一种基于无人机图像识别的锅炉四管故障检测装置的制作方法

本实用新型属于锅炉四管故障检测技术领域，尤其涉及一种基于无人机图像识别的锅炉四管故障检测装置。

背景技术：

锅炉作为火电厂中重要的组成部分,其安全稳定运行对火电厂而言至关重要。锅炉四管是指水冷壁、过热器、再热器、省煤器,由于运行过程中受到磨损、高温氧化腐蚀、超温运行、焊接质量缺陷等因素的影响,会导致四管发生泄漏现象,直接威胁到火电厂的安全运行。为此能及时的检测到四管存在的故障问题，并对四管及时的维护对锅炉的使用寿命以及发电系统的稳定具有重要的意义，研究新型的高效锅炉四管故障检测装置对于保证锅炉的正常运行具有十分重要的意义。

在研究锅炉四管故障检测中，四管各部分出现局部温度过高，都可能代表着设备可能出现局部堵塞或者器件形变等问题。在锅炉燃烧的过程中，设备的金属零件的性能会随着使用时间的增长，而出现问题，因此对锅炉的四管进行在线监测就显得尤为重要了，但是在锅炉上安装测温器件，较为麻烦，且传感器在高温环境下使用寿命不长，需要频繁更换，造成成本过高的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于无人机图像识别的锅炉四管故障检测装置，使用无人机对设备进行实时图像采集，通过对锅炉四管的图像进行分析，从而实时监测锅炉四管故障，将实时分析的结果及时反馈给操作人员，以便做出具有针对性的检修工作。

本实用新型提供了一种基于无人机图像识别的锅炉四管故障检测装置，包括无人机图像采集装置及图像分析处理装置；

所述无人机图像采集装置包括无人机，所述无人机底部安装有可转动的云台，所述云台吊装有红外摄像头及高清摄像头；

所述无人机还安装有主控模块、通信模块、高增益天线；所述主控模块与所述通信模块、高增益天线及云台连接，用于控制云台转动，以及将所述红外摄像头及高清摄像头采集的视频图像通过所述通信模块及高增益天线传输至所述图像分析处理装置；

所述无人机还安装有三轴加速度陀螺仪、加速度计、gps模块、超声波定高装置、气压计、电子磁场计和温度传感器；所述三轴加速度陀螺仪、加速度计、gps模块用于实现位置锁定；所述三轴加速度陀螺仪、加速度计、电子磁场计和温度传感器用来完成航姿测量；所述超声波定高装置、气压计用于完成无人机的精准定高；

所述图像分析处理装置包括图像融合平台、图像分析平台；所述图像融合平台用于对采集的视频数据进行融合，所述图像分析平台用于对融合后的图像进行分析，得到故障检测结果。

进一步地，该装置还包括用于根据故障检测结果提供检修意见信息的专家系统。

进一步地，该装置还包括用于接收视频图像数据、故障提示信息及检修意见信息的终端。

进一步地，所述无人机表面涂覆有基于硅橡胶的透明耐高温涂层。

借由上述方案，通过基于无人机图像识别的锅炉四管故障检测装置，具有如下技术效果：

1)可以快速的完成电厂内对锅炉设备的实时图像采集任务，将监控与无人机相结合，能够提高监控覆盖范围，极大地提高了锅炉四管检修的效率，使用方便，可靠性高，对于锅炉稳定运行具有重要的意义。

2)实现了对锅炉四管故障的检测，能够对锅炉四管的异常发出警报，同时可以快速且实时的对厂内多组设备进行实时监测，进而给检修人员提供有效的检修建议，有效保障四管始终处于安全状态，避免爆管的发生。

3)在采集到图像后，通过图像融合以及分析，将可视化的设备融合图像以及分析结果通知工作人员，并根据历史数据指定合理的检修计划，极大地提高工作效率，降低事故发生率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型无人机外部结构示意图；

图2是本实用新型无人机内部结构示意图。

图3是本实用新型基于无人机图像识别的锅炉四管故障检测装置的结构图。

图中标号：

1-耐高温涂层；2-红外摄像头；3-高清摄像头；4-高增益天线；5-三轴加速度陀螺仪；6-加速度计；7-gps模块；8-超声波定高装置；9-气压计；10-图像融合平台；11-图像分析平台；12-专家系统；13-终端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型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实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参图1至图3所示，本实施例提供了一种基于无人机图像识别的锅炉四管故障检测装置，包括无人机图像采集装置及图像分析处理装置；

无人机图像采集装置包括无人机，无人机底部安装有可转动的云台，云台吊装有红外摄像头2及高清摄像头3；

无人机还安装有主控模块、通信模块、高增益天线4；主控模块与通信模块、高增益天线4及云台连接，用于控制云台转动，以及将红外摄像头2及高清摄像头3采集的视频图像通过通信模块及高增益天线传输至图像分析处理装置；通信模块适于接收无线控制信号，以实现对无人机进行控制。

无人机还安装有三轴加速度陀螺仪5、加速度计6、gps模块7、超声波定高装置8、气压计9、电子磁场计和温度传感器；三轴加速度陀螺仪5、加速度计6、gps模块7用于实现位置锁定；三轴加速度陀螺仪5、加速度计6、电子磁场计和温度传感器用来完成航姿测量；超声波定高装置8、气压计9用于完成无人机的精准定高；

图像分析处理装置包括图像融合平台10、图像分析平台11；图像融合平台10用于对采集的视频数据进行融合，图像分析平台11用于对融合后的图像进行分析，得到故障检测结果。

在本实施例中，该装置还包括用于根据故障检测结果提供检修意见信息的专家系统12。通过图像分析平台5分析出的设备运行故障，专家系统会通过检测结果匹配出相应的检修建议与对策，使得工作人员具有更好的指导性意见，提高工作效率，降低运行事故的发生次数。

在本实施例中，该装置还包括用于接收视频图像数据、故障提示信息及检修意见信息的终端13。终端13一般是工作人员随身携带，当图像分析平台5，检测到设备发生故障时，会通过无线通信的方式，将平台的分析结果、图像融合平台4生成的融合图像以及专家系统6提出的检修意见发送到工作人员手中，并用警报声进行提示，提醒工作人员存在发生故障的设备，及时完成故障的清除。

在本实施例中，无人机图像采集装置涂有耐高温涂层1。耐高温涂层1包裹整个无人机，使其内部及搭载的摄像装置可以在高温环境中应用，上述的耐高温涂层，是一种基于硅橡胶的耐高温涂层，具有良好的拉伸强度、断裂伸长率、粘接性能，并且具有硅橡胶的透明特性。基于硅橡胶的新型透明耐高温涂层，在不影响无人机实用与外管的前提下，极大地提高无人机在高温环境下的适应能力，使得设备可以很好地在高温环境下进行长时间工作，提高无人机和挂在配件的使用寿命。也可将该耐高温涂层涂覆于其它所有设备，尤其红外摄像头与高清摄像头，以方便设备在高温下长期工作。

在本实施例中，红外摄像头2搭载在无人机的搭载架上，并进行固定主要用于红外图像的采集。通过红外成像的原理可以清晰地从图像中看到设备各部分的温度分布情况，可以通过温度异常来分析设备内部存在的故障问题。

在本实施例中，高清摄像头3，搭载在无人机的搭载架上，并进行固定主要用于高清图像的采集。通过可见光成像的原理可以拍摄四管的高清图像，从而分辨出设备表面存在的故障。

在本实施例中，基于超材料的高增益天线4，搭载在无人机机身上，具有全向性好，增益高，重量轻的特点。通过性能优良的天线，可以高效的实现远距离的信号传递。

在本实施例中，三轴加速度陀螺仪5放置于无机机身内部，与传统单轴的陀螺仪相比，三轴陀螺仪可以同时测定6个方向的位置，移动轨迹，加速度，相当于三个单轴陀螺仪，可以极大地降低无人机的重量。该三轴加速度陀螺仪传感器分别采集控制器在x、y、z轴上的加速度以及控制器绕三轴旋转的角速度，发送给微处理器，经过温度补偿和磁场校准后进行姿态估计，采集互补滤波融合的数据并使用四元数法进行姿态解算，得到想要的欧拉角。

在本实施例中，加速度计6，放置于无机机身内部，配合陀螺仪与gps模块实现定位功能。

在本实施例中，gps模块7，放置于无机机身内部，配合陀螺仪与加速度计实现定位功能。

在本实施例中，超声波定高装置8，放置于机身底部，当低空飞行时采用超声波定高装置进行定高。

在本实施例中，气压计9，放置于机身上，当无人机高空飞行时采用气压计定高。

在本实施例中，图像融合平台10可以将红外摄像头2与高清摄像头3采集到的图像进行图像融合，从而更加直观的看到设备当前的运行状态。融合后的图像可以在清晰的看到设备外观存在的问题的同时看到设备内部温度存在的异常，使得工作人员可以更加清晰的了解到四管产生的故障以及故障的类型。

在本实施例中，图像分析平台11可以将红外摄像头2与高清摄像头3采集到的图像进行图像分析。通过红外摄像头2拍摄到的设备内部温度，分析由内部故障产生的温度异常，从而实现内部故障的检测。通过高清摄像头3拍摄到的四管外部高清图像，分析四管外部存在的故障，实现外部的故障诊断。总的来说图像分析平台可以实现锅炉四管由内而外的故障分析与实时检测任务。

该基于无人机图像识别的锅炉四管故障检测装置，具有如下技术效果：

1)可以快速的完成电厂内对锅炉设备的实时图像采集任务，将监控与无人机相结合，能够提高监控覆盖范围，极大地提高了锅炉四管检修的效率，使用方便，可靠性高，对于锅炉稳定运行具有重要的意义。

2)实现了对锅炉四管故障的检测，能够对锅炉四管的异常发出警报，同时可以快速且实时的对厂内多组设备进行实时监测，进而给检修人员提供有效的检修建议，有效保障四管始终处于安全状态，避免爆管的发生。

3)在采集到图像后，通过图像融合以及分析，将可视化的设备融合图像以及分析结果通知工作人员，并根据历史数据指定合理的检修计划，极大地提高工作效率，降低事故发生率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。