(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211138157.1 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 西安万飞控制科技有限公司 地址 710000 陕西省西安市碑林区劳动南 路17号西北工业大学创新科技大楼4 层403室 (72)发明人 高杰　严鸿　陈露露　院金彪　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 王艾华 (51)Int.Cl. F17D 5/02(2006.01) G08B 21/16(2006.01) G08B 7/06(2006.01) G01M 3/24(2006.01)G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车 及巡检方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于燃气泄漏监测的防 爆巡检无人车及巡检方法， 包括环 境监测传感器 模块、 燃气泄漏定位模块、 风险评估模块、 自主 导 航定位模块、 巡检规划模块、 远程交互模块和监 控预警模块， 可准确识别燃气泄漏并定位燃气泄 漏点， 通过评估燃气泄漏风险和危害， 制定巡检 计划并规划最优巡检路线， 结合基于多传感器融 合自主定位导航， 可 以实现自主巡检， 通过远程 交互模块及时发布燃气泄漏预警并采取相应的 措施， 降低了燃气泄漏事故的危害， 解决了燃气 管道人工巡检方式存在工作量大、 效率低、 漏检 等问题， 是替代人工 巡检的一种有效方式。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115539846 A 2022.12.30 CN 115539846 A 1.一种用于 燃气泄漏监测的防爆巡检无 人车， 其特征在于， 包括： 环境监测传感器模块， 用于监测燃气管道运行环境和管道燃气泄漏情况； 燃气泄漏定位模块， 用于通过检测燃气管道发生泄漏时产生的声波信号来检测燃气泄 漏并定位燃气泄漏点； 风险评估模块， 用于评估燃气管道巡检区域内与燃气泄漏风险相关的因素及相关性， 建立系统层次结构， 计算区域燃气泄漏的风险系数， 再根据各区域燃气泄漏危害情况， 评估 燃气泄漏后果和损失； 自主导航定位模块， 通过多源传感器融合， 感知周围环境建立精确地图实现自主导航 定位， 根据规划的巡检路线自主巡检； 巡检规划模块， 通过计算燃气管道巡检区域的优先级， 制定巡检计划， 规划最佳巡检路 线； 监控预警模块， 用于记录监测的环境信息并建立数据库， 当检测到环境空气指标异常 时， 定位燃气泄漏点， 将预警信息以及现场情况记录报告远程 监控台。 2.根据权利要求1所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车， 其特征在于， 还包 括远程交 互模块， 用于将巡检过程中收集的环境数据及巡检视频 上传服务器。 3.根据权利要求1所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车， 其特征在于， 所述 环境监测传感器模块设置有甲烷传感器、 温湿度传感器、 烟雾传感器、 氧气传感器、 二氧化 碳传感器、 一氧化 碳传感器、 六氟化硫传感器、 硫化氢传感器和粉尘传感器。 4.根据权利要求1所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车， 其特征在于， 所述 燃气泄漏定位模块设置有超声 波传感器阵列。 5.根据权利要求1所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车， 其特征在于， 所述 自主导航定位模块中的传感器融合模块采用激光雷达、 摄像头、 RTK和IMU进行多源传感器 融合。 6.一种权利要求1～5任一项所述用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车的巡检方法， 其 特征在于， 包括： 超声波传感器阵列对接收到的声波信号进行信噪分离， 采用MCSVM智能算法区分现场 噪声和燃气泄漏产生的声波信号， 结合环境监测模块中的传感器， 检测燃气管道气体泄漏 并定位燃气泄漏点； 根据巡检区域差异进行分区， 运用 层次分析法分析各区域燃气泄漏风险因素， 评估燃 气泄漏危害和损失， 制定 巡检计划， 规划巡检路线； 多源传感器融合感知周围环境， 建立精确地图实现自主导航定位， 根据规划的巡检路 线自主巡检； 巡检过程中监测环境信息并建立数据库， 当检测到环境空气指标异常时， 定位燃气泄 漏点， 将预警信息以及现场情况记录报告远程 监控台， 同时产生声光报警信息； 读取在燃气管道沿线及管道内的传感器数据， 将巡检视频上传服务器， 远程操控完成 特殊巡检任务。 7.根据权利要求6所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车的巡检方法， 其特 征在于， 超声波传感器阵列对接收到的声波信号采用VMD变分模态分解和小波阈值去噪算 法进行信噪分离：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115539846 A 2对声波信号进行VMD分解， 求 解原始波形和各本征模态分量的相关性； 保留相关系数较大的分量， 对相关系数小于阈值的分量， 采用基于最佳母小波的小波 阈值去噪算法进行处 理； 对保留的分量和去噪处 理后的模态分量进行重构， 实现波形信号的信噪分离 。 8.根据权利要求6所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车的巡检方法， 其特 征在于， 定位燃气泄漏点采用基于声波信号峰值检测方法计算超声波传感器阵列信号相对 时延： 进行声波信号端点检测， 对波形时域信号分窗， 求窗口内波形信号的平均能量和波动 率； 计算窗口间平均能量和波动率的增量， 当达到预定阈值时， 取窗口内第一个波形峰值 前的过零点为声波端点， 能量和波动阈值采样动态阈值， 计算方式为当前窗口前后计算一 段时间内波形的平均能量和波动率； 在声波持续段中提取波形峰值特征， 超声波传感器阵列各信号满足多个特征匹配时， 计算波形时延， 根据相对时延解 算声源位置 。 9.根据权利要求6所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车的巡检方法， 其特 征在于， 燃气泄漏风险因素包括环境因素、 入侵因素、 设计因素和意外因素。 10.根据权利要求6所述的一种用于燃气泄漏监测的防爆巡检无人车的巡检方法， 其特 征在于， 巡检路线的规划方法为： 运用层次分析法分析 各燃气泄漏风险因素的联系， 建立系统层次结构； 构建同层次中各因素之间相对上层因素之间的比较矩阵， 计算同一层中各因素的权 值； 根据燃气管道运行记录， 结合管道运行 标准进行评 定， 得出各项因素的指数； 根据不同因素对燃气泄漏的相关程度， 计算区域燃气泄漏的风险系数； 结合区域内发生燃气泄漏造成的事故危害性， 得 出区域燃气泄漏的危害系数； 根据燃气区域 危害系数， 制定 巡检计划， 规划巡检路线。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115539846 A 3