[发明专利]基于无人机巡检的天然气管道沉降预警系统

说明书

一种基于无人机巡检的天然气管道沉降预警系统，包括远程控制平台、无人机载平台和移动基站，所述远程控制平台依照天然气管道布局规划无人机的巡检路线，将各个地区实时地表图像信息传送回远程控制平台，同时控制平台通过图像识别技术提取出最新图像特征值，并与前一天的图片特征值比对分析，计算出相应位置每日地表下沉量和地表裂缝宽度并导出检测技术表，最后对超出设定值的区域发出预警，移动基站配合无人机完成信息采集和打卡工作。本发明改变了传统的人工巡视，提高了管道巡检的工作效率，降低了劳动成本，保障了管道的安全稳定。

技术领域

本发明涉及一种无人机对地筑设施进行自动巡查系统，尤其是一种用无人机对地筑天然气管道沉降的巡检预警系统。

背景技术

山西是煤炭资源开发大省，每年因采煤造成的地下采空区面积达到5000余平方千米，形成近3000平方千米的采空沉陷区，采空沉陷区会引起地面塌陷、沉降变形和开裂等次生地质灾害，这些地质灾害带动的输送管道拉伸、弯曲、剪切变形会引起管道的泄露，对管道的管理和运营极为不利，同时对山西省的能源安全及气化山西战略的实施构成了潜在的风险。

目前国内应对天然气管道检测主要采用人工巡线，雇佣当地居民做巡检员，巡检员每天往返15公里，巡视天然气管道线路，这项工作消耗大量人力，对巡检员技术要求较高，野外作业的艰苦和某些线路穿山跨海不易行走等问题都使天然气管道检测效果难以保证，给天然气线路沉降预防留下隐患，为此迫切需要研究开发一种针对天然气线路沉降预防的预警系统。

发明内容

鉴于人力巡检的种种弊端，本发明的目的是提供一种基于无人机巡检的天然气管道沉降预警系统。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案。

一种基于无人机巡检的天然气管道沉降预警系统，包括无人机载平台、远程控制平台和移动基站；其特征在于：所述无人机载平台是通过其图像采集摄像头采集所述移动基站的图像信息，后采用无线通信方式实时将图像信息传输至所述远程控制平台，实现天然气管道的沉降预警；

所述无人机载平台是将GPS定位模块设置于无人机顶端，将GPS定位模块与无线接受模块与无线发射模块、飞行姿态采集模块通过I2C协议与主控制器通信；图像采集摄像头位于无人机下端，由主控制器直接控制；无人机载平台按照巡检路线，依次采集巡检线路上各个区域地表的图像信息、位置信息及时间信息，实时发送至远程控制平台；

所述远程控制平台是依据天然气管道的布局，规划无人机巡检线路，接收无人机巡检过程的实时信息，对无人机飞行姿态实时控制，获得图像信息进行特征值提取并与同一区域不同时间段比对分析，计算出相应位置每日地表下沉量和地表裂缝宽度并导出检测技术表，同时将每次获得的图像信息、位置信息和时间信息以及图像特征参数组建数据库并存储；

所述移动基站是将各个模块集成在一电路板上，工作电压为5V，数据采集模块通过I2C协议将三相位移传感器收集到的数据发送至信号发射模块，再由信号发射模块将信息发送回无人机的无线接收模块；移动基站通过数据采集模块、电子调度模块、信号发射模块、信号接收模块和电源模块，配合无人机完成信息采集和打卡工作。

进一步地附加有如下技术特征的技术方案。

所述无人机载平台的图像信息采集装置是图像识别专用摄像机。

所述无人机的续航时间是1小时，飞行距离是30公里。

所述无人机的工作环境为无雪、无雨及无雾的晴朗天气。

所述无人机载平台设置有zigBzz接收装置，所述zigBzz接收装置是基于zigBee通信协议，与管道上方的移动基站通信，完成无人机飞行线路的打卡工作。

所述图像信息的传输采用4G信号传输；所述图像信息的识别技术精度是2 cm。

所述天然气管道沉降预警系统的沉降预警方法如下：