息，以管道中心线为基准，以中心线两侧一定距离为航迹边线，实时规划航迹。具体的，所述的实时规划航迹，包括经纬度和高程信息。具体的，所述自动驾驶系统，根据数据处理单元102反馈的实时规划航迹调整飞行器100的飞行姿态和飞行速度。具体的，所述地面数据处理系统200，用于接收通过无线传输单元103传输的激光光谱数据和地理位置信息，并通过激光吸收光谱分析，获得天然气管道泄漏点及泄漏气体浓度。具体的，所述地面数据处理系统200，包括：数据处理终端201，用于对接收到的激光光谱进行激光吸收光谱分析，并结合接收到的地理位置信息，获得泄漏气体浓度数据和泄漏点；地面显示端202，用于将数据处理终端201获得的泄漏气体浓度数据和泄漏点予以显示。所述数据处理终端201与所述地面显示端202连接。如图3~5所示，依次为本技术作业方式、检测方法、作业流程：飞行器100沿管道巡检飞行，激光雷达扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气管道小泄漏巡检系统，包括：具备自动驾驶系统和GPS模块且沿天然气管道巡检线路飞行的无人飞行器（100）；设置在所述飞行器（100）上的激光泄漏检测器；通过无线通讯方式接收所述激光泄漏检测器的检测数据的地面数据处理系统（200）；其特征在于：在所述飞行器（100）上设置有激光雷达扫描仪（104）和数据处理单元（102），其中，所述激光雷达扫描仪（104），用于扫描地面获取天然气管道轨迹、并传输给数据处理单元（102）；所述数据处理单元（102），用于接收所述GPS模块实时获取的GPS地理位置信息和所述激光雷达扫描仪（104）传输的管道轨迹，形成天然气管道轨迹数据，并根据轨迹数据以管道中心线为基准、中心线两侧一定距离为轨迹边线实时规划航迹，并反馈规划航迹给飞行器（100）的自动驾驶系统；所述激光泄漏检测器为脉冲激光天然气泄漏巡检子系统（101），包括脉冲激光发生器（105）、以及与其匹配的信号采集器（106），其中，所述脉冲激光发生器（105），用于发出检测泄漏气体云的激光信号；所述信号采集器（106），用于采集作用于泄漏气体云后被反射的激光光谱数据；所述激光光谱数据通过无线传输单元（103）无线传输给地面数据处理系统（200）；所述GPS模块实时获取的GPS地理位置信息还通过通过无线传输单元（103）无线传输给地面数据处理系统（200）。...

【技术特征摘要】
1.一种天然气管道小泄漏巡检系统，包括：具备自动驾驶系统和GPS模块且沿天然气管道巡检线路飞行的无人飞行器（100）；设置在所述飞行器（100）上的激光泄漏检测器；通过无线通讯方式接收所述激光泄漏检测器的检测数据的地面数据处理系统（200）；其特征在于：在所述飞行器（100）上设置有激光雷达扫描仪（104）和数据处理单元（102），其中，所述激光雷达扫描仪（104），用于扫描地面获取天然气管道轨迹、并传输给数据处理单元（102）；所述数据处理单元（102），用于接收所述GPS模块实时获取的GPS地理位置信息和所述激光雷达扫描仪（104）传输的管道轨迹，形成天然气管道轨迹数据，并根据轨迹数据以管道中心线为基准、中心线两侧一定距离为轨迹边线实时规划航迹，并反馈规划航迹给飞行器（100）的自动驾驶系统；所述激光泄漏检测器为脉冲激光天然气泄漏巡检子系统（101），包括脉冲激光发生器（105）、以及与其匹配的信号采集器（106），其中，所述脉冲激光发生器（105），用于发出检测泄漏气体云的激光信号；所述信号采集器（106），用于采集作用于泄漏气体云后被反射的激光光谱数据；所述激光光谱数据通过无线传输单元（103）无线传输给地面数据处理系统（200）；所述GPS模块实时获取的GPS地理位置信息还通过通过无线传输单元（103）无线传输给地面数据处理系统（200）。2.根据权利要求1所述的天然气管道小泄漏巡检系统，其特征在于：所述数据处理单...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹晓燕，李成凤，唐浩，任彪，张博文，廖成龙，
申请(专利权)人：绵阳紫蝶科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51