【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无人巡检领域，尤其是一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法。
技术介绍
1、目前燃气泄漏监测主要采用人工巡检的方式。由巡检员携带燃气检测仪的巡检方式存在工作量大，效率低缺点，且巡检环境复杂，巡检工作具有危险性。巡检无人车是替代人工巡检的一种解决方案。在燃气泄漏监测中应用巡检无人车，其优势在于：巡检无人车可进入各种复杂危险的区域；采用多种传感器对现场进行检查，发现异常时能及时预警，人机交互方便，同时巡检效率高和综合巡检成本低，相比人工巡检有明显的优势。
2、目前，巡检无人车无法自主规划最佳巡检路线和准确定位燃气泄漏点，且智能程度不高，无法适应越来越复杂的巡检任务，充分发挥无人巡检的优势。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，可实现自主规划巡检，智能化程度高，有利于提高巡检效率和降低成本。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车，包括：
4、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；
5、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；
6、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；
7、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；
8、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；
9、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。
10、进一步的，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。
11、进一步的，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。
12、进一步的，所述燃气泄漏定位模块设置有超声波传感器阵列。
13、进一步的，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。
14、一种所述用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车的巡检方法，包括：
15、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；
16、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；
17、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；
18、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；
19、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。
20、进一步的，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：
21、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；
22、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；
23、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。
24、进一步的，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：
25、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；
26、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；
27、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。
28、进一步的，燃气泄漏风险因素包括环境因素、入侵因素、设计因素和意外因素。
29、进一步的，巡检路线的规划方法为：
30、运用层次分析法分析各燃气泄漏风险因素的联系，建立系统层次结构；
31、构建同层次中各因素之间相对上层因素之间的比较矩阵，计算同一层中各因素的权值；
32、根据燃气管道运行记录，结合管道运行标准进行评定，得出各项因素的指数；
33、根据不同因素对燃气泄漏的相关程度，计算区域燃气泄漏的风险系数；
34、结合区域内发生燃气泄漏造成的事故危害性，得出区域燃气泄漏的危害系数；
35、根据燃气区域危害系数，制定巡检计划，规划巡检路线。
36、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
37、本专利技术提供一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，采用多种环境监测传感器和超声波传感器阵列声波定位方式相结合，实现燃气泄漏检测并定位泄漏点，可以降低漏检率；通过评估燃气泄漏风险和危害，制定巡检计划并规划最优巡检路线，结合基于多传感器融合自主定位导航，可以实现自主巡检，无需人工值守；通过远程交互模块及时发布燃气泄漏预警并采取相应的措施，降低了燃气泄漏事故的危害，智能化程度高，有利于提高巡检效率和降低成本，解决了燃气管道人工巡检方式存在工作量大、效率低、漏检等问题，是替代人工巡检的一种有效方式。
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1.一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，燃气泄漏风险因素包括环境因素、入侵因素、设计因素和意外因素；
3.根据权利要求1所述的一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，巡检路线的规划方法具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，感知周围环境所采用的多源传感器包括激光雷达、摄像头、RTK和IMU。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，利用超声波传感器阵列识别燃气管道泄漏产生的声波信号，具体为：对超声波传感器阵列监测的声波信号进行信噪分离，再进行泄漏识别、声波时延估计和泄漏点位置解算。
6.根据权利要求5所述的一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，信噪分离的具体方式为：
7.根据权利要求6所述的一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，采用基于最佳母小波的小波阈值去噪算法对相关系数小于阈值的分量进行处理，
8.根据权利要求5所述的一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，声波时延估计采用基于声波信号峰值检测的方法，具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，燃气泄漏风险因素包括环境因素、入侵因素、设计因素和意外因素；
3.根据权利要求1所述的一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，巡检路线的规划方法具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，感知周围环境所采用的多源传感器包括激光雷达、摄像头、rtk和imu。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人车的燃气管道智能巡检方法，其特征在于，利...
【专利技术属性】
技术研发人员：高杰，严鸿，陈露露，院金彪，
申请(专利权)人：西安万飞控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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