一种监测矿物管道运输事故的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种监测矿物管道运输事故的系统，属于无线通信与自动化检测技术领域。
【背景技术】
[0002]在目前，国内大储量矿山多处于地形复杂交通不便的边远山区、多处于国家自然保护区或生态脆弱区的状况下，高额物流(运输)成本已成为制约矿产资源低成本地开发运用的重要障碍。管道运输在矿物运输中具有架设成本低，运输量大，不受复杂地形限制等优势，并且在国家对节能减排工程的重视和投资力度加大的时刻，管道运输的能耗低，损耗小，安全可靠的优势使得管道运输成为矿物运输的可靠之选。复杂地形长距离管道输送工程在全国各地的应用也越来越多，如何及时检测复杂地形的管道输送安全运行越来越重要。
[0003]因管道的所处地势及管道形状，当管道发生的坍塌、断裂等事故，如果不及时停止管道的运行，抢修管道，那么损失巨大。如何在管道发生事故之后准确检测出来，是目前需要解决的问题。而我们可以在管道上安装MEMS传感器检测管道的当前状态，当采用MEMS传感器采集管道的角度偏转信息后，由于各种环境因素会导致传感器有误报的情况，而管道的现场环境恶劣，工作人员去现场勘察事故是否发生费时费力。如何采取一种办法解决传感器对管道事故的误报情况十分必要。
[0004]建立监测矿物管道运输事故的系统，需要考虑监测矿物管道运输事故的系统的构成、连接等问题。
【发明内容】
[0005]本实用新型提供了一种监测矿物管道运输事故的系统，以用于解决对建立监测矿物管道运输事故的系统的结构、连接问题，解决复杂地形下的矿浆输送管道坍塌引起的工作人员需要前往环境恶劣的现场费时费力的问题。
[0006]本实用新型的技术方案是:一种监测矿物管道运输事故的系统，包括太阳能供电模块1、采集装置2、数据接收装置3、上位机4、四旋翼无人机5、北斗导航模块6、摄像头模块7、GPRS模块8、导航主控芯片9 ;
[0007]所述太阳能供电模块1对采集装置2进行供电，采集装置2安装在待测管道的外壁，采集装置2通过ZigBee无线传感网络将信息传输到数据接收装置3，数据接收装置3将信息上传到上位机4，根据上位机4信息启动四旋翼无人机5，导航主控芯片9获取北斗导航模块6位置信息，通过串口向四旋翼无人机5发送位置信息，四旋翼无人机5上设有的摄像头模块7由导航主控芯片9控制拍摄现场图片并通过GPRS模块8上传图片至上位机4。
[0008]所述采集装置2包括STM32W108芯片、MPU6050 ;其中STM32W108芯片将MPU6050采集到的信息上传至数据接收装置3。
[0009]所述北斗导航模块6采用BD-126北斗模块。
[0010]所述导航主控芯片9采用STM32F103。
[0011]其中，所述采集装置2采用基于ARM Cortex-M3内核的MCU与无线射频RF结合的STM32W108芯片，传感器采用有三轴加速度传感器和三轴角速度传感器的MPU6050，STM32W108芯片将MPU6050采集到的信息上传至数据接收装置3。
[0012]所述数据接收装置3采用基于ARM Cortex-M3内核的MCU与无线射频RF结合的STM32W108芯片，采用ZigBee无线通信协议接收采集装置2上传的管道姿态数据，并通过串口将采集装置2的数据上传到上位机4。
[0013]所述四旋翼无人机5主控采用Pixhawk，机架选择大疆F450，四旋翼载重1kg，完全能够胜任将摄像头模块和GPRS模块带到北斗模块指定的事故地点。
[0014]所述北斗导航模块6采用BD-126北斗模块，BD-126是一款支持北斗二代的高性能集成模块，此模块是一个完整的卫星定位接收设备，具备全方位功能，能满足四旋翼无人机5在飞行时对位置信息的获取。
[0015]所述摄像头模块7采用0V2640摄像头模块，0V2640摄像头是一款具有200W像素，支持RGB/YUV/JPEG等输出格式的摄像头模块。
[0016]所述GPRS模块8采用S頂900A模块，SIM900A模块是一款尺寸紧凑的GSM/GPRS模块，采用SMT封装，可广泛应用于车载跟踪、车队管理、无线P0S、手持PDA、智能抄表与电力监控等众多方向。GPRS模块8通过主控芯片发送AT指令实现初始化、数据传输。
[0017]所述导航主控芯片9采用ST公司的STM32F103，强大的处理能力能够实现对北斗导航模块6、摄像头模块7和GPRS模块8的控制。
[0018]本实用新型的工作原理是:
[0019]所述太阳能供电装置1对采集装置2进行供电，采集装置2中的MEMS传感器采集管道的角度信息，通过基于ZigBee网络协议的STM32W108芯片将采集的信息上传至数据接收装置3，数据接收装置3将数据通过串口协议发送到上位机4，现场工作人员通过上传的数据，判断管道是否发生事故，并根据事故地点出动四旋翼无人机5，四旋翼无人机5获得事故发生的位置信息后，导航主控芯片9获取北斗导航模块6位置信息，通过串口向四旋翼无人机5发送位置信息，前往事故现场勘察情况。当四旋翼无人机5到达事故地点后，四旋翼无人机5上的摄像头模块7由导航主控芯片9控制拍摄现场图片并通过GPRS模块8上传图片至上位机4。
[0020]所述的采集装置2与数据接收装置3传输数据采用ZigBee无线网络传输协议，数据传输质量可靠、成本低。
[0021]所述数据接收装置3与上位机4通信方式采用串口通信协议。
[0022]所述四旋翼无人机5主控采用Pixhawk主控2.4.6版，Pixhawk主控是3DR公司的开源产品，集成自主导航功能，方便实现四旋翼无人机飞行控制。
[0023]所述导航主控芯片9对北斗导航模块6、摄像头模块7和GPRS模块8控制，以实现对导航信息的获取和现场图片的上传。导航主控芯片9通过读取北斗导航模块6的位置信息，向四旋翼无人机5发送导航信息。导航主控芯片9与北斗导航模块6的通信采用串口通信协议，与四旋翼无人机5通信采用串口通信协议。导航主控芯片9将摄像头模块7拍摄的图片通过GPRS模块8上传至上位机4。导航主控芯片9与GPRS模块8的通信采用串口通信协议。
[0024]所述的GPRS模块8通过TCP/IP协议将图片进行上传。
[0025]本实用新型的有益效果是:
[0026]采用MEMS传感器对管道的事故进行预判断，然后由四旋翼无人机到达现场进行拍照勘察，解决了管道发生事故后能够准确检测出事故发生，并能及时了解现场情况。采用无人机去现场查看情况，能够避免MEMS传感器在外部干扰环境下发生误报之后，工作人员需要前往环境恶劣的现场，费时费力。无人机快速到达现场，能够及时确认现场情况，为误报后停止管道运行而带来的损失。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型的整体布局图；
[0028]图2为本实用新型中无人机上勘察设备各个模块工作示意图；
[0029]图中各标号:1_太阳能供电模块、2-采集装置、3-数据接收装置、4-上位机、5-四旋翼无人机、6-北斗导航模块、7-摄像头模块、8-GPRS模块、9-导航控制芯片。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。
[0031]实施例1:如图1-2所示，一种监测矿物管道运输事故的系统，包括太阳能供电模块1、采集装置2、数据接收装置3、上位机4、四旋翼无人机5、北斗导航模块6、摄像头模块7、GPRS模块8、导航主控芯片9 ;
[0032]所述太阳能供电模块1对采集装置2进行供电，采集装置2安装在待测管道的外壁，采集装置2通过ZigBee无线传感网络将信息传输到数据接收装置3，数据接收装置3将信息上传到上位机4，根据上位机4信息启动四旋翼无人机5，导航主控芯片9获取北斗导航模块6位置信息，通过串口向四旋翼无人机5发送位置信息，四旋翼无人机5上设有的摄像头模块7由导航主控芯片9控制拍摄现场图片并通过GPRS模块8上传图片至上位机4。
[0033]所述采集装置2包括STM32W108芯片、MPU6050 ;其中STM32W108芯片将MPU6050采集到的信息上传至数据接收装置3。
[0034]所述北斗导航模块6采用BD-126北斗模块。
[0035]所述导航主控芯片9采用STM32F103。
[0036]实施例2:如图1-2所示，一种监测矿物管道运输事故的系统，包括太阳能供电模块1、采集装置2、数据接收装置3、上位机4、四旋翼无人机5、北斗导航模块6、摄像头模块7、GPRS模块8、导航主