輸氣管線泄漏遙測激光器姿態(tài)控制裝置的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、近年來，天然氣管道運輸蓬勃發(fā)展，但隨著管網(wǎng)的增多和管線老化，泄漏問題也不可避免。基于光譜技術(shù)和自然目標(biāo)散射的激光氣體檢測技術(shù)具有靈敏度高、精確定位等特點，但人工及車輛承載平臺移動速度慢，并不適合長輸管線的監(jiān)測。因此根據(jù)已研制成功的甲烷探測激光器，開發(fā)了一套基于空中移動平臺的激光器承載裝置，自動進(jìn)行天然氣泄漏的空中巡檢具有重要的實際價值。
　　首先分析了機載檢測的工作原理，選擇吊艙搭載泄漏檢測裝置，對激光器裝夾機構(gòu)和吊艙總體布局進(jìn)行

2、了方案設(shè)計。激光器姿態(tài)控制算法是整個系統(tǒng)的靈魂，對于檢測精度、可靠性等都有很大的影響，它包括吊艙所在管網(wǎng)區(qū)域自動識別算法和裝夾機構(gòu)轉(zhuǎn)角調(diào)整算法。通過調(diào)節(jié)激光器姿態(tài)克服吊艙與管道相對位置變化和吊艙姿態(tài)變化的影響，使掃描光束對準(zhǔn)管道，完成檢測任務(wù)。
　　其次，考慮天然氣現(xiàn)場檢測的需求，對吊艙的機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與設(shè)計，機構(gòu)既要有良好的承載能力，又能靈活調(diào)整激光方向?？紤]到空中復(fù)雜的環(huán)境以及直升機的振動，對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)和模態(tài)分析。

3、控制系統(tǒng)的硬件方面，根據(jù)控制系統(tǒng)功能的需求，采用上下位機為主體的分層式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，確定所需的控制器件，完成了關(guān)鍵部件的配置和連線。
　　對吊艙的軟件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。確定了其主要工作流程以及分層、模塊化的設(shè)計思想，設(shè)計了功能合理、操作簡單的人機交互界面，對軟件系統(tǒng)中的主要模塊進(jìn)行了介紹。
　　最后，在上述研究的基礎(chǔ)上，研制了系統(tǒng)的樣機，并對整個激光器姿態(tài)控制裝置分別進(jìn)行了室內(nèi)模擬、高處掃描模擬管道、定點泄漏和車載移動泄漏檢測