基于飛行器的煙囪內(nèi)壁腐蝕情況無線視頻監(jiān)控設(shè)備與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煙囪的監(jiān)控設(shè)備與方法，特別是涉及到一種基于飛行器的煙囪內(nèi)壁腐蝕情況無線視頻監(jiān)控設(shè)備與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)以來，國內(nèi)電力工業(yè)迅猛發(fā)展，除了最傳統(tǒng)的火力發(fā)電之外，其他各種方式諸如核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電在國難日如雨后春筍般發(fā)展起來，但是火力發(fā)電量依舊占總發(fā)電量的80 %以上，火力發(fā)電仍然以燃煤機(jī)組為主，煤炭燃燒后產(chǎn)生的大量硫氧化物若直接排放到大氣中能夠形成酸雨，對生態(tài)環(huán)境和人民的身體健康等造成重大的危害。
[0003]隨著環(huán)境污染情況的日益嚴(yán)重，國家對于工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)保要求正在不斷提高，因此許多火電廠都增設(shè)了脫硫設(shè)備用于處理工業(yè)廢氣，而許多火電廠都采用石灰石一一石膏濕法脫硫技術(shù)(以下簡稱WFGD)來處理工業(yè)廢氣，目前這種技術(shù)已經(jīng)非常成熟，該技術(shù)憑借運(yùn)行穩(wěn)定可靠，對于硫吸收劑的利用率很高，脫硫效率可達(dá)到95%，對煤種適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今我國乃至國際燃煤電廠應(yīng)用最為廣泛的煙氣脫硫技術(shù)。環(huán)境保護(hù)部在2013年第24號的公告中指出，截止2013年初全國已建成投運(yùn)的燃煤脫硫機(jī)組共4659臺，其中采用WFGD的燃煤脫硫機(jī)組為1861臺，所占比例高達(dá)40 %左右。WFGD吸收塔主要有逆流噴淋塔、液柱塔、填料塔、文丘里、液膜接觸和噴淋組合塔、噴射鼓泡反應(yīng)器等，其中逆流噴淋塔為工程中最常用的吸收塔。但是原煙氣經(jīng)過WFGD后，進(jìn)入煙囪的凈煙氣濕度增加、溫度降低且含有C1-、F-、稀硫酸等，在煙囪內(nèi)形成很強(qiáng)的腐蝕環(huán)境，對原煙囪產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕危害。
[0004]傳統(tǒng)的檢測方式是請專業(yè)的工作人員通過登高作業(yè)到達(dá)煙囪頂端，然后利用吊繩或者升降機(jī)進(jìn)入煙囪內(nèi)部自上而下對煙囪內(nèi)壁的腐蝕情況進(jìn)視頻拍攝，這種監(jiān)控方式每次花費(fèi)大概在5?8萬，對于工業(yè)生產(chǎn)來說是個不小的負(fù)擔(dān)，而且煙囪內(nèi)部環(huán)境很差，對于進(jìn)入內(nèi)部的工作人員的身體健康有很大的危害，因此，在煙囪內(nèi)壁腐蝕情況監(jiān)控領(lǐng)域需要一種全新的智能的方法來取代傳統(tǒng)方式。
[0005]多旋翼無人飛行器又稱多軸飛行器，是一種結(jié)構(gòu)簡單的、能夠垂直起降的、多旋翼式無人飛行器，憑借其可靠的穩(wěn)定性，多旋翼無人飛行器經(jīng)常被用于航拍，橋梁檢測，定點(diǎn)巡航等場景。WiFi是當(dāng)前非常流行的一種無線局域網(wǎng)技術(shù)，具有組網(wǎng)方便、易于擴(kuò)展等特點(diǎn)，隨著Wifi各項技術(shù)的日趨完善，它正被應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域內(nèi)，如室內(nèi)定位、智能家居和視頻監(jiān)控等，尤其是在視頻監(jiān)控領(lǐng)域內(nèi)，克服了傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)難以滿足實(shí)時處理和穩(wěn)定可靠的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種基于飛行器的煙囪內(nèi)壁腐蝕情況無線視頻監(jiān)控設(shè)備與方法，將飛行器與無線視頻傳輸結(jié)合起來，充分利用飛行器的穩(wěn)定性以及無線視頻傳輸?shù)膶?shí)時性，從而完成對煙囪內(nèi)壁腐蝕情況的監(jiān)控。
[0007]本發(fā)明是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的:
一、一種基于飛行器的煙囪內(nèi)壁腐蝕情況無線視頻監(jiān)控設(shè)備:
包括中繼飛行器、視頻拍攝飛行器和PC上位機(jī)；中繼飛行器和視頻拍攝飛行器均包括:多軸飛行器機(jī)架、飛行器云臺機(jī)構(gòu)、電調(diào)、超聲波探測器、鋰電池、飛行器飛行控制單元、PMU電源管理單元、氣壓計、陀螺儀以及PCMS收發(fā)模組及其配套遙控器，飛行器云臺機(jī)構(gòu)、電調(diào)、超聲波探測器、鋰電池、飛行器飛行控制單元、PMU電源管理單元、氣壓計、陀螺儀和PCMS收發(fā)模組均安裝在多軸飛行器機(jī)架上；多軸飛行器機(jī)架旋翼的各個電機(jī)經(jīng)電調(diào)連接飛行器飛行控制單元，四個用于探測飛行器與煙囪內(nèi)壁之間距離的超聲波探測器分別安裝在多軸飛行器機(jī)架的四邊側(cè)面，超聲波探測器用于探測飛行器與煙囪內(nèi)壁之間距離，氣壓計用于檢測飛行器距離地面高度，陀螺儀用于檢測飛行器空中姿態(tài)角；飛行器飛行控制單元分別與氣壓計、陀螺儀、PCMS收發(fā)模組、飛行器云臺機(jī)構(gòu)和四個超聲波探測器連接，鋰電池經(jīng)PMU電源管理單元與飛行器飛行控制單元連接供電；中繼飛行器的多軸飛行器機(jī)架上還裝有用于飛行控制視頻拍攝飛行器的中繼器，中繼飛行器直接與地面的上位機(jī)和遙控器連接，視頻拍攝飛行器經(jīng)中繼飛行器上的中繼器連接地面的上位機(jī)和遙控器。
[0008]所述的中繼飛行器和視頻拍攝飛行器的飛行器云臺機(jī)構(gòu)均包括飛行器多軸云臺、攝像機(jī)、圖像發(fā)送模塊和位于地面的圖像接收模塊，攝像機(jī)安裝在飛行器多軸云臺上，飛行器多軸云臺固定在多軸飛行器機(jī)架上，飛行器多軸云臺連接到飛行器飛行控制單元。
[0009]所述的中繼飛行器中，遙控器向中繼飛行器發(fā)出的飛行控制信號經(jīng)PCMS收發(fā)模組發(fā)送到飛行器飛行控制單元，中繼飛行器的飛行數(shù)據(jù)信號由飛行器飛行控制單元發(fā)出經(jīng)PCMS收發(fā)模組和地面的無線接收模塊發(fā)送上位機(jī)，攝像機(jī)的圖像信號依次經(jīng)圖像發(fā)送模塊和地面的圖像接收模塊發(fā)送到上位機(jī)。
[0010]所述的視頻拍攝飛行器中，遙控器向視頻拍攝飛行器發(fā)出的飛行控制信號依次經(jīng)中繼飛行器上的中繼器、PCMS收發(fā)模組發(fā)送到飛行器飛行控制單元，視頻拍攝飛行器的飛行數(shù)據(jù)信號由飛行器飛行控制單元發(fā)出依次經(jīng)PCMS收發(fā)模組、中繼器、地面的無線接收模塊發(fā)送到上位機(jī)，攝像機(jī)的圖像信號依次經(jīng)圖像發(fā)送模塊、中繼器和地面的圖像接收模塊發(fā)送到上位機(jī)。
[0011]所述的多軸飛行器機(jī)架包括螺旋槳、無刷電機(jī)、機(jī)臂、飛行器支架、上承載板和下承載板；多軸飛行器支架的各個機(jī)臂上均安裝有無刷電機(jī)，無刷電機(jī)輸出軸連接螺旋槳，飛行器支架中心裝有分為上、下兩層的上承載板和下承載板。
[0012]所述的飛行器飛行控制單元、PMU電源管理單元均安裝于上承載板上，所述的超聲波探測器、鋰電池、PCMS收發(fā)模組、氣壓計和陀螺儀均安裝在下承載板上，所述的飛行器云臺機(jī)構(gòu)與中繼器均固定懸掛在下承載板底面。
[0013]二、一種基于飛行器的煙囪內(nèi)壁腐蝕情況無線視頻監(jiān)控方法，包括如下步驟:
1)利用遙控器將所述中繼飛行器飛至煙囪頂端中心的正上方，并將中繼飛行器的飛行器飛行控制單元中的飛行模式切換為GPS模式，定點(diǎn)懸停；
2)利用遙控器控制所述視頻拍攝飛行器先飛至煙囪頂端的上方，將視頻拍攝飛行器的飛行控制信號、飛行數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)由PCMS收發(fā)模組直接傳輸連接遙控器和上位機(jī)，切換到由PCMS收發(fā)模組經(jīng)飛行器裝備的中繼器連接遙控器和上位機(jī)；因?yàn)闊焽桧敳康膬?nèi)部有鋼套，會屏蔽或影響到飛行器的傳輸信號，由此通過中繼器中轉(zhuǎn)傳輸可實(shí)現(xiàn)在煙囪內(nèi)視頻拍攝飛行器的控制和傳輸；
3)將視頻拍攝飛行器飛入煙囪，進(jìn)行視頻拍攝采集，利用無線傳輸經(jīng)中繼器將飛行數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)傳送至位于煙囪外部地面的上位機(jī)，其中:飛行數(shù)據(jù)包括超聲波探測器測量得到的視頻拍攝飛行器與煙囪內(nèi)壁之間的距離、氣壓計測量得到的視頻拍攝飛行器距離地面的高度和陀螺儀測量得到的視頻拍攝飛行器在空中的姿態(tài)角；圖像數(shù)據(jù)為攝像機(jī)拍攝到的煙囪腐蝕內(nèi)壁情況視頻。
[0014]4)通過上位機(jī)接收到的數(shù)據(jù)得到視頻拍攝飛行器在煙囪內(nèi)部的位置對視頻拍攝飛行器的飛行進(jìn)行控制，完成煙囪內(nèi)壁的拍攝。
[0015]5)待拍攝完成后，先利用遙控器控制視頻拍攝飛行器從煙囪頂端飛出，煙降落到煙囪外部地面，再利用遙控器控制中繼飛行器飛離煙囪頂端降落至煙囪外部地面。
[0016]步驟I)中，由于240m的煙囪有2m振幅，因此在中繼飛行器飛至煙囪頂端的上方后，將中繼飛行器的攝像機(jī)朝向煙囪頂端并鎖定，根據(jù)攝像機(jī)拍攝得到圖像處理獲得中繼飛行器與煙囪頂端中心的水平偏差值，然后輸入姿態(tài)角發(fā)送到飛行器飛行控制單元，微調(diào)中繼飛行器的位置，確保中繼飛行器處于煙囪頂端中心的正上方并位置固定。
[0017]步驟3)和4)的視頻拍攝過程中，控制視頻拍攝飛行器的飛行器云臺機(jī)構(gòu)帶動攝像頭360°轉(zhuǎn)動進(jìn)行拍攝。
[0018]當(dāng)步驟3)中通過超聲波探測器獲得的視頻拍攝飛行器與煙囪內(nèi)壁之間的距離在I米以內(nèi)時，視頻拍攝飛行器的飛行器飛行控制單元屏蔽遙控器信號，視頻拍攝飛行器進(jìn)入自動控制狀態(tài)，飛行器飛行控制單元根據(jù)視頻拍攝飛行器的當(dāng)前位置控制回到煙囪中心，然后視頻拍攝飛行器的飛行器飛行控制單元翟重新接收遙控器信號。
[0019]由此，可根據(jù)視頻拍攝飛行器傳輸至上位機(jī)的視頻檢測煙囪內(nèi)壁