一种锅炉内壁巡检方法及系统技术方案

本发明专利技术为一种锅炉内壁巡检方法和系统，属于无人机室内3D扫描建模领域；提出一种用于锅炉内部巡检的方法和适合该巡检方法的系统；技术方案为：一种锅炉内壁巡检方法的步骤依次数据对比为：锅炉内壁初始3D建模，锅炉内壁巡检和数据对比；一种锅炉内壁巡检系统，所述锅炉内壁巡检系统包括：建模无人机子系统和巡检无人机子系统；所述建模无人机子系统为巡检无人机子系统提供锅炉空间数据和锅炉内壁3D扫描建模数据。建模数据。建模数据。

【技术实现步骤摘要】
一种锅炉内壁巡检方法及系统


[0001]本专利技术为一种锅炉内壁巡检方法和系统，属于无人机室内3D扫描建模领域。

技术介绍

[0002]火电厂的锅炉是电厂核心的发电生产设备之一。其体积庞大，特别是超超临界的百万等级锅炉，其最高约100m左右，内部跨度可达60m，深度40m左右。锅炉内部煤粉燃烧的环境复杂恶劣，需要长期在超超临界高温高压参数的水蒸气条件下长期稳定的运行。因此，设备可靠性和巡检质量的要求非常高，保障锅炉安全运行具有至关重要的意义。对锅炉停机检测的工作，一般采用搭设大型脚手架或升降式大平台后进行人工检测法。检验员在脚手架上通过目测或仪器发现锅炉炉内可能存在的腐蚀、裂纹、变形、磨损等缺陷。传统的检测方式需要搭建大量脚手架等准备工作，工作量庞大、工期长、危险系数高，并且对检验员的技能和经验要求较高。
[0003]为了提高效率和安全系数，我公司提出采用无人机3D扫描方式收集锅炉内部物理信息。但是锅炉内部与外界信号沟通不畅，无人机无法接受GPS信号，造成室内无法定位，进而影响无人机无法进行3D扫描。
[0004]另外，锅炉内部狭窄、空间高；利用常规(SLAM)算法同步定位和地图构建无法对锅炉内部环境数据全部收集，具体而言，无人机上方环境数据无法扫描到，导致无人机上升时，无法准确判断上方是否存在障碍物。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种用于锅炉内部巡检的方法和适合该巡检方法的系统。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术提供的技术方案为：r/>[0007]一种锅炉内壁巡检方法，所述锅炉内壁巡检步骤为：
[0008]第一步，锅炉内壁初始3D建模，具体3D建模步骤为：
[0009]1)在锅炉进风口或者烟囱位置设置飞行起点；
[0010]2)建模无人机自飞行起点起飞，路径规划模块开始工作，所述激光雷达A采集建模无人机上方物理环境数据，激光雷达B采集建模无人机至少一个侧面的物理环境数据，结合陀螺仪生成的惯性导航数据，分别绘制建模无人机上方地图和建模无人机某一侧面地图；
[0011]3)激光测距雷达周期采集无人机距离飞行起点高度；
[0012]4)根据上方地图和侧面地图控制无人机在锅炉内飞行，每次飞行一定高度后启动建模扫描模块生成锅炉内三维模型数据；
[0013]5)巡检扫描模块扫描过程中，激光雷达D采集参数用于计算建模无人机侧面地图中的水平位置参数，激光测距雷达启动用于计算建模无人机高度参数，如此实现计算建模扫描模块扫描过程中建模无人机实时位置参数；
[0014]6)根据建模无人机实时位置参数以及建模扫描模块扫描数据，确定锅炉内壁三维
坐标参数，如此大量的锅炉内壁三维坐标参数组合生成锅炉内壁建模3D模型；
[0015]第二步，锅炉内壁巡检，具体巡检步骤为：
[0016]1)在锅炉进风口或者烟囱位置设置飞行起点；
[0017]2)巡检无人机自飞行起点起飞，巡检无人机加载上方地图数据，启动激光测距仪检测巡检无人机高度，激光雷达D与陀螺仪的数据采用Geo技术生成巡检无人机某一侧面地图；
[0018]3)巡检无人机根据侧面地图和高度确定自身位置；
[0019]4)激光测距仪周期采集巡检无人机距离飞行起点高度；
[0020]5)巡检无人机根据上方地图以及自身位置参数自动规划巡检路径；
[0021]6)巡检无人机每次飞行一定高度后启动巡检扫描模块生成锅炉内三维模型数据；
[0022]7)巡检扫描模块扫描过程中，激光雷达D采集参数用于计算巡检无人机侧面地图中的水平位置参数，激光测距仪启动用于计算巡检无人机高度参数，如此实现计算巡检扫描模块扫描过程中巡检无人机实时位置参数；
[0023]8)根据巡检无人机实时位置参数以及激光雷达D扫描数据，确定锅炉内壁三维坐标参数，如此大量的锅炉内壁三维坐标参数组合生成锅炉内壁巡检3D模型；
[0024]第三步，锅炉内壁巡检3D模型与锅炉内壁建模3D模型数据对比，判断锅炉内壁形状或者结构改变以及锅炉内壁发生变化的具体位置，为后期维修提供指导。
[0025]一种锅炉内壁巡检系统，所述锅炉内壁巡检系统包括：建模无人机子系统和巡检无人机子系统；所述建模无人机子系统为巡检无人机子系统提供锅炉空间数据和锅炉内壁3D扫描建模数据。
[0026]所述建模无人机子系统包括：建模无人机、路径规划模块和建模扫描模块；所述建模无人机上端固定有路径规划模块，所述建模无人机上固定有建模扫描模块，所述路径规划模块和建模扫描模块与建模无人机电气连接；
[0027]所述路径规划模块包括激光雷达A和激光雷达B，所述激光雷达A信号检测面水平且面向上方，所述激光雷达A用于采集建模无人机上方物理环境数据，所述激光雷达B检测方向指向建模无人机侧面，所述激光雷达B用于采集建模无人机至少一个侧面的物理环境数据；
[0028]所述建模扫描模块用于采集建模无人机侧面一周的建筑数据。
[0029]所述建模无人机上方还安装有激光测距雷达，所述激光测距雷达用于测量建模无人机距离地面距离。
[0030]所述巡检无人机子系统包括：巡检无人机、定位模块和巡检扫描模块；
[0031]所述巡检无人机上固定有定位模块，所述定位模块包括：激光雷达D和激光测距仪，所述激光雷达D固定于巡检无人机侧面，所述激光雷达D用于采集巡检无人机至少一个侧面的物理环境数据，所述激光测距仪固定于巡检无人机下方，所述激光测距仪用于检测巡检无人机高度；
[0032]所述巡检无人机上固定有巡检扫描模块，所述巡检扫描模块用于采集巡检无人机侧面一周的建筑数据。
[0033]所述建模无人机和巡检无人机均包括陀螺仪。
[0034]所述激光雷达A、激光雷达B和激光雷达D采用4线激光雷达。
[0035]所述巡检扫描模块和建模扫描模块为机械旋转式激光雷达。
[0036]所述建模扫描模块安装于建模无人机或者巡检无人机上端面或者下端面，且所述建模无人机或者巡检无人机或者路径规划模块或者定位模块不对机械旋转式激光雷达造成干扰。
[0037]所述建模无人机和巡检无人机外部安装有防护罩。
[0038]所述建模无人机和巡检无人机均具有空间较大的ROM芯片，用于存储机械旋转式激光雷达的扫描数据。
[0039]所述防护罩包括：外壳和内壳；所述外壳和内壳均为网格壁组成的闭合腔体结构，从内至外依次设置有无人机、内壳和外壳，且所述内壳与无人机相对固定，所述外壳具有相对内壳转动的趋势。
[0040]所述防护罩还包括：电机和扭矩传感器，所述电机固定于内壳内壁，所述电机输出轴贯穿内壳后与外壳固定连接，所述电机驱动外壳相对内壳转动；
[0041]所述电机输出轴与外壳之间还设置有扭矩传感器，所述扭矩传感器与无人机电气连接。
[0042]所述内壳下端固定有转动杆，且转动杆与外壳通过轴承连接。
[0043]所述转动杆与电机的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锅炉内壁巡检方法，其特征在于，所述锅炉内壁巡检步骤为：第一步，锅炉内壁初始3D建模，具体3D建模步骤为：1)在锅炉进风口或者烟囱位置设置飞行起点；2)建模无人机(11)自飞行起点起飞，路径规划模块(12)开始工作，所述激光雷达A(121)采集建模无人机(11)上方物理环境数据，激光雷达B(122)采集建模无人机(11)至少一个侧面的物理环境数据，结合陀螺仪生成的惯性导航数据，分别绘制建模无人机(11)上方地图和建模无人机(11)某一侧面地图；3)激光测距雷达(14)周期采集无人机距离飞行起点高度；4)根据上方地图和侧面地图控制无人机在锅炉内飞行，每次飞行一定高度后启动建模扫描模块(13)生成锅炉内三维模型数据；5)巡检扫描模块(23)扫描过程中，激光雷达D(221)采集参数用于计算建模无人机(11)侧面地图中的水平位置参数，激光测距雷达(14)启动用于计算建模无人机(11)高度参数，如此实现计算建模扫描模块(13)扫描过程中建模无人机(11)实时位置参数；6)根据建模无人机(11)实时位置参数以及建模扫描模块(13)扫描数据，确定锅炉内壁三维坐标参数，如此大量的锅炉内壁三维坐标参数组合生成锅炉内壁建模3D模型；第二步，锅炉内壁巡检，具体巡检步骤为：1)在锅炉进风口或者烟囱位置设置飞行起点；2)巡检无人机(21)自飞行起点起飞，巡检无人机(21)加载上方地图数据，启动激光测距仪(222)检测巡检无人机(21)高度，激光雷达D(221)与陀螺仪的数据采用Geo(slam)技术生成巡检无人机(21)某一侧面地图；3)巡检无人机根据侧面地图和高度确定自身位置；4)激光测距仪(222)周期采集巡检无人机距离飞行起点高度；5)巡检无人机(21)根据上方地图以及自身位置参数自动规划巡检路径；6)巡检无人机(21)每次飞行一定高度后启动巡检扫描模块(23)生成锅炉内三维模型数据；7)建模扫描模块(13)扫描过程中，激光雷达D(221)采集参数用于计算巡检无人机(21)侧面地图中的水平位置参数，激光测距仪(222)启动用于计算巡检无人机(21)高度参数，如此实现计算巡检扫描模块(23)扫描过程中巡检无人机(21)实时位置参数；8)根据巡检无人机(21)实时位置参数以及激光雷达D(221)扫描数据，确定锅炉内壁三维坐标参数，如此大量的锅炉内壁三维坐标参数组合生成锅炉内壁巡检3D模型；第三步，锅炉内壁巡检3D模型与锅炉内壁建模3D模型数据对比，判断锅炉内壁形状或者结构改变以及锅炉内壁发生变化的具体位置，为后期维修提供指导。2.一种锅炉内壁巡检系统，其特征在于，所述锅炉内壁巡检系统包括：建模无人机子系统和巡检无人机子系统；所述建模无人机子系统为巡检无人机子系统提供锅炉空间数据和锅炉内壁3D扫描建模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王烨，王瑞，张楠，
申请(专利权)人：大唐山西电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：