[发明专利]一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车及巡检方法

权利要求书

1.一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车，其特征在于，包括：

环境监测传感器模块，用于监测燃气管道运行环境和管道燃气泄漏情况；

燃气泄漏定位模块，用于通过检测燃气管道发生泄漏时产生的声波信号来检测燃气泄漏并定位燃气泄漏点；

风险评估模块，用于评估燃气管道巡检区域内与燃气泄漏风险相关的因素及相关性，建立系统层次结构，计算区域燃气泄漏的风险系数，再根据各区域燃气泄漏危害情况，评估燃气泄漏后果和损失；

自主导航定位模块，通过多源传感器融合，感知周围环境建立精确地图实现自主导航定位，根据规划的巡检路线自主巡检；

巡检规划模块，通过计算燃气管道巡检区域的优先级，制定巡检计划，规划最佳巡检路线；

监控预警模块，用于记录监测的环境信息并建立数据库，当检测到环境空气指标异常时，定位燃气泄漏点，将预警信息以及现场情况记录报告远程监控台。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车，其特征在于，还包括远程交互模块，用于将巡检过程中收集的环境数据及巡检视频上传服务器。

3.根据权利要求1所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车，其特征在于，所述环境监测传感器模块设置有甲烷传感器、温湿度传感器、烟雾传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器、六氟化硫传感器、硫化氢传感器和粉尘传感器。

4.根据权利要求1所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车，其特征在于，所述燃气泄漏定位模块设置有超声波传感器阵列。

5.根据权利要求1所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车，其特征在于，所述自主导航定位模块中的传感器融合模块采用激光雷达、摄像头、RTK和IMU进行多源传感器融合。

6.一种权利要求1～5任一项所述用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车的巡检方法，其特征在于，包括：

超声波传感器阵列对接收到的声波信号进行信噪分离，采用MCSVM智能算法区分现场噪声和燃气泄漏产生的声波信号，结合环境监测模块中的传感器，检测燃气管道气体泄漏并定位燃气泄漏点；

根据巡检区域差异进行分区，运用层次分析法分析各区域燃气泄漏风险因素，评估燃气泄漏危害和损失，制定巡检计划，规划巡检路线；

多源传感器融合感知周围环境，建立精确地图实现自主导航定位，根据规划的巡检路线自主巡检；

巡检过程中监测环境信息并建立数据库，当检测到环境空气指标异常时，定位燃气泄漏点，将预警信息以及现场情况记录报告远程监控台，同时产生声光报警信息；

读取在燃气管道沿线及管道内的传感器数据，将巡检视频上传服务器，远程操控完成特殊巡检任务。

7.根据权利要求6所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车的巡检方法，其特征在于，超声波传感器阵列对接收到的声波信号采用VMD变分模态分解和小波阈值去噪算法进行信噪分离：

对声波信号进行VMD分解，求解原始波形和各本征模态分量的相关性；

保留相关系数较大的分量，对相关系数小于阈值的分量，采用基于最佳母小波的小波阈值去噪算法进行处理；

对保留的分量和去噪处理后的模态分量进行重构，实现波形信号的信噪分离。

8.根据权利要求6所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车的巡检方法，其特征在于，定位燃气泄漏点采用基于声波信号峰值检测方法计算超声波传感器阵列信号相对时延：

进行声波信号端点检测，对波形时域信号分窗，求窗口内波形信号的平均能量和波动率；

计算窗口间平均能量和波动率的增量，当达到预定阈值时，取窗口内第一个波形峰值前的过零点为声波端点，能量和波动阈值采样动态阈值，计算方式为当前窗口前后计算一段时间内波形的平均能量和波动率；

在声波持续段中提取波形峰值特征，超声波传感器阵列各信号满足多个特征匹配时，计算波形时延，根据相对时延解算声源位置。