一种可燃气体管道泄漏检测方法及系统与流程

1.本发明涉及管道泄漏检测技术领域，更具体地，涉及一种可燃气体管道泄漏检测方法及系统。


背景技术：

2.管道运输是一种非常经济和有效的方法和工具，广泛地应用于世界各地区及其各种行业中。但随着管道运行期的延长，管道的老化、腐蚀和管道自身缺陷等问题，时常会造成管道泄漏。特别是含有可燃气体介质的管道，具有易燃易爆、有毒有害的特性，存在极大的安全隐患。如果不能及时发现和控制，一旦发生泄漏事故很容易引发火灾、爆炸、中毒和死亡等事故，还会对周围的生态环境造成严重的破坏或影响，危害人民的生命和财产安全，造成不可挽回的经济损失。因此要保障管道运输的安全性能，必须加强对管道的泄漏检测。
3.在管道系统不停运的状态下，目前针对可燃气体管道的泄漏检测手段常规采用人工巡察法或者流量推断法、压差点分析法、声波检测法、动态模型分析法等；人工巡察法的工作量非常大，容易漏检，而其它几种方法则需要安装一定数量的高精度的监测设备进行数据监测，且大多存在检验精度不够的问题。基于此，设计一种可燃气体管道泄漏检测的机器人系统是非常有必要的。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中存在的目前针对可燃气体管道的泄漏检测手段精度低且操作难度大的技术问题。
5.本发明提供了一种可燃气体管道泄漏检测方法，包括以下步骤：
6.s1，对工厂管道建立三维模型；
7.s2，根据三维模型的管道三维地理位置信息，设置管道编号和起始点三维地理坐标，根据管道航线规划无人机飞行线路，从而控制无人机在已规划的管道航线上飞行；
8.s3，控制无人机的机载可燃气体传感器模组检测环境中待测气体含量，若超标后则报警则拍摄取证；
9.s4，结合定位信息将检测结果、地理位置信息及实地影像打包上传至云平台。
10.优选地，所述s1具体包括：
11.s11，通过机载一体化集成高精度激光测量仪获取三维激光点云数据；
12.s12，融合uwb+rtk定位模块获取的定位定姿数据；
13.s13，将三维激光点云数据中关键特征、位置、姿态生成三维模型。
14.优选地，所述s13具体包括：通过realworks工厂点云数据处理软件，快速识别三维激光点云数据中管道、法兰、阀门、钢梁、建筑物、结构混凝土、墙壁和门窗数据；并进行特征提取，简化处理和点云拼接，生成三维系统模型，实现工厂、管道的三维建模。
15.优选地，所述s12具体包括：采用融合定位终端，室外采用北斗差分rtk定位技术，室内采用uwb定位技术；通过在室内、外布置定位终端及其信号接收器和发射器，由室内外
定位设备接收bds信号和rtk差分数据并通过后台服务器进行位置解算，从而实现室内外定位模式的自动切换。
16.优选地，所述s3具体包括：在无人机上搭载用于检测pm2.5，硫化氢、甲烷、乙烷、丙烷、一氧化碳、氢气、乙烯、丙烯、乙炔、丙炔、氨气、天然气、液化石油气的六气体传感器模组，若某一种或多种气体超标时则报警并停止飞行进行拍摄取证。
17.优选地，所述s4具体包括：将各传感器信号转换成电信号，再通过wifi将信号传输到云平台的电脑形成数字图像。
18.优选地，所述s4具体包括：通过信号选通电路将传感器信号转化成电信号，其中信号选通电路包括芯片cd74hc4067或cd74hct4067系列选通芯片。
19.本发明还提供了一种可燃气体管道泄漏检测系统，所述系统用于实现可燃气体管道泄漏检测方法，包括：
20.建模模块，用于对工厂管道建立三维模型；
21.飞行线路规划模块，用于根据三维模型的管道三维地理位置信息，设置管道编号和起始点三维地理坐标，根据管道航线规划无人机飞行线路，从而控制无人机在已规划的管道航线上飞行；
22.气体泄漏检测模块，用于控制无人机的机载可燃气体传感器模组检测环境中待测气体含量，若超标后则报警则拍摄取证；结合定位信息将检测结果、地理位置信息及实地影像打包上传至云平台。
23.本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现如前所述可燃气体管道泄漏检测方法的步骤。
24.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现可燃气体管道泄漏检测方法的步骤。
25.有益效果：本发明提供的一种可燃气体管道泄漏检测方法及系统，其中方法包括：对工厂管道建立三维模型；根据三维模型的管道三维地理位置信息，设置管道编号和起始点三维地理坐标，根据管道航线规划无人机飞行线路，从而控制无人机在已规划的管道航线上飞行；控制无人机的机载可燃气体传感器模组检测环境中待测气体含量，若超标后则报警则拍摄取证；结合定位信息将检测结果、地理位置信息及实地影像打包上传至云平台。通过控制无人机机载可燃气体模组(六气模组)进行可燃气体检测，报警及信号传输，实现模块化、自动化，智能化，避免人员到危险环境进行作业，大大降低了作业风险。在不停运状态以及易燃易爆、有毒有害工作环境下，安全高效的进行可燃气体管道泄漏监测。
附图说明
26.图1为本发明提供的一种可燃气体管道泄漏检测方法流程图；
27.图2为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；
28.图3为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图；
29.图4为本发明提供的可燃气体管道泄漏检测系统模块图。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施
例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
31.如图1和图4所示，本发明提供了一种可燃气体管道泄漏检测方法，包括以下步骤：
32.s1，对未建立三维可视模型的工厂(已建三维模型的可直接使用)。具体包括：
33.s11，通过机载一体化集成高精度激光测量仪获取三维激光点云数据；
34.s12，融合uwb+rtk定位模块获取的定位定姿数据；
35.s13，具体地，通过realworks工厂点云数据处理软件，快速识别三维激光点云数据中的管道、法兰、阀门、钢梁、建筑物、结构混凝土、墙壁和门窗等数据，并进行特征提取，简化处理和点云拼接，快速生成三维系统模型，高效实现工厂、管道的三维建模。最后通过wifi和云平台将模型信号传输至手机app、平板或电脑，便于室外遥控台或室内控制室实现可视化巡检管控。
36.s2，利用手机app、平板或电脑巡检飞控软件，通过已有或已建立的厂区三维模型和管道三维地理位置信息，设置管道编号和起始点三维地理坐标规划无人机飞行线路，从而控制无人机在已规划的管道航线上飞行；
37.s3，无人机上设有可燃气体传感器模组，具体为六气体传感器模组，用于检测是否含有待测气体，若含有，且浓度达到报警值时，报警模块及时发出报警信号，并进行信息的传输。同时采用高光谱相机拍照取证，uwb+rtk定位模块定位，三者结合，还原被测管道泄漏的实地状况，获取的检测结果具有对应的地理位置信息和实地影像，有利于管道泄漏点的识别与分析。
38.由信号选通电路(信号选通电路可由cd74hc4067或cd74hct4067系列等选通芯片构成)将传感器信号转化成电信号，通过wifi将信号传输到云平台的电脑形成数字图像，上传的数据经云平台处理后与云平台数据库中数据进行分析对比后将分析数据实时反馈给检测作业操作端手机app、平板或电脑。云平台对实时检测气体数据进行记录和分析，形成数据报表和统计图。
39.其中，智能手机、平板或者电脑(遥控台)：能够安装无人机飞控app和检测数据处理软件，检测数据提取软件，航线规划、数据分析及反馈输出软件，能够实时发送或接收信息。检测人员通过智能手机、平板或者电脑端飞控app进行无人机行走控制，并控制检测设备进行管道气体检测。
40.无人机：能够沿既定规划航线巡检飞行，能加装气体传感器模组、室内外一体定位模块(uwb+rtk)、specim高光谱相机等。全新模块化巡检无人机，支持重建地理特征，前后图片对比分析等功能，和巡检管理的软件平台实时观察巡检图像；自动记录巡检轨迹和报警点、异常点，并能够在完成巡检后自动生成巡检报告，继承巡检飞控app，简单易用。
41.室内外一体定位模块(uwb+rtk):采用融合定位终端，室外采用了北斗差分rtk定位技术，室内采用uwb定位技术。通过在室内、外布置定位终端及其信号接收器和发射器，由室内外定位设备接收bds信号和rtk差分数据并通过后台服务器进行位置解算，从而实现室内外定位模式的自动切换，定位精度均可达到厘米级。
42.六气体传感器模组(带报警模块-本安防爆型)：包括用于检测pm2.5，硫化氢、甲烷、乙烷、丙烷、一氧化碳、氢气、乙烯、丙烯、乙炔、丙炔、氨气、天然气、液化石油气等在内的多种可燃气体。传感器模块可根据环境介质自由组合，模块即插即用，自动识别，具有分辨率高、检出限低、数据稳定、维护成本低的特点。
43.高精度激光测量仪：用于获取三维激光点云和定位定姿数据，通过配套的全套数据处理和应用软件，快速生成三维模型。针对未建立三维模型的工厂，可通过机载一体化集成高精度激光扫描仪，可获取三维激光点云和定位定姿数据，通过配套的全套数据处理和应用软件，能快速生成三维模型，拆装便捷，灵活性高，便于可视化管理。对于已建立三维模型的厂区可直接用于无人机系统。
44.控制器：内设有单片机控制电路、dc/dc电压转化电路和信号输出电路。
45.信号选通电路：能够将传感器信号转换成电信号传输至电脑形成数字图像。气体传感器通过信号选通电路将所检测的数据转换成电信号传输至电脑形成数字图像，同时采用高光谱相机拍照取证，结合无人机室内外一体定位模块(uwb+rtk)，将具有对应地理信息和实地影像的检测结果进行反馈，便于泄漏点的识别与分析，得出结论。
46.高光谱相机：能获取正射影像，由一根快门连接线连接至无人机，在检测气体的同时拍照，获得实地的正射实地影像，便于泄漏点的识别与分析。
47.无线路由器：支持4g/5g传输的无线路由器，依据现场情况，安装在现场，实现无人机与云平台的通信，构建wifi通信环境，将气体检测信号wifi传输到电脑形成数字图像。
48.云平台：能够将现场检测形成的数字图像，与云平台的数据库，进行对比和分析，将分析数据实时反馈给检测作业操作端手机app、平板或电脑。云平台对实时检测气体数据进行记录和分析，形成数据报表和统计图。
49.本发明实施例技术可行性分析如下：
50.(1)目前市场有成熟的无人机、高光谱相机和高精度激光测量仪产品可供选择。
51.(2)现场作业环境能够支持构建无线网络。
52.(3)软件设施需增设无人机定位控制、飞行控制和气体检测数据处理软件，检测数据提取软件，数据分析及反馈输出软件，相应的软件制作技术目前在国内都相对成熟的技术。
53.(5)硬件设施仅需智能手机、平板或电脑、wifi路由器，可燃气体检测模块，相应的硬件设施市场上都有多种可供选择。
54.通过以上分析，该技术是可行的有益效果：
55.1.安全方面，通过控制无人机机载可燃气体模组(六气模组)进行可燃气体检测，报警及信号传输，实现模块化、自动化，智能化，避免人员到危险环境进行作业，大大降低了作业风险；
56.2.技术方面，原理简单，技术方面可靠，无太大技术难点。
57.3.经济方面，通过机载高精度激光测量仪、多参数可燃气体监测模组及云平台，实现智能化、数字化、可视化管理，大大减少工作量，节约费用。通过搭载室内外一体定位模块(uwb+rtk)，可实现工厂室内外环境监测，应用范围广，推广性较强，对石油化工、煤化工、精细化工、油气储运、污水处理、环境监测等行业信息化发展具有极大的促进意义。
58.4.节能环保方面，项目实施过程无污染。
59.如图4所示，本发明还提供了一种可燃气体管道泄漏检测系统，所述系统用于实现可燃气体管道泄漏检测方法，包括：
60.建模模块，用于对工厂管道建立三维模型；
61.飞行线路规划模块，用于根据三维模型的管道三维地理位置信息，设置管道编号
和起始点三维地理坐标，根据管道航线规划无人机飞行线路，从而控制无人机在已规划的管道航线上飞行；
62.气体泄漏检测模块，用于控制无人机的机载可燃气体传感器模组检测环境中待测气体含量，若超标后则报警则拍摄取证；结合定位信息将检测结果、地理位置信息及实地影像打包上传至云平台。
63.请参阅图2为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图2所示，本发明实施例提了一种电子设备，包括存储器1310、处理器1320及存储在存储器1310上并可在处理器1320上运行的计算机程序1311，处理器1320执行计算机程序1311时实现以下步骤：s1，对工厂管道建立三维模型；
64.s2，根据三维模型的管道三维地理位置信息，设置管道编号和起始点三维地理坐标，根据管道航线规划无人机飞行线路，从而控制无人机在已规划的管道航线上飞行；
65.s3，控制无人机的机载可燃气体传感器模组检测环境中待测气体含量，若超标后则报警则拍摄取证；
66.s4，结合定位信息将检测结果、地理位置信息及实地影像打包上传至云平台。
67.请参阅图3为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。如图3所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质1400，其上存储有计算机程序1411，该计算机程序1411被处理器执行时实现如下步骤：s1，对工厂管道建立三维模型；
68.s2，根据三维模型的管道三维地理位置信息，设置管道编号和起始点三维地理坐标，根据管道航线规划无人机飞行线路，从而控制无人机在已规划的管道航线上飞行；
69.s3，控制无人机的机载可燃气体传感器模组检测环境中待测气体含量，若超标后则报警则拍摄取证；
70.s4，结合定位信息将检测结果、地理位置信息及实地影像打包上传至云平台。
71.需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
72.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
73.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
74.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
75.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
76.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
77.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种可燃气体管道泄漏检测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，对工厂管道建立三维模型；s2，根据三维模型的管道三维地理位置信息，设置管道编号和起始点三维地理坐标，根据管道航线规划无人机飞行线路，从而控制无人机在已规划的管道航线上飞行；s3，控制无人机的机载可燃气体传感器模组检测环境中待测气体含量，若超标后则报警则拍摄取证；s4，结合定位信息将检测结果、地理位置信息及实地影像打包上传至云平台。2.根据权利要求1所述的可燃气体管道泄漏检测方法，其特征在于，所述s1具体包括：s11，通过机载一体化集成高精度激光测量仪获取三维激光点云数据；s12，融合uwb+rtk定位模块获取的定位定姿数据；s13，将三维激光点云数据中关键特征、位置、姿态生成三维模型。3.根据权利要求2所述的可燃气体管道泄漏检测方法，其特征在于，所述s13具体包括：通过realworks工厂点云数据处理软件，快速识别三维激光点云数据中管道、法兰、阀门、钢梁、建筑物、结构混凝土、墙壁和门窗数据；并进行特征提取，简化处理和点云拼接，生成三维系统模型，实现工厂、管道的三维建模。4.根据权利要求2所述的可燃气体管道泄漏检测方法，其特征在于，所述s12具体包括：采用融合定位终端，室外采用北斗差分rtk定位技术，室内采用uwb定位技术；通过在室内、外布置定位终端及其信号接收器和发射器，由室内外定位设备接收bds信号和rtk差分数据并通过后台服务器进行位置解算，从而实现室内外定位模式的自动切换。5.根据权利要求1所述的可燃气体管道泄漏检测方法，其特征在于，所述s3具体包括：在无人机上搭载用于检测pm2.5，硫化氢、甲烷、乙烷、丙烷、一氧化碳、氢气、乙烯、丙烯、乙炔、丙炔、氨气、天然气、液化石油气的六气体传感器模组，若某一种或多种气体超标时则报警并停止飞行进行拍摄取证。6.根据权利要求1所述的可燃气体管道泄漏检测方法，其特征在于，所述s4具体包括：将各传感器信号转换成电信号，再通过wifi将信号传输到云平台的电脑形成数字图像。7.根据权利要求6所述的可燃气体管道泄漏检测方法，其特征在于，所述s4具体包括：通过信号选通电路将传感器信号转化成电信号，其中信号选通电路包括芯片cd74hc4067或cd74hct4067系列选通芯片。8.一种可燃气体管道泄漏检测系统，其特征在于，所述系统用于实现如权利要求1-7任一项所述的可燃气体管道泄漏检测方法，包括：建模模块，用于对工厂管道建立三维模型；飞行线路规划模块，用于根据三维模型的管道三维地理位置信息，设置管道编号和起始点三维地理坐标，根据管道航线规划无人机飞行线路，从而控制无人机在已规划的管道航线上飞行；气体泄漏检测模块，用于控制无人机的机载可燃气体传感器模组检测环境中待测气体含量，若超标后则报警则拍摄取证；结合定位信息将检测结果、地理位置信息及实地影像打包上传至云平台。9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现如权利要求1-7任一项所述的可燃气体管道泄漏检测方法的
步骤。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的可燃气体管道泄漏检测方法的步骤。

技术总结
本发明属于管道泄漏检测技术领域，具体提供了一种可燃气体管道泄漏检测方法及系统，其中方法包括：对工厂管道建立三维模型；设置管道编号和起始点三维地理坐标，根据管道航线规划无人机飞行线路，从而控制无人机在已规划的管道航线上飞行；控制无人机的机载可燃气体传感器模组检测环境中待测气体含量，若超标后则报警则拍摄取证；结合定位信息将检测结果、地理位置信息及实地影像打包上传至云平台。通过控制无人机机载可燃气体模组进行可燃气体检测，报警及信号传输，实现模块化、自动化，智能化，避免人员到危险环境进行作业，大大降低了作业风险。在不停运状态以及易燃易爆、有毒有害工作环境下，安全高效的进行可燃气体管道泄漏监测。漏监测。漏监测。


技术研发人员：袁国庆 杨林 姚军 闫志奇 柴占杰 张鑫 杨梅竹
受保护的技术使用者：中建三局第三建设工程有限责任公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/8/1