CN111325867A

CN111325867A - 一种基于v2x通信的全地形两栖智能巡检装置

Info

Publication number: CN111325867A
Application number: CN202010178107.0A
Authority: CN
Inventors: 赖欣; 武迪; 汪春浦; 叶万聪; 王储; 黄文静; 师靖远
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2020-03-14
Filing date: 2020-03-14
Publication date: 2020-06-23
Anticipated expiration: 2040-03-14
Also published as: CN111325867B

Abstract

本发明涉及一种用于复杂路面情况的基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置，用于智能安防领域。其技术方案：全地形两栖智能巡检装置包括巡检车***和无人机，无人机内部装有无线充电模块，无人机摄像头下方安装有信号收发器A；巡检车***中的视觉检测装置包含有三个摄像头，视觉监测装置与云台固定连接，轮胎由外轮轮圈和内轮轮圈组成用伸缩杆连接；通讯***由通信模块、信息存储模块、视觉监测模块及信号收发器组成，无人机通过V2X通信模块传输信息回巡检车***中的信息存储模块将信息整合打包发送至总控室。本巡检装置用于复杂地形的巡检工作，两栖巡检结合新型信息传输模式解除了复杂地形对巡检的限制，提高了巡检精度和安全强度。

Description

一种基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置

技术领域

本发明涉及一种用于复杂路面情况的基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置，是一种利用V2X协议进行陆空数据传输的装置，用于智能安防领域。

背景技术

在油田生产运输单位中，由于传统的人力巡检早已不适应行业的发展需求，伴随着机器人技术的兴起，出现了智能巡检机器人。巡检机器人与传统的人工巡检方式相比，其优势明显且全面。在采用传统人工巡检的情况下，其作业方式落后、自动化程度低、成本高、信息无法及时交互、易错检漏检、且在极端天气下，人工巡检会出于生命安全考虑而无法正常进行，因此传统的人工巡检很难保障油田的生产安全以及人员的人身安全。由于油田所在地段一般较为偏僻，人工巡检可能会导致当油气泄露、燃烧等事故发生，若现场的气体探测设施报警不及时或漏检时，容易造成人员伤亡和事故扩大。而且多种监控***独立运行，管理人员无法同时掌握足够全面的信息，不能快速定位和解决问题，容易造成事故扩大。如今加强安全巡护管理的形势更加严峻，依赖常规巡检显然无法满足要求，需要采用更科学的管理办法和更先进的技术手段，而智能巡检车凭借强大可靠的技术，则能有效的解决这些棘手问题。

相比之下，智能巡检车巡检效率更高、传递信息更快、错误率更低、可克服复杂的路况和环境影响，顺利及时地完成对于人工来说较为复杂和危险的巡检作业。采用智能巡检，势必将成为石油行业巡检的发展趋势。

发明内容

本发明的目的是：为了克服地形复杂、环境复杂、巡检线路长、人工漏检的问题，特提供一种基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置，是由无人机、巡检车***、动力***、通讯***、越障***组成，其特征在于：无人机[31]内部装有无线充电模块[30],无人机摄像头 [48]下方安装有信号收发器A[37]；所述巡检车***由视觉监测装置[16]、驱动电机A[21]、无人机停靠平台[27]、蓄电池[34]、充电口[33]组成；上述视觉监测装置[16]包含有一套三摄像头组，三摄像头呈正三角形分布，从上至下，从左到右分别为工业超清摄像头[17]夜间摄像头[18]和红外摄像头[19],视觉监测装置[16]与云台[20]固定连接，云台[20]内部最下方安装有驱动电机 A[21]，驱动电机A转轴[22]上装有电机齿轮[23]，电机齿轮[23]连接平台旋转齿轮[24]，平台旋转齿轮[24]与下方水平旋转底座[25]上的底座轴[26]过盈配合；无人机停靠平台[27]上部装有弧形铝合金顶[28]，平台内部安置有压力传感器[29]和无线充电模块[30],当压力传感器[29]接收信号为低电平时，无线充电模块[30]自动断电，当压力传感器[29]接收到高电平信号时，无线充电模块 [30]启动对无人机[31]进行充电；所述动力***包括电机B[12]、轮胎[1]，电机B[12]轴上装有电机齿轮[13]，电机齿轮[13]与传动齿轮[14]啮合，传动齿轮[14]固定在轮胎[1]的传动轴[15]上；上述轮胎[1]由外轮轮圈[2]和内轮轮圈 [3]组成，外轮轮圈[2]与内轮轮圈[3]通过伸缩杆[6]连接，用装有垫片[5]的六角螺栓[4]穿过伸缩杆[6]底盘上的通孔[7]和外轮轮圈[2]侧面的通孔[7]，另一端用螺母[8]固定，内轮轮圈尖端[9]与多个金属弧形轮[10]一端铰接，金属弧形轮[10]的中部与液压杆[11]底盘连接，液压杆[11]另一端连接内轮轮圈[3]。

一种基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置，其特征是：所述通讯***由巡检车内部的V2X通信模块[35]、信息存储模块[36]、视觉监测装置[16]顶部的信号收发器B[38]和无人机底部的信号收发器A[37]组成；V2X通信模块 [35]顶部装有GPS***[39]，侧面装有通信接口[40]，信息存储模块[36]置于V2X通信模块[35]下方，V2X与巡检车的视觉监测装置顶部的信号收发器 B[38]连接，V2X通信模块[35]与信息存储模块[36]通过通信接口[40]连接。

一种基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置，其特征是：所述越障***由可旋转的机械臂[41]、齿状越障轮[42]、电机C[43]、激光雷达测距传感器 [44]组成；越障***位于巡检车***前端，其中机械臂[41]与巡检车前翼[45] 部分铰接，可旋转，齿状越障轮[42]装在机械臂[41]两端，通过轮轴[46]连接固定；巡检车前端内置的电机C[43]与机械臂[41]相连提供动力，激光雷达测距传感器[44]置于巡检车前窗[47]内部，与巡检车动力***和机械臂[41]相连。

一种基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置，其特征是：所述巡检车***中弧形铝合金顶[28]的开启和关闭与巡检车内部的GPS***[39]有关，无人机[31]与巡检车相对位置不变，GPS***[39]发送位置信号令弧形铝合金顶[28]打开，反之则关闭弧形铝合金顶[28]，弧形铝合金顶[28]关闭即可自动折叠收入至小车后储藏箱[32]中，整个全地形两栖智能巡检装置的充电口[33] 安装在位于储藏箱[32]下方的车尾外部，与内部蓄电池[34]连接。

一种基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置，其通过V2X协议完成无人机和巡检车通信的过程为：当无人机[31]收集到图像后，通过其底部的信号收发器A[37]将数据通过V2X通信模块[35]传输，视觉监测装置[16]顶部的信号收发器B[38]收到数据，通过通信接口[40]传输到信息存储模块[36]中，并且同时视觉检测装置[16]也将巡检过程中收集到的相关数据通过通信接口[40]传输到信息存储模块[36]当中，与无人机[31]的数据进行整合打包后，再通过 V2X通信模块[35]，将信息发送至总控室。

本发明的有益效果是：(1)本装置利用倒勾状锯齿结构的轮胎，达到可以增大与光滑平面或淤泥雪地等复杂地形的摩擦目的，从而保证车辆能正常通过各种地形，保证了智能巡检车可通过多种复杂地形完成巡检工作，大大降低了巡检的工作难度和能耗，提高了工作效率和安全性；(2)V2X通信可构建车联网***，用作车辆间的协作，使巡检车运行和信息的交互更加有序和高效；(3)V2X 支持低时延直接通信，不依赖网络协助，通讯的即时性更强，更利于发现并及时处理巡检中可能或已经发生的危险和漏洞，提高了安全性、精准性及稳定性；且V2X技术与其他的通讯技术相比更加具有成本效益，在网络的部署上，可以同蜂窝网络协同工作，降低部署成本。

附图说明

图1是本发明的全地形两栖智能巡检装置主体装配图。

图2是本装置动力***轮胎的内胎的局部剖图。

图3是本装置动力***轮胎的局部剖图。

图4是本装置全地形陆空巡检车俯视剖图。

图5是本装置动力***内外轮胎连接处剖图。

图6是本装置动力***内外轮胎螺母连接处剖图。

图7是本装置全地形陆空巡检车通讯***流程图。

图中：1、轮胎，2、外轮轮圈，3、内轮轮圈，4、六角螺栓，5、垫片，6、伸缩杆，7、通孔，8、螺母，9、内轮轮圈尖端，10、金属弧形轮，11、液压杆， 12、电机B，13、电机齿轮，14、传动齿轮，15、传动轴，16、视觉监测装置，17、工业超清摄像头，18、夜间摄像头，19、红外摄像头，20、云台， 21、驱动电机A，22、驱动电机转轴，23、电机齿轮，24、平台旋转齿轮， 25、水平旋转底座，26、底座轴，27、无人机停靠平台，28、弧形铝合金顶， 29、压力传感器，30、无线充电模块，31、无人机，32、储藏箱，33、充电口，34、蓄电池，35、V2X通信模块，36、信息存储模块，37、信号收发器A， 38、信号收发器B，39、GPS***，40、通信接口，41、机械臂，42、齿状越障轮，43、电机C，44、激光雷达测距传感器，45、巡检车前翼，46、轮轴， 47、巡检车前窗 48、无人机摄像头

具体实施方式

下面结合图1、2、3、4、5、6、7对本发明装置做进一步说明。

一种基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置按照设定路线开始巡检，无人机[31]同步开始巡检，巡检车的视觉监测装置[16]开始工作。无人机[31]将监测到的视图利用V2X协议通过其下部的信号收发器A[37]将信息传递到视觉监测装置[16]顶部的信号收发器B[38]，数据传输到内部的信息存储模块[36]中，巡检车内部将本身监测到的信息和无人机收集到的信息做一个整合打包，之后直接发送到总控室，为了维持信息传输的稳定性，无人机[31]根据巡检车的定位与巡检车保持一定距离并跟随飞行。

在巡检过程中，当检测出路面状况为泥泞或易陷路面时，外轮轮圈[2]中的伸缩杆[6]伸长，内轮轮圈[3]伸出，内轮轮圈[3]的液压杆[11]伸出使内胎上的倒钩锯齿状金属弧形轮[10]旋转一定角度，倒勾状锯齿更容易进入泥沙中，不易打滑，增大轮胎与路面的摩擦力。

当检测出路面为普通路面时，液压杆[11]收缩，倒钩锯齿状金属弧形轮[10] 向内旋转，伸缩杆[6]内缩，内胎收回到外胎之中，减小与路面的摩擦力，由外胎继续负责巡检车的行驶。

当激光雷达测距传感器[44]检测出路面前方有障碍物无法绕开时，巡检车前端内部电机C[43]运转，机械臂[41]可360度旋转，同时机械臂上的齿状越障轮[42]旋转，增大与障碍物接触面积和摩擦力，同时通过机械臂的旋转带动车体的抬升和攀爬，配合整个动力***完成越障。

在无人机[31]停靠平台下端的压力传感器[29]接收信号为低电平时，无线充电模块[30]自动断电，当压力传感器[29]接收到高电平信号时，无线充电模块[30] 启动对无人机[31]进行充电。自动关闭，同时对无人机[31]进行充电。

Claims

1.一种基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置，是由无人机、巡检车***、动力***、通讯***、越障***组成，其特征在于：无人机[31]内部装有无线充电模块[30],无人机摄像头[48]下方安装有信号收发器A[37]；所述巡检车***由视觉监测装置[16]、驱动电机A[21]、无人机停靠平台[27]、蓄电池[34]、充电口[33]组成；上述视觉监测装置[16]包含有一套三摄像头组，三摄像头呈正三角形分布，从上至下，从左到右分别为工业超清摄像头[17]夜间摄像头[18]和红外摄像头[19],视觉监测装置[16]与云台[20]固定连接，云台[20]内部最下方安装有驱动电机A[21]，驱动电机A转轴[22]上装有电机齿轮[23]，电机齿轮[23]连接平台旋转齿轮[24]，平台旋转齿轮[24]与下方水平旋转底座[25]上的底座轴[26]过盈配合；无人机停靠平台[27]上部装有弧形铝合金顶[28]，平台内部安置有压力传感器[29]和无线充电模块[30],当压力传感器[29]接收信号为低电平时，无线充电模块[30]自动断电，当压力传感器[29]接收到高电平信号时，无线充电模块[30]启动对无人机[31]进行充电；所述动力***包括电机B[12]、轮胎[1]，电机B[12]轴上装有电机齿轮[13]，电机齿轮[13]与传动齿轮[14]啮合，传动齿轮[14]固定在轮胎[1]的传动轴[15]上；上述轮胎[1]由外轮轮圈[2]和内轮轮圈[3]组成，外轮轮圈[2]与内轮轮圈[3]通过伸缩杆[6]连接，用装有垫片[5]的六角螺栓[4]穿过伸缩杆[6]底盘上的通孔[7]和外轮轮圈[2]侧面的通孔[7]，另一端用螺母[8]固定，内轮轮圈尖端[9]与多个金属弧形轮[10]一端铰接，金属弧形轮[10]的中部与液压杆[11]底盘连接，液压杆[11]另一端连接内轮轮圈[3]。

2.根据权利要求1所述基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置，其特征是：所述通讯***由巡检车内部的V2X通信模块[35]、信息存储模块[36]、视觉监测装置[16]顶部的信号收发器B[38]和无人机底部的信号收发器A[37]组成；V2X通信模块[35]顶部装有GPS***[39]，侧面装有通信接口[40]，信息存储模块[36]置于V2X通信模块[35]下方，V2X与巡检车的视觉监测装置顶部的信号收发器B[38]连接，V2X通信模块[35]与信息存储模块[36]通过通信接口[40]连接。

3.根据权利要求1所述基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置，其特征是：所述越障***由可旋转的机械臂[41]、齿状越障轮[42]、电机C[43]、激光雷达测距传感器[44]组成；越障***位于巡检车***前端，其中机械臂[41]与巡检车前翼[45]部分铰接，可旋转，齿状越障轮[42]装在机械臂[41]两端，通过轮轴[46]连接固定；巡检车前端内置的电机C[43]与机械臂[41]相连提供动力，激光雷达测距传感器[44]置于巡检车前窗[47]内部，与巡检车动力***和机械臂[41]相连。

4.根据权利要求1所述基于V2X通信的全地形两栖智能巡检装置，其特征是：所述巡检车***中弧形铝合金顶[28]的开启和关闭与巡检车内部的GPS***[39]有关，无人机[31]与巡检车相对位置不变，GPS***[39]发送位置信号令弧形铝合金顶[28]打开，反之则关闭弧形铝合金顶[28]，弧形铝合金顶[28]关闭即可自动折叠收入至小车后储藏箱[32]中，整个全地形两栖智能巡检装置的充电口[33]安装在位于储藏箱[32]下方的车尾外部，与内部蓄电池[34]连接。