[实用新型]一种基于北斗导航的热力管网无人机智能巡检系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无人机应用领域，尤其涉及一种热力管网无人机智能巡检系统。

背景技术

随着国家“节能减排”政策和大气污染防治行动的推进，分散的高污染小锅炉、小热电逐步由超净排放的燃煤大机组和天然气热电机组替代进行集中供热。热力管网覆盖的范围越来越大，城市与郊区以及城市之间都建成了互联互通热力管网，超长距离热力管网输送半径超过了30公里，有些管网处于荒郊野外、农田菜地、水网湿地等复杂地形区域，受传统人工巡检和常规巡检方法所限，很难做到全覆盖，巡检质量与效率较低，容易发生漏检，热力管网发生泄漏、支架滑脱、阀门故障、保温失效或者遭受意外碰撞等经常不能被及时发现。许多热用户是不能中断的，热力管网一旦发生故障引起供热中断，将对下游热用户产生较大的安全和经济影响。提高热力管网运行可靠性关键在于加强巡检的质量和效率，尽早发现管网隐患和缺陷，及时采取处置措施，避免产生较大损失。

近年来，国内外民用无人机在安全性、载荷能力方面提高很快，特别是高精度、高性能、轻型化的机载探测设备的出现，以及导航定位、测控技术的进步，极大地促进了无人机智能巡检技术的发展。目前国内无人机巡检在电力线路、石油天然气管线等领域的应用开展的相对比较成熟。将无人机应用于长距离输送热力管网巡检是一种高效、智能、全新的热力管网巡检模式，高度集中了无人机、计算机、无线通讯、定位导航、地理信息、高精度探测等诸多前沿成果，代表着热力管网巡检数字化、智能化的发展方向。随着无人机巡检的应用，热力管网巡检的发展趋势将由目前人巡为主逐步过渡到“机巡为主、人机协调”的模式。

热力管网无人机巡检主要解决位于城市远郊、野外荒山、农田水网等复杂地形区域热力管网的巡检巡查。从巡检任务要求、机载设备选型、作业成本、经济效益等方面综合分析，宜采用轻型电动多旋翼无人机的解决方案。由此开发一套由轻型电动八旋翼无人机，飞行控制与巡检设备系统，无线通讯网路，远程监控中心和智能分析诊断软件等组成的专用于长距离热力输送管网的无人机智能巡检系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是将无人机巡检技术应用于长距离热力输送管网运行维护管理领域，开发一套完全基于北斗卫星系统自主导航飞行的实用化无人机智能巡检系统，完全代替常规人工巡检，提升巡检的质量和效率，同时大大提升管网安全运行管理现状和技术水平。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：设计采用轻型电动八旋翼无人机作为飞行平台；设计采用微型工控机、北斗接收机、飞行控制器、无线网桥、旋转云台、可更换智能探测设备、锂电池模块构成飞行控制与巡检设备；设计采用通讯服务器、应用服务器、操作员站、智能分析诊断软件构成远程监控中心；设计采用无线网桥将无人机的飞行控制与巡检设备系统和远程监控中心连接，实现无线远程数据通讯；设计采用手持式遥控器或平板电脑作为人工遥控终端，可由人工对无人机进行可视范围的遥控。

所述的轻型电动八旋翼无人机，采用八旋翼结构，在结构中心安装电机驱动与控制模块，向外延伸对称布置四个互成90°的一级机臂，每个一级机臂端部布置两个互成90°的末级机臂，每个末级机臂端部各安装一个直流电机驱动的螺旋桨。直流电机的转速、正反转及启停由电机驱动与控制模块输出控制，设计有效飞行载荷不小于10千克，飞行速度10-20米/秒，飞行高度低于200米，抗风能力不小于3级，由大容量锂电池模块供电，续航时间不少于40分钟。

所述的飞行控制与巡检设备，集中安装在无人机结构中心下方。采用向下悬挂形式，设置两层机架和一部旋转云台，将锂电池模块、飞行控制器、无线网桥安装在第一层机架上，将微型工控机、北斗接收机安装在第二层机架上，旋转云台安装在第二层机架下方，将可更换智能探测设备安装在旋转云台上。

所述的微型工控机是无人机飞行控制与巡检设备的核心，安装有多个应用和任务管理程序，完成飞行路线规划、自主导航飞行、自动探测、数据存储与传输等综合任务。微型工控机通过不同的接口与其它飞行控制与巡检设备连接。

所述的北斗接收机，采用国产化、具有自主知识产权的北斗核心板卡，以接收北斗卫星系统信号为主，兼容全球卫星其他导航系统信号。北斗接收机通过RS232串行接口与微型工控机连接，将实时计算的无人机当前位置、速度、姿态等导航信息输出到微型工控机，用于飞行的航向、速度、高度和姿态等控制。