本實(shí)用新型涉及石油石化安全設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種基于圖像分析的天然氣泄露檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

頁(yè)巖氣藏為高壓高產(chǎn)氣藏，產(chǎn)出氣主要為甲烷的天然氣，并且包含有H2S、 CO2等氣體，天然氣中高濃度的H2S對(duì)氣田的鉆井設(shè)備、集輸管線等有強(qiáng)烈的腐蝕作用，易導(dǎo)致泄漏從而引發(fā)火災(zāi)爆炸事故，造成人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失。集氣站是天然氣集輸系統(tǒng)的重要組成部分，站內(nèi)設(shè)備林立，管道密集，極易發(fā)生泄漏，天然氣泄漏后果主要有硫化氫中毒、蒸氣云爆炸等重大事故，由于硫化氫密度比空氣大，在擴(kuò)散過(guò)程中終究要沉降到地面，進(jìn)而對(duì)公共安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響，國(guó)際國(guó)內(nèi)均有這類事故的深刻教訓(xùn)，因此提出針對(duì)高含硫集氣站天然氣泄漏事故的檢測(cè)報(bào)警技術(shù)具有重要意義。目前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的天然氣泄漏檢測(cè)裝置種類繁多，但都是固定式安裝，覆蓋范圍有限，功能單一，且存在監(jiān)測(cè)死角的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足進(jìn)行改進(jìn)，提供一種基于圖像分析的天然氣泄露檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)天然氣泄漏并實(shí)現(xiàn)報(bào)警，能降低檢測(cè)死角，實(shí)現(xiàn)無(wú)人巡檢。

本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是：

一種基于圖像分析的天然氣泄露檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)座，以及安裝在機(jī)座上的行走裝置、操作裝置、氣體傳感器、攝像裝置、陀螺儀、警示燈、無(wú)線收發(fā)器、控制電路板和電源；所述機(jī)座包括頂盤、底盤以及連接在頂盤和底盤之間的支撐柱，所述行走裝置能實(shí)現(xiàn)360度全方位行走；氣體傳感器包括檢測(cè)多種氣體的傳感器模塊，所述攝像裝置包括云臺(tái)、高清攝像頭和紅外攝像頭，所述氣體傳感器和攝像裝置能將氣體含量數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制臺(tái)，遠(yuǎn)程控制臺(tái)能通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操控機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)作；所述行走裝置、操作裝置、氣體傳感器、攝像裝置、陀螺儀、警示燈和無(wú)線收發(fā)器與控制電路板和電源連接。

進(jìn)一步地，所述行走裝置包括三組電機(jī)、主動(dòng)全向輪、光電編碼器和避障用傳感器，所述底盤上周向均布設(shè)置三臺(tái)電機(jī)，電機(jī)的輸出軸呈120度夾角，各電機(jī)輸出軸上安裝有一主動(dòng)全向輪，主動(dòng)全向輪伸出所述底盤并與地面接觸，光電編碼器用于檢測(cè)行走裝置的速度和轉(zhuǎn)角，所述避障用傳感器安裝在所述機(jī)座外周，用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)路徑上的障礙物，光電編碼器和避障用傳感器均與控制電路板連接。

進(jìn)一步地，為便于檢測(cè)行走裝置的速度和轉(zhuǎn)角，還包括從動(dòng)全向輪，光電編碼器的轉(zhuǎn)軸與從動(dòng)全向輪連接，所述底盤中部設(shè)有開(kāi)孔，光電編碼器靠近開(kāi)孔安裝在底盤上，從動(dòng)全向輪位于開(kāi)孔內(nèi)并且與地面接觸。

進(jìn)一步地，所述避障用傳感器是設(shè)置在各支撐柱上的超聲波傳感器。

進(jìn)一步地，所述操作裝置包括安裝在所述頂盤上的鍵盤和顯示器。

進(jìn)一步地，為快速收集到目標(biāo)檢測(cè)氣體，所述氣體傳感器的各傳感器模塊上方設(shè)有收集氣體用的對(duì)流風(fēng)扇。

進(jìn)一步地，所述攝像裝置通過(guò)所述云臺(tái)安裝在所述機(jī)座的頂盤上，云臺(tái)能實(shí)現(xiàn)上下和左右方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，云臺(tái)通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)軸分別與高清攝像頭和紅外攝像頭連接，云臺(tái)、高清攝像頭和紅外攝像頭分別與控制電路板連接。高清攝像頭和紅外攝像頭能分別獲得高清圖像和紅外圖像，即使天氣不好能見(jiàn)度差或夜間也能獲得圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)座的轉(zhuǎn)向以及云臺(tái)上下和左右方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全方位無(wú)死角地監(jiān)測(cè)。

進(jìn)一步地，為了使結(jié)構(gòu)更加緊湊，并且提高機(jī)器人的通過(guò)性和靈活性，所述機(jī)座的頂盤和底盤皆為六邊形并且六邊形相鄰兩邊的夾角相等，所述開(kāi)孔為正三角形，開(kāi)孔的三條邊與頂盤和底盤的其中三條邊相平行，所述電機(jī)的輸出軸分別垂直于正三角形的三條邊。

進(jìn)一步地，所述底盤與電機(jī)相垂直的三條邊上開(kāi)有缺口，缺口內(nèi)安裝有所述主動(dòng)全向輪。這樣能縮小機(jī)器人的外圍尺寸，獲得更佳的通過(guò)性，同時(shí)還能保護(hù)主動(dòng)全向輪。

本實(shí)用新型設(shè)置有行走裝置、操作裝置、氣體傳感器、攝像裝置、陀螺儀、警示燈和無(wú)線收發(fā)器，通過(guò)氣體傳感器檢測(cè)目標(biāo)氣體的含量，通過(guò)攝像裝置實(shí)時(shí)獲得圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)目標(biāo)氣體如天然氣的含量和圖像數(shù)據(jù)綜合判斷是否發(fā)生危險(xiǎn)氣體泄漏，并且通過(guò)高清圖像進(jìn)行初步事故診斷，同時(shí)能夠通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將機(jī)器人系統(tǒng)的位置數(shù)據(jù)、氣體含量數(shù)據(jù)、高清圖像數(shù)據(jù)、紅外圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制臺(tái)，遠(yuǎn)程控制臺(tái)也能夠通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操控機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)以及云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，而作為行走裝置的避障用超聲波傳感器能夠檢測(cè)運(yùn)動(dòng)路徑上的障礙物，以避開(kāi)障礙物。陀螺儀和警示燈分別用于定位導(dǎo)航和報(bào)警用，本實(shí)用新型的定位導(dǎo)航、避障和全方向運(yùn)動(dòng)能力確保了機(jī)器人系統(tǒng)能夠滿足在足夠大面積廠區(qū)的巡檢的任務(wù)，降低檢測(cè)死角。

本實(shí)用新型的有益效果是：該系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)天然氣泄漏并實(shí)現(xiàn)報(bào)警，能將檢測(cè)到的氣體信息、圖像信息和位置信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制臺(tái)，遠(yuǎn)程控制臺(tái)也能夠通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)的控制，降低檢測(cè)死角，實(shí)現(xiàn)無(wú)人巡檢。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型具體實(shí)施方式，下面將對(duì)具體實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的俯視方向的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的仰視方向的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型提供了一種基于圖像分析的天然氣泄露檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)座，以及安裝在機(jī)座上的行走裝置、操作裝置、氣體傳感器6、攝像裝置、陀螺儀7、警示燈8、無(wú)線收發(fā)器4、控制電路板1和電源5。所述行走裝置、操作裝置、氣體傳感器6、攝像裝置、陀螺儀7、警示燈8和無(wú)線收發(fā)器4與控制電路板1和電源5連接，氣體傳感器6和攝像裝置能將氣體含量數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制臺(tái)，遠(yuǎn)程控制臺(tái)能通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操控機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)作。所述機(jī)座包括頂盤17、底盤16以及垂直連接在頂盤17和底盤16之間的支撐柱，為了使結(jié)構(gòu)更加緊湊，并且提高機(jī)器人的通過(guò)性和靈活性，所述機(jī)座的頂盤17和底盤16皆為六邊形并且六邊形相鄰兩邊的夾角相等為120度，底盤16的六邊形上的其中三條邊相間隔地設(shè)置有缺口，支撐柱為三根，呈正三角形地對(duì)稱分布在機(jī)座外周，并且支撐柱位于底盤16上沒(méi)有缺口的三條邊上。

如圖1至圖3所示，所述行走裝置的行走輪安裝在所述底盤16上，能實(shí)現(xiàn) 360度全方位行走。行走裝置包括三組電機(jī)12、主動(dòng)全向輪141、光電編碼器 15和避障用傳感器13，所述底盤16上周向均布設(shè)置三臺(tái)電機(jī)12，電機(jī)12的輸出軸呈120度夾角，電機(jī)12的輸出軸分別垂直于底盤16上開(kāi)有缺口的三條邊，各電機(jī)12的輸出軸上安裝有一主動(dòng)全向輪141，主動(dòng)全向輪141伸出所述底盤16并與地面接觸，主動(dòng)全向輪141位于缺口中，這樣能縮小機(jī)器人的外圍尺寸，獲得更佳的通過(guò)性，同時(shí)還能保護(hù)主動(dòng)全向輪141。所述底盤16中部設(shè)有正三角形開(kāi)孔，開(kāi)孔的三條邊分別與電機(jī)12的輸出軸垂直，光電編碼器15 的轉(zhuǎn)軸軸線的相交點(diǎn)通過(guò)底盤16的中心，光電編碼器15呈正三角分布，光電編碼器15用于檢測(cè)行走裝置的速度和轉(zhuǎn)角，光電編碼器15靠近開(kāi)孔安裝在底盤16上，光電編碼器15的轉(zhuǎn)軸與從動(dòng)全向輪142連接，從動(dòng)全向輪142位于開(kāi)孔內(nèi)并且與地面接觸。所述避障用傳感器13安裝在所述機(jī)座外周，用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)路徑上的障礙物，光電編碼器15和避障用傳感器13均與控制電路板1連接。本實(shí)施例中，避障用傳感器13是設(shè)置在三根支撐柱上的超聲波傳感器。

如圖1和圖2所示，控制電路板1、操作裝置、無(wú)線收發(fā)器4、電源5、氣體傳感器6、陀螺儀7和警示燈8均安裝在頂盤17上。氣體傳感器6包括檢測(cè)多種氣體的傳感器模塊，為快速收集到目標(biāo)檢測(cè)氣體，所述氣體傳感器6的各傳感器模塊上方設(shè)有收集氣體用的對(duì)流風(fēng)扇，操作裝置包括安裝在所述頂盤17 上的鍵盤2和顯示器3。陀螺儀7和警示燈8分別用于定位導(dǎo)航和報(bào)警用。所述攝像裝置包括云臺(tái)11、高清攝像頭9和紅外攝像頭10，攝像裝置通過(guò)所述云臺(tái)11安裝在所述機(jī)座的頂盤17一側(cè)，云臺(tái)11能實(shí)現(xiàn)上下和左右方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，云臺(tái)11通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)軸分別與高清攝像頭9和紅外攝像頭10連接，云臺(tái)11、高清攝像頭9和紅外攝像頭10分別與控制電路板1連接。高清攝像頭9和紅外攝像頭10能分別獲得高清圖像和紅外圖像，即使天氣不好能見(jiàn)度差或夜間也能獲得圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)座的轉(zhuǎn)向以及云臺(tái)11上下和左右方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全方位無(wú)死角地監(jiān)測(cè)。

本實(shí)用新型設(shè)置有行走裝置、操作裝置、氣體傳感器6、攝像裝置、陀螺儀7、警示燈8和無(wú)線收發(fā)器4，通過(guò)氣體傳感器6檢測(cè)目標(biāo)氣體的含量，通過(guò)攝像裝置實(shí)時(shí)獲得圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)目標(biāo)氣體如天然氣的含量和圖像數(shù)據(jù)綜合判斷是否發(fā)生危險(xiǎn)氣體泄漏，并且通過(guò)高清圖像進(jìn)行初步事故診斷，同時(shí)能夠通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將機(jī)器人系統(tǒng)的位置數(shù)據(jù)、氣體含量數(shù)據(jù)、高清圖像數(shù)據(jù)、紅外圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制臺(tái)，遠(yuǎn)程控制臺(tái)也能夠通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操控機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)以及云臺(tái)11的轉(zhuǎn)動(dòng)，而作為行走裝置的避障用超聲波傳感器能夠檢測(cè)運(yùn)動(dòng)路徑上的障礙物，以避開(kāi)障礙物。本實(shí)用新型的定位導(dǎo)航、避障和全方向運(yùn)動(dòng)能力確保了機(jī)器人系統(tǒng)能夠滿足在足夠大面積廠區(qū)的巡檢的任務(wù)，降低檢測(cè)死角。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求和說(shuō)明書(shū)的范圍當(dāng)中。