本發(fā)明涉及設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)及方法，具體涉及一種全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)及檢測方法。

背景技術(shù)：

1、海上風(fēng)電作為一種清潔能源發(fā)電方式，得到了廣泛的關(guān)注何投資，全球范圍內(nèi)的數(shù)量何容量都在快速增長，截止至2023年的數(shù)據(jù)顯示，海上風(fēng)電設(shè)施的容量已經(jīng)達(dá)到了3189萬千瓦。然而，腐蝕的問題是目前海上風(fēng)電設(shè)施所面臨的巨大挑戰(zhàn)，且已經(jīng)導(dǎo)致了多起事故。當(dāng)前海上風(fēng)電設(shè)施的腐蝕檢測還是采用人工進(jìn)行攀爬，采用超聲波技術(shù)、紅外技術(shù)等測量涂層厚度以及銹蝕情況來檢測，例如授權(quán)號為zl200610124756.2的中國發(fā)明專利，公開了“基于電化學(xué)噪聲的局部腐蝕分析方案核裝置”，其采用采用電化學(xué)技術(shù)實時監(jiān)測鋼管樁涂層老化度和陰極保護(hù)效率；同時采用膜電阻探針技術(shù)監(jiān)測電子電氣系統(tǒng)的大氣腐蝕速率，以及風(fēng)電艙室內(nèi)的鹽霧沉積量，結(jié)合遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)技術(shù)，實現(xiàn)電氣裝備腐蝕速率、犧牲陽極保護(hù)效率和涂層老化狀態(tài)的長期在線監(jiān)測。然而此種檢測方式需要人工操作，危險性較高，且成本和操作間相對較長。又比如，虹科提供的notus無損檢測系統(tǒng)，采用太赫茲技術(shù)，仍然無法避免人工到風(fēng)電設(shè)備操作的風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明針對現(xiàn)有人工檢測技術(shù)危險性高、耗時長、覆蓋范圍小、成本高等問題，提供了一種全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)及檢測方法。該系統(tǒng)能在海洋條件下對海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的外表腐蝕、涂層完整性進(jìn)行精準(zhǔn)識別，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行一系列分析和規(guī)劃。

2、技術(shù)方案：所述的全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)，包括無人機(jī)主體、檢測設(shè)備及掛載和調(diào)整檢測設(shè)備用的可伸縮的機(jī)械臂，所述機(jī)械臂掛載在無人機(jī)主體的機(jī)腹下方，機(jī)械臂的頂部活動端固定檢測設(shè)備。

3、進(jìn)一步地，所述無人機(jī)主體包括無人機(jī)機(jī)翼，電機(jī)，碳纖維機(jī)架，無人機(jī)中控室，固定起落架裝置和固定式起落架，所述無人機(jī)機(jī)翼和電機(jī)組裝后固定在碳纖維機(jī)架上，碳纖維機(jī)架安裝在無人機(jī)中控室四周，無人機(jī)中控室兩側(cè)設(shè)置起落裝置，所述起落裝置包括固定起落架裝置和固定式起落架。

4、進(jìn)一步地，所述無人機(jī)中控室設(shè)置攝像頭。

5、進(jìn)一步地，所述機(jī)械臂包括上齒條、及與上齒條對應(yīng)的下齒條，所述上齒條和下齒條通過齒輪傳動，上齒條活動端固定檢測設(shè)備。

6、進(jìn)一步地，所述齒輪與電機(jī)連接，電機(jī)與單片機(jī)連接，單片機(jī)與電池連接，單片機(jī)放置在單片機(jī)支架上。

7、進(jìn)一步地，所述上齒條和下齒條兩側(cè)設(shè)置殼體，殼體通過連接架連接，殼體一側(cè)嵌設(shè)電機(jī)，另一側(cè)掛設(shè)電池。

8、進(jìn)一步地，所述電池放置在由電池下支架和電池側(cè)支架構(gòu)成的槽內(nèi)，電池下支架和電池側(cè)支架通過螺柱固定在殼體一側(cè)。

9、進(jìn)一步地，所述檢測設(shè)備為進(jìn)行涂層測厚的測厚儀。

10、進(jìn)一步地，所述機(jī)械臂通過連接架掛載在無人機(jī)主體的機(jī)腹下方。

11、所述的全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)的檢測方法，包括如下步驟：

12、s1、通過遙感地圖選擇需要檢測的風(fēng)機(jī)；

13、s2、尋找風(fēng)機(jī)，核實風(fēng)機(jī)坐標(biāo)，如果是目標(biāo)風(fēng)機(jī)，則通過監(jiān)測系統(tǒng)的攝像頭進(jìn)行拍照測厚進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，進(jìn)入下一步驟；如果否，則重新尋找目標(biāo)風(fēng)機(jī)；

14、s3、通過中控室(14)進(jìn)行云端分析整理數(shù)據(jù)，生成可視化模型標(biāo)記缺陷部位，標(biāo)記位置和名稱；

15、s4、記錄數(shù)據(jù)并分析備份。

16、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是使用無人平臺通過預(yù)先設(shè)定的路徑規(guī)劃算法對單座海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及整座海上風(fēng)力發(fā)電場進(jìn)行環(huán)繞飛行和數(shù)據(jù)采集，使用攝像頭對表面缺陷進(jìn)行腐蝕的視覺檢測，使用at0涂層測厚設(shè)備對外表涂層的完整性進(jìn)行檢測。將檢測的數(shù)據(jù)上傳至云端，通過一系列的處理和可視化分析，生成附帶缺陷標(biāo)識的三維風(fēng)電機(jī)模型，便于直觀地看到出現(xiàn)問題的部位。并且通過后續(xù)的分析處理程序，為風(fēng)電場進(jìn)行長期的檢測和維修規(guī)劃。

17、系統(tǒng)主要包括了無人機(jī)主體、檢測設(shè)備及掛載用的機(jī)械臂等主要部分，能夠在保持重心穩(wěn)定不變的情況下進(jìn)行伸展，使得檢測設(shè)備盡可能地接近被檢測表面，同時也給無人平臺留出一定空間，在保證安全的前提下最大限度提高檢測的精度。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

19、1.通過使用無人平臺檢測，以較短的時間完成對風(fēng)電設(shè)施的檢測，預(yù)計能在20分鐘以內(nèi)完成對單座設(shè)施的檢測，相比于人工檢測的4-6小時/臺，大大縮短了檢測所需的時間。從而達(dá)到縮短時間的目的。

20、2.以無人平臺智能檢測的方式，取代人工檢測方法，使工程師不再需要進(jìn)行攀爬等高空作業(yè)對設(shè)施進(jìn)行檢測，從而達(dá)到減少檢測的危險性的目的。

21、3.通過無人平臺進(jìn)行預(yù)先的路線規(guī)劃，現(xiàn)在的人工檢測方法一次只能檢測單座設(shè)施。通過對大范圍的的多個風(fēng)電設(shè)施的自主規(guī)劃飛行，可以一次性對多個設(shè)施甚至整個風(fēng)電場進(jìn)行檢測，從而達(dá)到擴(kuò)大覆蓋范圍的目的。

22、4.使用無人平臺及傳感器檢測，來降低檢測的費(fèi)用。人工檢測的方法單臺定檢的費(fèi)用會達(dá)到1.25萬元。通過本發(fā)明的方式進(jìn)行檢測的方式則可以縮減到約40元/臺。同時可以以極短的停機(jī)時間實現(xiàn)對設(shè)施的檢測。從而有效地降低成本。

技術(shù)特征：

1.一種全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括無人機(jī)主體(1)、檢測設(shè)備(3)及掛載和調(diào)整檢測設(shè)備用的可伸縮的機(jī)械臂(2)，所述機(jī)械臂(2)掛載在無人機(jī)主體(1)的機(jī)腹下方，機(jī)械臂(2)的頂部活動端固定檢測設(shè)備(3)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述無人機(jī)主體(1)包括無人機(jī)機(jī)翼(11)，電機(jī)(12)，碳纖維機(jī)架(13)，無人機(jī)中控室(14)，固定起落架裝置(15)和固定式起落架(16)，所述無人機(jī)機(jī)翼(11)和電機(jī)(12)組裝后固定在碳纖維機(jī)架(13)上，碳纖維機(jī)架(13)安裝在無人機(jī)中控室(14)四周，無人機(jī)中控室(14)兩側(cè)設(shè)置起落裝置，所述起落裝置包括固定起落架裝置(15)和固定式起落架(16)，所述無人機(jī)中控室(14)設(shè)置攝像頭(17)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述機(jī)械臂(2)包括上齒條(21)、及與上齒條(21)對應(yīng)的下齒條(22)，所述上齒條(21)和下齒條(22)通過齒輪(23)傳動，上齒條(21)活動端固定檢測設(shè)備(3)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述齒輪(23)與電機(jī)(24)連接，電機(jī)(24)與單片機(jī)連接，單片機(jī)與電池連接，單片機(jī)放置在單片機(jī)支架上(29)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述上齒條(21)和下齒條(22)兩側(cè)設(shè)置殼體(25)，殼體(25)通過連接架(26)連接，殼體(25)一側(cè)嵌設(shè)電機(jī)(24)，另一側(cè)掛設(shè)電池。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述電池放置在由電池下支架(27)和電池側(cè)支架(28)構(gòu)成的槽內(nèi)，電池下支架(27)和電池側(cè)支架(28)通過螺柱固定在殼體(25)一側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述機(jī)械臂(2)通過連接架(26)掛載在無人機(jī)主體(1)的機(jī)腹下方。

8.權(quán)利要求1-7任一項所述的全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：

9.基于權(quán)利要求1-7任一項所述的全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)的路徑規(guī)劃的智能算法，其特征在于：包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種全域自適應(yīng)海上風(fēng)電裝備腐蝕無人監(jiān)測系統(tǒng)及檢測方法，該系統(tǒng)包括無人機(jī)主體、檢測設(shè)備及掛載和調(diào)整檢測設(shè)備用的可伸縮的機(jī)械臂，所述機(jī)械臂掛載在無人機(jī)主體的機(jī)腹下方，機(jī)械臂的頂部活動端固定檢測設(shè)備。檢測方法：選擇要檢測的風(fēng)機(jī)；尋找風(fēng)機(jī)，核實風(fēng)機(jī)坐標(biāo)，通過中控室進(jìn)行云端分析整理數(shù)據(jù)，生成可視化模型標(biāo)記缺陷部位，標(biāo)記位置和名稱；記錄數(shù)據(jù)并分析備份。本發(fā)明通過使用無人平臺檢測，以較短的時間完成對風(fēng)電設(shè)施的檢測，通過無人平臺進(jìn)行預(yù)先的路線規(guī)劃，可以一次性對多個設(shè)施甚至整個風(fēng)電場進(jìn)行檢測，從而達(dá)到擴(kuò)大覆蓋范圍的目的，使用無人平臺及傳感器檢測，來降低檢測的費(fèi)用。

技術(shù)研發(fā)人員：孫仕俊,張毅皓,李帥坤,王顥然,孫浩,張晗,胡肇?zé)?趙遠(yuǎn)濤,趙忠賢
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海海事大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2