管廊巡检装置
| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN201910349663.7 | 申请日 | 2019-04-28 |
| 公开(公告)号 | CN109941437B | 公开(公告)日 | 2025-03-25 |
| 申请人 | 酷黑科技(北京)有限公司; 北京理工大学; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 黄彬; 甄鹏飞; 李晓娇; 徐彬; 马罡; 邢志强; | 第一发明人 | 黄彬 |
| 权利人 | 酷黑科技(北京)有限公司,北京理工大学 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 酷黑科技(北京)有限公司,北京理工大学 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：北京市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：北京市昌平区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：北京市昌平区回龙观镇东大街338号创客广场A1-06-005 | 邮编 | 当前专利权人邮编：102200 |
| 主IPC国际分类 | B64U10/14 | 所有IPC国际分类 | B64U10/14 ; B64U20/87 ; B64D3/00 ; B64U50/37 ; B61B3/00 ; F16L55/34 ; B64U101/26 |
| 专利引用数量 | 3 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 北京集佳知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 赵焕; 李海建; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种管廊巡检装置，包括设置在管廊内的轨道、安装在所述轨道上的轨道车及用于对巡检无人机的 蓄 电池 充电的充电装置，巡检无人机能够通过对接装置与对应轨道车连接及分离。在本 申请 提供的管廊巡检装置中，通过在管廊内设置轨道，且设置能够沿轨道运动的轨道车，使得当巡检无人机与轨道车连接时，通过轨道车带动巡检无人机运动，避免巡检无人机在工作时耗能较多的情况。同时通过在管廊巡检装置设置对巡检无人机进行充电的充电装置，可以实现对巡检无人机的 蓄电池 进行充电，使得巡检无人机在管廊内充电后即可使用，进而提高了巡检无人机的工作效率。 | ||
| 权利要求 | 1.一种管廊巡检装置，包括巡检无人机（4），其特征在于，还包括设置在管廊（1）内的轨道（2）、安装在所述轨道（2）上的轨道车（3）及用于对所述巡检无人机（4）的蓄电池充电的充电装置，所述巡检无人机（4）能够通过对接装置与对应所述轨道车（3）连接及分离； |
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| 说明书全文 | 管廊巡检装置技术领域[0001] 本发明涉及管廊内部巡检技术领域，特别涉及一种管廊巡检装置。 背景技术[0003] 通常采用巡检无人机进行管廊巡检工作，具体的，通过巡检无人机在管廊内飞行，检测管廊内部状态。由于管廊内部环境复杂，有各种凸起(金属架等)，无人机需要全程实时自主避障；同时管廊内部没有GPS定位，只能依靠UWB和其他视觉手段，但管廊狭长的地况，使得使用UWB实现全程自动定位，难度较大，导致巡检无人机巡检安全性较低。同时由于管廊较长，巡检无人机运行巡检一定时间，需要返航至管廊外进行充电，导致巡检无人机的工作效率较低。 发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种管廊巡检装置，巡检无人机的工作效率提高。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供一种管廊巡检装置，包括巡检无人机，其特征在于，还包括设置在管廊内的轨道、安装在所述轨道上的轨道车及用于对所述巡检无人机的蓄电池充电的充电装置，所述巡检无人机能够通过对接装置与对应所述轨道车连接及分离。 [0006] 优选地，所述充电装置设置在所述轨道车上，当所述巡检无人机与所述轨道车连接时，所述蓄电池与所述充电装置连接。 [0007] 优选地，所述充电装置与所述轨道车供电方式相同，且所述充电装置能够与所述巡检无人机插接。 [0008] 优选地，所述充电装置为无线充电装置。 [0009] 优选地，所述充电装置固定连接于所述管廊端部。 [0010] 优选地，相邻两个防火门之间的管廊内均设有所述轨道及轨道车，所述轨道车能够带动所述巡检无人机沿所述轨道运动。 [0011] 优选地，充电装置安装在所述对接装置上，当所述巡检无人机与所述轨道车连接时，所述充电装置对所述巡检无人机充电。 [0012] 优选地，所述轨道车包括滑块及中间舱，所述滑块位于轨道的滑槽内，中间舱位于所述滑块下部，且所述中间舱内部设置有驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述轨道车行驶，所述对接装置位于所述中间舱的下部。 [0013] 优选地，所述轨道车上设有第一视觉标记； [0014] 还包括设置在管廊上的若干处位置的UWB基站，所述UWB基站用于对所述巡检无人机在管廊内部定位； [0015] 所述巡检无人机包括： [0016] 定位装置，所述定位装置包括UWB标签，所述定位装置通过测量UWB标签与布置在管廊内的所述UWB基站之间的距离来获取所述巡检无人机巡检时在所述管廊全局的位置； [0017] 第一定位摄像头，所述第一定位摄像头位于所述巡检无人机的顶端，所述第一定位摄像头镜头朝上，且用来检测和识别第一视觉标记，并通过视觉手段获取所述巡检无人机与轨道车的相对位姿，为所述巡检无人机提供定位信息，实现对接； [0019] 巡检摄像头，所述巡检摄像头用于摄像管廊内部状态； [0020] 管廊检测传感器，所述管廊检测传感器与所述巡检摄像头连接，且集成在所述巡检无人机的云台上，用于检测管廊的运行状态。 [0021] 优选地，还包括地面监测控制台、设置在防火门上的第二视觉标记，所述巡检无人机还包括用于识别所述第二视觉标记的第二定位摄像头，所述第二定位摄像头位于所述巡检无人机的侧端，对所述巡检无人机飞行方向导向，所述地面监测控制台通过数据传输装置与所述巡检无人机进行通信，并获取所述巡检无人机在管廊内的巡检信息。 [0022] 在上述技术方案中，本发明提供的管廊巡检装置包括巡检无人机、设置在管廊内的轨道安装在轨道上的轨道车及用于对巡检无人机的蓄电池充电的充电装置，巡检无人机能够通过对接装置与对应轨道车连接及分离。通过上述描述可知，在本申请提供的管廊巡检装置中，通过在管廊内设置轨道，且设置能够沿轨道运动的轨道车，使得当巡检无人机与轨道车连接时，通过轨道车带动巡检无人机运动，避免巡检无人机在工作时耗能较多的情况。同时通过在管廊巡检装置设置对巡检无人机进行充电的充电装置，可以实现对巡检无人机的蓄电池进行充电，使得巡检无人机在管廊内充电后即可使用，有效增加了巡检无人机在飞行状态下巡检作业的时间，进而提高了巡检无人机的工作效率。附图说明 [0023] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。 [0024] 图1为本发明实施例所提供的管廊巡检装置的布置图； [0025] 图2为本发明实施例所提供的管廊巡检装置的局部放大图； [0026] 图3为本发明实施例所述提供的巡检无人机的安装位置图； [0027] 图4为本发明实施例所提供的巡检无人机的结构示意图； [0028] 图5为本发明实施例所提供的巡检无人机工作的简要结构框图； [0029] 图6为本发明实施例所提供的巡检无人机的工作原理图； [0030] 图7为本发明实施例所提供的数据传输装置的结构示意图。 [0031] 其中图1‑7中：1‑管廊、2‑轨道； [0032] 3‑轨道车、31‑限位圈； [0033] 4‑巡检无人机、41‑涵道、42‑吊钩、43‑巡检摄像头、44‑管廊检测传感器、45‑机身、46‑第一定位摄像头、47‑超声波传感器、48‑第二定位摄像头、49‑UWB标签、410‑无人机机载计算机、411‑数传模块、412‑图传模块、413‑WiFi设备、414‑数据传输装置； [0034] 5‑防火门、51‑开口。 具体实施方式[0035] 本发明的核心是提供一种管廊巡检装置，巡检无人机的工作效率提高。 [0036] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。 [0037] 请参考图1至图7。 [0038] 在一种具体实施方式中，本发明具体实施例提供的管廊巡检装置包括巡检无人机、设置在管廊1内的轨道2、安装在轨道2上的轨道车3及用于对巡检无人机的蓄电池充电的充电装置，其中，轨道车3带动巡检无人机4沿轨道2运动。无人机不限制类型和材质，可以为开放式无人机、涵道式无人机、微型飞行器任意一种，如图所示，巡检无人机4可以为设置涵道41的涵道式无人机。 [0039] 具体的，巡检无人机可以在不执行巡检任务的情况下，与轨道车3对接，通过管廊1电力系统为无人机的电池充电。 [0040] 充电装置设置在轨道车3上，当巡检无人机与轨道车3连接时，蓄电池与充电装置连接。 [0041] 为了便于对电路铺设，优选，充电装置与轨道车3供电方式相同，且充电装置能够与巡检无人机插接。 [0042] 为了便于对蓄电池充电，优选，充电装置为无线充电装置。 [0043] 当然，还可以采用传统插接充电方式，具体的，可以在巡检无人机4上设置插头，轨道车3的充电装置上设有与插头配合的插座，当巡检无人机4与轨道车3配合时，插头正好插在插座位置。具体的，充电装置可以固定设置于轨道车3上，用于为巡检无人机4在巡检过程中时时充电，保证电量充足；也可以固定设置于管廊1或轨道2的两端，用于为巡检无人机4在非巡检状态下补充电能。 [0044] 具体的，管廊1和轨道车3一者上设有滑槽，另一者上设有与滑槽配合的轨道2，优选，轨道车3沿着管廊1长度方向运动。其中，轨道2可以是C字型吊轨，也可以是工字型吊轨。为了提高连接稳定性，滑槽可以为两个，两个滑槽平行设置，滑槽与轨道2一一对应设置。 [0045] 为了便于巡检无人机4与轨道车3配合，优选，轨道2设置在管廊1内壁顶端，具体的，轨道2铺设在地下管廊1的天花板上，巡检无人机4安装在轨道车3的底端。当然，根据实际需要，可以修改轨道2的位置。 [0046] 通过上述描述可知，在本申请具体实施例所提供的管廊巡检装置中，通过在管廊1内设置轨道2，且设置能够沿轨道2运动的轨道车3，使得当巡检无人机与轨道车3连接时，通过轨道车3带动巡检无人机运动，避免巡检无人机在工作时耗能较多的情况。同时通过在管廊巡检装置设置对巡检无人机进行充电的充电装置，可以实现对巡检无人机的蓄电池进行充电，使得巡检无人机在管廊内充电后即可使用，进而提高了巡检无人机的工作效率。 [0047] 同时通过在管廊1内设置轨道2，且设置能够沿轨道2运动的轨道车3，使得当巡检无人机4与轨道车3连接时，通过轨道车3带动巡检无人机4运动进行全程自主巡检或快速到达疑似故障区域进行排查。同时巡检无人机4能够自动穿过防火门与下一段管廊内轨道车3配合巡检，相对于传统方案中巡检无人机受制于管廊定位难度高、环境复杂等因素无法全程自主巡检的技术瓶颈，本发明所提供的巡检无人机4的使用安全性高，工作效率高。 [0048] 进一步，相邻两个防火门5之间的管廊1内均设有轨道2及安装在轨道2上的轨道车3，其中防火门5打开时，防火门5形成用于供巡检无人机4通过的开口51。由于轨道车3不能穿过防火门5，所以两个防火门5之间布置一个轨道车3，轨道车3作为运载无人机的载体，同一巡检无人机4可以实现在多个管廊1的巡检工作。 [0049] 具体的，对接装置包括设置在轨道车3的电磁件、控制电磁件得失电的电磁控制装置及设置在巡检无人机4上，且能够与电磁件吸合的吸合件。具体的，电磁件可以为电磁吸盘，具体的，需对接时，轨道车3上的电磁吸盘通电工作，通过电磁吸盘将巡检无人机4吸附固定，巡检无人机4飞控系统关闭；需分离时，巡检无人机4的飞控系统打开，轨道车3电磁吸盘断电，停止工作，巡检无人机4与轨道车3脱离。 [0050] 具体的，优选，充电装置安装在对接装置上，当巡检无人机4与轨道车3连接时，充电装置对巡检无人机4充电，可以将管廊1电力系统与无人机的电池模块连接，进行时时充电。 [0051] 同时，巡检无人机4与轨道车3的对接机构，兼具固定和充电的功能，解决了现有的巡检无人机4续航时间和里程有限的问题，可以长时间的稳定的执行巡检任务，使得自动巡检方案更加切实可行，实用性强。 [0052] 当然，在另一种具体实施方式中，对接装置包括吊钩42与吊钩42卡接的限位圈31，吊钩42和限位圈31中的一者设置在轨道车3上，另一者设置在巡检无人机4上。需对接时，调整对接机构的位置，实现挂靠固定，巡检无人机4的飞控系统关闭；需分离时，巡检无人机4的飞控系统打开，调整对接结构的相对位置，实现巡检无人机4与轨道车3脱离。 [0053] 轨道车3包括滑块及中间舱；滑块位于轨道2的滑槽内；中间舱位于滑块下部，且中间舱内部设置有驱动电机，驱动电机用于驱动轨道车3的行驶，对接装置位于中间舱的下部。具体的，充电模块为设置在轨道车3中间舱内的供能模块，供能模块的进电端与管廊1的电力系统相连，输电端与驱动电机相连，为驱动电机提供电力。同时输电端还与轨道车3下部的对接机构相连，在无人机与轨道车3对接的过程中，通过对接机构对无人机进行充电。 [0054] 轨道车上设有第一视觉标记；具体的，第一视觉标记布置在中间舱的四周，即多个带第一视觉标记的轨道车3被布置在轨道2上。其中第一视觉标记引导无人机接近轨道车，通过上述挂钩或磁性吸盘等对接装置进行对接固定。当然对接装置可以为真空吸附结构，通过真空吸附，实现巡检无人机4与轨道车3对接。 [0055] 巡检无人机4包括机身45、定位装置、第一定位摄像头46、超声波传感器47、巡检摄像头43及管廊检测传感器44等，其中定位装置、第一定位摄像头46、超声波传感器47、巡检摄像头43及管廊检测传感器44均设置在机身45上。 [0056] 定位装置包括UWB标签49，其中UWB标签49与UWB基站7配合，UWB基站7位于管廊内，位置固定不动。定位装置通过测量UWB标签49与布置在管廊1内的UWB基站7的距离来获取无人机巡检时在管廊1全局的位置，巡检无人机4利用UWB技术实现全局定位。该管廊巡检装置还包括设置于管廊1若干处位置的UWB基站7，可以实现无人机在管廊1内部全局定位，UWB基站7通过管廊1内布置的电线获取动力，并用其带的标记为巡检无人机4提供一个局部点位参考路标。 [0057] 第一定位摄像头46，第一定位摄像头46位于巡检无人机4的顶端，第一定位摄像头46镜头朝上用来检测和识别第一视觉标记，并通过视觉的手段获取巡检无人机4与轨道车3的相对位姿，为巡检无人机4提供精准的局部定位信息。巡检无人机4利用第一定位摄像头 46和第一视觉标记靠近轨道车3，实现与轨道车3的对接。 [0058] 超声波传感器47，超声波传感器47分布于巡检无人机4的四周，通过对周围障碍物的测量，实现自主避障，提高巡检无人机4的飞行安全性。 [0059] 巡检摄像头43，巡检摄像头43用于摄像管廊1内部状态。 [0060] 管廊检测传感器44，管廊检测传感器44与巡检摄像头43连接，且集成在巡检无人机4云台上，用来检测管廊1的运行状态。管廊检测传感器44可以为气体传感器，声音传感器，红外传感器，可见光相机等。 [0061] 出于无人机减重、节约成本、方便运载等考虑，优选的，巡检无人机4的机身45、材质优选为发泡材料，可以将更多载荷用于搭载各类传感器。 [0062] 进一步，该管廊巡检装置还包括设置在防火门5上的第二视觉标记，巡检无人机4还包括用于识别第二视觉标记的第二定位摄像头48，第二定位摄像头48位于巡检无人机4的侧端，具体的，第二定位摄像头48位于机身45前端。通过设置的第一视觉标记和第二视觉标记，用以引导无人机的飞行方向，对所述巡检无人机4飞行方向导向。 [0063] 更进一步，该管廊巡检装置还包括地面监测控制台6，地面监测控制台6通过数据传输装置等设备与巡检无人机4进行通信，同时向巡检无人机4下发命令，并获取巡检无人机4在管廊1内的巡检信息，其中数据传输装置包括WiFi设备413、数传模块411、图传模块412等。具体的，无人机通过巡检摄像头43和管廊检测传感器44，获取管廊1内的各种信息，通过数传模块411、图传模块412、WiFi设备413发送至地面监测控制台6。地面监测控制台6用以监控管廊1内巡检无人机4的情况，同时给巡检无人机4发出执行指令，并接收巡检无人机4反馈的信息。 [0064] 管廊巡检装置开始巡检时，轨道车3附着于轨道2上，巡检无人机4通过对接机构连接在轨道车3上，轨道车3通过电力驱动沿着轨道2运动，巡检无人机4利用巡检摄像头43和管廊检测传感器44获取管廊1内信息并通过WiFi传送至地面监控台。当遇到防火门5时，巡检无人机4通过对接机构脱离轨道车3，并通过巡检无人机4上的第一定位摄像头46获取轨道车3的标记信息，结合轨道车3的标记信息和巡检无人机4的无人机机载计算机410手段实现无人机在管廊1内的自主定位和避障，利用第二定位摄像头48检测在防火门5上的第二视觉标记，通过第二视觉标记引导无人机穿过防火门5，从而获取下一段轨道车3的标记信息，通过第一视觉标记和第一定位摄像头46实现获取巡检无人机4与轨道车3的相对位姿，并引导巡检无人机4与轨道车3对接继续巡检任务。具体的，可以通过暂停轨道车3运行，巡检无人机4与轨道车3固定，进行观察；在巡检过程对可疑、需要详细检查的地方可控制巡检无人机4脱离轨道车3，控制巡检无人机4靠近待检测区域，进行多视角观察。 [0065] 为了便于巡检无人机4及时高效地执行巡检任务，当轨道车3位于初始位置时，轨道车3均位于管廊1同一端。例如，当巡检无人机4由左向右飞行时，轨道车3初始位置均位于左侧，使得当巡检无人机4由一段管廊1飞行至下一段管廊1时，较快与轨道车3对接。 [0066] 进一步，该管廊巡检装置还包括控制轨道车3复位的巡检复位装置。具体的，巡检复位装置包括设置在轨道2末端的限位开关及驱动轨道车3反向运动的驱动控制机构，当轨道车3碰触限位开关时，驱动控制机构驱动轨道车3反向运动至初始位置。当巡检无人机4在管廊1巡检时，当需要在轨道2中途停车时，轨道车3停止工作，巡检无人机4与轨道车3脱离，此时轨道车停止运行，等待巡检无人机4落位后，轨道车3再启动。考虑到限位开关单纯自动控制的话，可能会与巡检无人机4配合上出现偏差。优选，室外设有控制限位开关工作的控制结构，即限位开关工作由地面站工作人员手动控制。 [0068] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |
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