一种基于小型无人艇的海空潜一体化巡检系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于小型无人艇的海空潜一体化巡检系统，包括系留式无人机巡检系统(1)、船载巡检系统(2)、无人艇平台(4)和系留式水下机器人巡检系统(5)，所述的无人艇平台(4)包括固定门架(4.2)和无人艇本体(4.19),无人艇本体(4.19)为耐波双体船型，所述的系留无人机巡检系统(1)包括多旋翼无人机(1.1)和无人机着陆平台(1.4)，所述的系留式水下机器人巡检系统(5)包括遥控绞车(5.1)、水下GPS接收器阵列(5.4)、水下巡检机器人(5.7)和水下GPS定位器(5.8)。本发明专利技术的巡检系统，具有功能强大、效率高、连续作业及巡检成本低等特点，能够满足快速增长的风电场装机容量以及其它大型海洋工程装备对巡检设备的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于小型无人艇的海空潜一体化巡检系统
本专利技术属于海上风机巡检
，特别涉及一种基于小型无人艇的海空潜一体化巡检系统。
技术介绍
随着海洋工程和大型海洋装备的发展，出现了很多在海上应用的大型设备。比如海上风电设备，其电机组叶片作为捕获风能的装置，其结构的好坏及使用寿命的长短将直接影响风电机组的运行效率及经济效益。然而叶片在运行过程中易受强风负荷、雷击、盐雾腐蚀等因素的影响，容易出现气孔、裂缝、腐蚀、涂层脱落等问题。海上风电机组依靠海底电缆进行电能传输，海底电缆自身结构复杂、运行环境恶劣，易出现海缆裸露、悬空、移位等潜在风险，可能出现缆体损坏甚至断裂的情况以及击穿等电气故障。定期巡检有利于发现上述诸问题，以免造成风电机组发电效率损失甚至结构失效。目前，海上风电机组及海底电缆巡检独立进行，巡检方式包括高空平台垂降人工巡检、高倍望远镜巡检及无人机巡检等，但这些巡检方法都存一定的缺陷。高空平台垂降人工巡检劳动强度大、停机时间长、费用高、效率低。高倍望远镜巡检存在观测精度低且难以发现细小损伤的缺点。现有无人机巡检均采用人工操纵非系留式无人机的方式进行，至少需要三人配合进行操作，且受限于电池技术水平，存在充电时间长、续航时间短、携带载荷有限等缺点，在针对大型风电机群的巡检过程中需要频繁的更换电池。海底电缆巡检包括人工潜水巡检及水下机器人巡检。人工潜水巡检危险系数高、价格昂贵且效率低。而现有水下机器人巡检中均采用非系留式水下机器人，续航能力有限且难以及时更换电池，因此在针对大型风电机群的巡检过程中往往需要多台水下机器人同时作业，购置成本较高。因此亟需开发一套安全高效、机动性强、灵活性好、工作时间长、经济性好的系留式巡检装备，以保障风电场的安全稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种基于小型无人艇的海空潜一体化巡检系统，以无人船为载体，集系留式无人机巡检系统与系留式水下机器人巡检系统于一体，具有功能强大、效率高、连续作业及巡检成本低等特点，能够满足快速增长的风电场装机容量以及其它大型海洋工程装备对巡检设备的要求。为解决上述技术问题，本专利技术公开的一种基于小型无人艇的海空潜一体化巡检系统，包括系留式无人机巡检系统、船载巡检系统、无人艇平台和系留式水下机器人巡检系统，其特征在于，所述的无人艇平台包括固定门架、活动甲板、二个作业平台、二个吊舱推进器和无人艇本体,无人艇本体为耐波双体船型，具有无人艇上层露天甲板、人工驾驶舱室和上甲板，所述的无人艇上层露天甲板位于人工驾驶舱室的顶部，所述的二个作业平台分别固定安装在二个船体的艉部，二个作业平台之间形成一个直通海面的机器人收放通道，所述的固定门架和活动甲板安装在无人艇本体后部的上层建筑上，活动甲板为抽拉式，能够隔断所述的机器人收放通道，所述的固定门架固定安装在无人艇本体的后部并且其上端部位于所述的机器人收放通道的正上方，所述的二个吊舱推进器分别布置于二个作业平台下端，所述的作业平台内部布置有吊舱推进器的传动轴系，所述的人工驾驶舱室的舱门连通所述的上甲板所述的无人艇上层露天甲板上开有连通人工驾驶舱室内的无人机收放通孔，所述的系留无人机巡检系统包括多旋翼无人机、双光源摄像机、无人机系留线缆和无人机着陆平台，所述的双光源摄像机通过无人机云台安装在多旋翼无人机上，所述的无人机着陆平台固定安装在人工驾驶舱室的甲板上并位于所述的无人机收放通孔的正下方，无人机着陆平台包括圆台状的壳体、上部环形凹槽防磨橡胶圈和侧部环形凹槽防磨橡胶圈，所述的圆台状的壳体的顶板上开有上部通孔用于安装上部环形凹槽防磨橡胶圈，其侧板上开有侧部通孔用于安装侧部环形凹槽防磨橡胶圈，所述的多旋翼无人机具有环状的着陆脚架，该环状的着陆脚架的内径与无人机着陆平台的圆台状的壳体的外径相配合，在多旋翼无人机着陆时，多旋翼无人机的环状的着陆脚架卡在无人机着陆平台的圆台状的壳体上，所述的无人机系留线缆一端连接多旋翼无人机，另一端从无人机着陆平台的上部环形凹槽防磨橡胶圈穿入圆台状的壳体，再从侧部环形凹槽防磨橡胶圈穿出，所述的船载巡检系统包括望远自动摄像机和安装所述的望远自动摄像机的遥控云台，所述的遥控云台安装在所述的无人艇上层露天甲板的最前端,所述的系留式水下机器人巡检系统包括遥控绞车、机器人收放凹槽滑轮、机器人系留线缆、水下GPS接收器阵列、水下巡检机器人和水下GPS定位器，所述的遥控绞车安装在所述的上甲板的后部、无人艇本体的中纵剖面处，所述的机器人收放凹槽滑轮为定滑轮，吊装在所述的固定门架上端部位并也位于无人艇本体的中纵剖面处，所述的水下GPS定位器安装在所述的水下巡检机器人上，所述的GPS接收器阵列均布在所述的无人艇本体的船体底部，所述的机器人系留线缆一端连接在遥控绞车，另一端穿过机器人收放凹槽滑轮连接在水下巡检机器人上，在水下巡检机器人收放工作中，所述的活动甲板能够伸出挡住所述的机器人收放通道，用于临时存放水下巡检机器人。更进一步地，还包括自动开舱器，所述的自动开舱器包括舱口盖、耳板、电动推杆和舱口围板，所述的舱口围板焊接在所述的无人艇上层露天甲板的无人机收放通孔周边，所述的耳板有二个，所述的电动推杆缸体的封闭端和活塞的自由端分别铰接在固定安装在所述的舱口盖和舱口围板上的耳板上。更进一步地，所述的系留无人机巡检系统还包括系留综合控制箱及发电机，所述的系留综合控制箱呈长方体形，固定放置于人工驾驶舱室内，其外部用钢架结构加强，其内部包含线缆收放用的绞车及整流器；所述的发电机用于给所述的系留无人机巡检系统供电，布置安装在所述的无人艇本体下部舱室内，所述的无人机系留线缆经过无人机着陆平台顺线及换向后与系留综合控制箱相连。更进一步地，所述的无人艇平台还包括定位/导航/识别及通信设备，所述的定位/导航/识别及通信设备安装在所述的固定门架的顶端。更进一步地，所述的系留式水下机器人巡检系统还包括中继器、和探测设备，所述的机器人系留线缆包括上端系留线缆和下端系留线缆，所述的上端系留线缆一端连接在遥控绞车，另一端穿过机器人收放凹槽滑轮连接在所述的中继器上，所述的下端系留线缆一端连接在中继器上，另一端连接在水下巡检机器人上，所述水下GPS接收器阵列由四个水下GPS接收器组成，且四个水下GPS接收器布置水深不同，所述中继器外形为圆柱体，内部集成信号中继设备、绞盘及重块，所述水下GPS定位器与水下GPS接收器阵列及定位/导航/识别及通信设备共同构成水下GPS定位系统，用于获取水下巡检机器人的位置信息，所述的探测设备安装在水下巡检机器人上，用于探测置于海底以下的电缆缺陷。更进一步地，所述的无人艇本体还包括艏尖防撞舱。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术的基于小型无人艇的海空潜一体化巡检系统功能强大，以小型无人艇为载体，集成系留无人机巡检系统、系留水下机器人巡检系统及船载巡检系统。在接收巡检指令后，无人艇从基地出发，能根据风电场风机位置和海缆电子地图进行航行路径规划，在相应目标位置实现动力定位并施放无人机开展风机叶片巡检，同时能释放水下机器人对海底线缆进行探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于小型无人艇的海空潜一体化巡检系统，包括系留式无人机巡检系统(1)、船载巡检系统(2)、无人艇平台(4)和系留式水下机器人巡检系统(5)，其特征在于，/n所述的无人艇平台(4)包括固定门架(4.2)、活动甲板(4.6)、二个作业平台(4.17)、二个吊舱推进器(4.18)和无人艇本体(4.19),/n无人艇本体(4.19)为耐波双体船型，具有无人艇上层露天甲板(4.3)、人工驾驶舱室(4.4)和上甲板(4.5)，所述的无人艇上层露天甲板(4.3)位于人工驾驶舱室(4.4)的顶部，所述的二个作业平台(4.17)分别固定安装在二个船体的艉部，二个作业平台(4.17)之间形成一个直通海面的机器人收放通道，所述的固定门架(4.2)和活动甲板(4.6)安装在无人艇本体(4.19)后部的上层建筑上，活动甲板(4.6)为抽拉式，能够隔断所述的机器人收放通道，所述的固定门架(4.2)固定安装在无人艇本体(4.19)的后部并且其上端部位于所述的机器人收放通道的正上方，所述的二个吊舱推进器(4.18)分别布置于二个作业平台(4.17)下端，所述的作业平台(4.17)内部布置有吊舱推进器(4.18)的传动轴系，所述的人工驾驶舱室(4.4)的舱门连通所述的上甲板(4.5)所述的无人艇上层露天甲板(4.3)上开有连通人工驾驶舱室(4.4)内的无人机收放通孔，/n所述的系留无人机巡检系统(1)包括多旋翼无人机(1.1)、双光源摄像机(1.2)、无人机系留线缆(1.3)和无人机着陆平台(1.4)，所述的双光源摄像机(1.2)通过无人机云台安装在多旋翼无人机(1.1)上，所述的无人机着陆平台(1.4)固定安装在人工驾驶舱室(4.4)的甲板上并位于所述的无人机收放通孔的正下方，无人机着陆平台(1.4)包括圆台状的壳体(1.4.1)、上部环形凹槽防磨橡胶圈(1.4.6)和侧部环形凹槽防磨橡胶圈(1.4.7)，所述的圆台状的壳体(1.4.1)的顶板上开有上部通孔用于安装上部环形凹槽防磨橡胶圈(1.4.6)，其侧板上开有侧部通孔用于安装侧部环形凹槽防磨橡胶圈(1.4.7)，所述的多旋翼无人机(1.1)具有环状的着陆脚架，该环状的着陆脚架的内径与无人机着陆平台(1.4)的圆台状的壳体(1.4.1)的外径相配合，在多旋翼无人机(1.1)着陆时，多旋翼无人机(1.1)的环状的着陆脚架卡在无人机着陆平台(1.4)的圆台状的壳体(1.4.1)上，所述的无人机系留线缆(1.3)一端连接多旋翼无人机(1.1)，另一端从无人机着陆平台(1.4)的上部环形凹槽防磨橡胶圈(1.4.6)穿入圆台状的壳体(1.4.1)，再从侧部环形凹槽防磨橡胶圈(1.4.7)穿出，/n所述的船载巡检系统(2)包括望远自动摄像机(2.1)和安装所述的望远自动摄像机(2.1)的遥控云台(2.2)，所述的遥控云台(2.2)安装在所述的无人艇上层露天甲板(4.3)的最前端,/n所述的系留式水下机器人巡检系统(5)包括遥控绞车(5.1)、机器人收放凹槽滑轮(5.2)、机器人系留线缆、水下GPS接收器阵列(5.4)、水下巡检机器人(5.7)和水下GPS定位器(5.8)，所述的遥控绞车(5.1)安装在所述的上甲板(4.5)的后部、无人艇本体(4.19)的中纵剖面处，所述的机器人收放凹槽滑轮(5.2)为定滑轮，吊装在所述的固定门架(4.2)上端部位并也位于无人艇本体(4.19)的中纵剖面处，所述的水下GPS定位器(5.8)安装在所述的水下巡检机器人(5.7)上，所述的GPS接收器阵列(5.4)均布在所述的无人艇本体(4.19)的船体底部，所述的机器人系留线缆一端连接在遥控绞车(5.1)，另一端穿过机器人收放凹槽滑轮(5.2)连接在水下巡检机器人(5.7)上，在水下巡检机器人(5.7)收放工作中，所述的活动甲板(4.6)能够伸出挡住所述的机器人收放通道，用于临时存放水下巡检机器人(5.7)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于小型无人艇的海空潜一体化巡检系统，包括系留式无人机巡检系统(1)、船载巡检系统(2)、无人艇平台(4)和系留式水下机器人巡检系统(5)，其特征在于，
所述的无人艇平台(4)包括固定门架(4.2)、活动甲板(4.6)、二个作业平台(4.17)、二个吊舱推进器(4.18)和无人艇本体(4.19),
无人艇本体(4.19)为耐波双体船型，具有无人艇上层露天甲板(4.3)、人工驾驶舱室(4.4)和上甲板(4.5)，所述的无人艇上层露天甲板(4.3)位于人工驾驶舱室(4.4)的顶部，所述的二个作业平台(4.17)分别固定安装在二个船体的艉部，二个作业平台(4.17)之间形成一个直通海面的机器人收放通道，所述的固定门架(4.2)和活动甲板(4.6)安装在无人艇本体(4.19)后部的上层建筑上，活动甲板(4.6)为抽拉式，能够隔断所述的机器人收放通道，所述的固定门架(4.2)固定安装在无人艇本体(4.19)的后部并且其上端部位于所述的机器人收放通道的正上方，所述的二个吊舱推进器(4.18)分别布置于二个作业平台(4.17)下端，所述的作业平台(4.17)内部布置有吊舱推进器(4.18)的传动轴系，所述的人工驾驶舱室(4.4)的舱门连通所述的上甲板(4.5)所述的无人艇上层露天甲板(4.3)上开有连通人工驾驶舱室(4.4)内的无人机收放通孔，
所述的系留无人机巡检系统(1)包括多旋翼无人机(1.1)、双光源摄像机(1.2)、无人机系留线缆(1.3)和无人机着陆平台(1.4)，所述的双光源摄像机(1.2)通过无人机云台安装在多旋翼无人机(1.1)上，所述的无人机着陆平台(1.4)固定安装在人工驾驶舱室(4.4)的甲板上并位于所述的无人机收放通孔的正下方，无人机着陆平台(1.4)包括圆台状的壳体(1.4.1)、上部环形凹槽防磨橡胶圈(1.4.6)和侧部环形凹槽防磨橡胶圈(1.4.7)，所述的圆台状的壳体(1.4.1)的顶板上开有上部通孔用于安装上部环形凹槽防磨橡胶圈(1.4.6)，其侧板上开有侧部通孔用于安装侧部环形凹槽防磨橡胶圈(1.4.7)，所述的多旋翼无人机(1.1)具有环状的着陆脚架，该环状的着陆脚架的内径与无人机着陆平台(1.4)的圆台状的壳体(1.4.1)的外径相配合，在多旋翼无人机(1.1)着陆时，多旋翼无人机(1.1)的环状的着陆脚架卡在无人机着陆平台(1.4)的圆台状的壳体(1.4.1)上，所述的无人机系留线缆(1.3)一端连接多旋翼无人机(1.1)，另一端从无人机着陆平台(1.4)的上部环形凹槽防磨橡胶圈(1.4.6)穿入圆台状的壳体(1.4.1)，再从侧部环形凹槽防磨橡胶圈(1.4.7)穿出，
所述的船载巡检系统(2)包括望远自动摄像机(2.1)和安装所述的望远自动摄像机(2.1)的遥控云台(2.2)，所述的遥控云台(2.2)安装在所述的无人艇上层露天甲板(4.3)的最前端,
所述的系留式水下机器人巡检系统(5)包括遥控绞车(5.1)、机器人收放凹槽滑轮(5.2)、机器人系留线缆、水下GPS接收器阵列(5.4)、水下巡检机器人(5.7)和水下GPS定位器(5.8)，所述的遥控绞车(5.1)安装在所述的上甲板(4.5)的后部、无人艇本体(4.19)的中纵剖面处，所述的机器人收放凹槽滑轮(5.2)为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鸿东，向金林，楼建坤，刘洋，易宏，梁晓锋，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31