一种用于复杂环境的甲烷泄露巡检装置及巡检方法与流程

本发明涉及甲烷泄漏检测，具体涉及一种用于复杂环境的甲烷泄露巡检装置及巡检方法。

背景技术：

1、随着社会的工业化发展，石油天燃气在其开采、生产、制造、集输、储配、应用等过程中，天然气管道具有输气量大、压力高、输送介质易燃易爆等特点，介质腐蚀、材料缺陷、管件松动、密封垫不严或人为疏忽等原因，可能存在着各类可燃或有毒有害气体，生产过程中气体泄漏，泄漏本身是十分危险的，它可能导致设备损坏、环境污染，甚至造成火灾、爆炸、人员中毒或伤亡事故。

2、天然气管道的场站地面环境较为多元化，分布着草地、石子路、泥路、台阶、设备挡板等多种不规则地形，日常巡检目前依靠巡管工进行人工泄漏巡检，无法形成连续的监控影像资料；且人工巡检可能无法察觉泄漏点，也可能因为泄漏点处的甲烷浓度过高对巡管工造成危险。因此为保障企业安全生产，降低处理气体泄漏问题的安全风险系数，跟随数字化转型的步伐，采用先进的气泄漏监测技术是必然的路线。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是缺乏数字化的天然气管道泄露巡检装置，目的在于提供一种用于复杂环境的甲烷泄露巡检装置及巡检方法，解决了对天然气管道沿线进行自动化巡检的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种用于复杂环境的甲烷泄露巡检装置，包括指挥中心和机器人系统，多个所述机器人系统分别设置在天然气管道沿线，且所述机器人系统与所述指挥中心通信连接；

4、所述机器人系统包括本地监控端和机器狗，所述机器狗通过无线网络与所述本地监控端通信连接，所述机器狗设置在所述天然气管道沿线，且沿所述天然气管道沿线移动；

5、所述机器人系统还包括充电桩和激光遥测模块，所述激光遥测模块分别安装在所述机器狗上，且与所述本地监控端无线通信连接；多个所述充电桩分布在所述天然气管道沿线，且用于对所述机器狗充电。

6、具体地，所述机器狗的数量为多个，所述机器人系统包括管道数据库，所述管道数据库将天然气管道划分为多个分段管道，且每个分段管道至少设置有一个所述机器狗，在所述机器狗的活动范围内，至少设置有一个所述充电桩。

7、一种用于复杂环境的甲烷泄露巡检方法，基于如上述的一种用于复杂环境的甲烷泄露巡检装置，所述方法包括：

8、指挥中心向机器人系统下发任务信息，所述任务信息包括巡检范围；

9、机器人系统接收任务信息；

10、本地监控端根据任务信息确定巡检范围内的天然气管道，同时从管道数据库中确定对应的多个分段管道；

11、确定多个分管管道对应的机器狗，并建立本地监控端与机器狗之间的无线通信连接，本地监控端根据分段管道将巡检路径发送至机器狗；

12、机器狗接收巡检路径后，沿巡检路径移动；

13、激光遥测模块检测天然气管道的甲烷泄露情况，若检测到甲烷气体，则向本地监控端发送警报信息；若未检测到甲烷气体，则向本地监控端发送正常信息；

14、本地监控端接收到警报信息后，向指挥中心发送警报信息；本地监控端接收到正常信息后，将正常信息存储。

15、具体地，所述任务信息中还包括自动巡检命令；

16、本地监控端解析自动巡检命令后，获得巡检周期；

17、本地监控端获得巡检时间和充电时间，并判断是否有：纠正系数×巡检时间+充电时间＜巡检周期，所述巡检时间为分段管道长度÷常规行进速度，所述充电时间为机器狗完成一次巡检后的电池充满的预估时间,所述纠正系数根据分段管道对应的路况设定；

18、若判断为否，则向指挥中心反馈巡检周期设定错误；若判断为是，则向机器狗下发自动巡检命令。

19、可选地，所述本地监控端中设置有浓度阈值；

20、激光遥测模块若检测到甲烷气体，并获取甲烷气体的实时浓度；

21、本地监控端判断甲烷气体的实时浓度是否超过浓度阈值，若为是则向指挥中心发送警报信息并存储数据；若为否则存储数据。

22、具体地，机器狗沿巡检路径移动的方法包括路径规划、落脚点序列规划、轨迹规划、身体高度与姿态自适应调整规划和摆动腿轨迹规划；

23、所述路径规划的方法包括：

24、通过环境感知技术获取巡检路径的高度图，并以路径平滑和运动连续为目标，生成第一移动路径；

25、所述落脚点序列规划的方法包括：

26、获取第一移动路径上的高度图，并根据最优落脚点评估算法，生成地形评估图，以路径平滑和运动连续为目标，生成第二移动路径；

27、所述轨迹规划的方法包括：

28、根据第二移动路径确定落脚点，获得落脚点产生支撑域，控制机器狗重心在支撑域内平滑移动，获得第三移动路径；

29、所述身体高度与姿态自适应调整规划的方法包括：

30、通过环境感知技术估算地形的高度与坡度，获得机器狗当前支撑足的位置和下一落脚点的位置；

31、通过机器狗的姿态传感器确定当前身体姿态，通过当前支撑足的位置和下一落脚点的位置确定当前身体高度和目标地形高度与坡度；

32、通过当前身体姿态、当前身体高度和目标地形高度与坡度获得身体高度与姿态调整规划；

33、所述摆动腿轨迹规划的方法包括：

34、通过环境感知技术获得摆动腿在落脚点与抬脚点之间的地形信息，规划摆动腿轨迹。

35、可选地，所述机器狗通过trot规划步态并行走。

36、一种用于复杂环境的甲烷泄露巡检方法，用于指挥中心，所述方法包括：

37、向机器人系统下发任务信息，所述任务信息包括巡检范围；

38、接收本地监控端发送到警报信息，所述警报信息为：机器人系统接收任务信息后，本地监控端根据任务信息确定巡检范围内的天然气管道，同时从管道数据库中确定对应的多个分段管道；并确定多个分管管道对应的机器狗，建立本地监控端与机器狗之间的无线通信连接，本地监控端根据分段管道将巡检路径发送至机器狗；机器狗接收巡检路径后，沿巡检路径移动；激光遥测模块检测天然气管道的甲烷泄露情况，若检测到甲烷气体，则向本地监控端发送的警报信息。

39、一种用于复杂环境的甲烷泄露巡检方法，用于本地监控端，所述方法包括：

40、接收指挥中心下发任务信息，所述任务信息包括巡检范围；

41、根据任务信息确定巡检范围内的天然气管道，同时从管道数据库中确定对应的多个分段管道；

42、确定多个分管管道对应的机器狗，并建立本地监控端与机器狗之间的无线通信连接，本地监控端根据分段管道将巡检路径发送至机器狗；

43、接收机器狗发送的警报信息或正常信息，所述警报信息为：机器狗接收巡检路径后，沿巡检路径移动；激光遥测模块检测天然气管道的甲烷泄露情况，若检测到甲烷气体，则向本地监控端发送的警报信息；所述正常信息为：若未检测到甲烷气体，则向本地监控端发送的正常信息；

44、接收到警报信息后，向指挥中心发送警报信息；本地监控端接收到正常信息后，将正常信息存储。

45、一种用于复杂环境的甲烷泄露巡检方法，用于机器狗，所述方法包括：

46、接收巡检路径后，沿巡检路径移动；所述巡检路径为：指挥中心向机器人系统下发任务信息，所述任务信息包括巡检范围；本地监控端根据任务信息确定巡检范围内的天然气管道，同时从管道数据库中确定对应的多个分段管道；确定多个分管管道对应的机器狗，并建立本地监控端与机器狗之间的无线通信连接，本地监控端根据分段管道确定的巡检路径；

47、激光遥测模块检测天然气管道的甲烷泄露情况，若检测到甲烷气体，则向本地监控端发送警报信息；若未检测到甲烷气体，则向本地监控端发送正常信息；所述警报信息用于本地监控端向指挥中心发送警报信息；所述正常信息用于存储。

48、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

49、本发明通过设置一个指挥中心和多个机器人系统，并将机器人系统分布在天然气管道沿线，通过机器人系统实现对区域内的天然气管道进行巡检的目的；同时通过将机器人系统分为一个本地监控端和多个机器狗端，通过机器狗携带的激光遥测模块对甲烷进行检测，并通过指挥中心和本地监控端设定机器狗的巡检路径，从而可以实现对整片区域内的所有天然气管道进行巡检，避免了人工巡检可能出现的泄露或者危险，能够实现自动化巡检作业。