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基于无人机的水域自动巡检系统及方法技术方案

技术编号:15546567 阅读:312 留言:0更新日期:2017-06-05 19:47
本发明专利技术公开了一种基于无人机的水域自动巡检系统及方法,系统部分包括地面控制中心、智能起降站和无人机;地面控制中心包括无人机调度平台和水域巡检结果分析平台;无人机调度平台用于选择无人机机型;水域巡检结果分析平台,接收并存储水域巡检数据,通过水域巡检数据分析水域特征;智能起降站,具有数据传输模块和自主续航模块;所述数据传输模块,用于实时接收无人机发送的数据,并将所述数据发送至地面控制中心;所述自主续航模块,用于在无人机执行水域巡检任务的过程中,采用非人工方法更换无人机的供电电池,执行无人机续航功能。

Water area automatic patrol system and method based on unmanned aerial vehicle

The invention discloses a water automatic inspection system of UAV Based on system and method, including the ground control center, intelligent landing station and UAV Ground Control Center; including the analysis platform of dispatching platform and water patrol UAV UAV; dispatching platform for selecting UAV models; water receiving and inspection results analysis platform. Water storage inspection data, inspection data analysis through the waters waters; intelligent landing station, data transmission module and independent battery module; the data transmission module, for receiving real-time unmanned machine to send data, and send the data to the ground control center; the independent battery module, used in process of UAV implementation the waters patrol task, using non artificial replacement of battery powered UAV, UAV life executive function.

【技术实现步骤摘要】
基于无人机的水域自动巡检系统及方法
本专利技术涉及无人机领域,具体为基于无人机的水域自动巡检系统及方法。
技术介绍
水对我们的生命起着重要的作用,它是生命的源泉,是人类赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一。人的生命一刻也离不开水,水是人生命需要最主要的物质,但水也存在着隐患。对水域的防洪、防凌、灌溉、供水、水力发电、航运、水资源统一调度和水资源保护等进行监控管理是十分必要的,这紧密的联系着人民百姓的生命财产安全。目前,水域的管理手段有三种,人工管理、现场监控和直升机视察。人工管理视察周期长,信息滞后,耗费人力、物力和财力。现场监控监视的范围小,并且存在着死角。直升机视察的损耗更加巨大,专业技能要求更高。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足,本专利技术提供了一种基于无人机的水域自动巡检系统,本系统对水域进行全自动、无人化巡视检查,实时获取的所需的数据和影像形成统一监控管理,可为相关决策提供依据,大大提高了监察效率,降低了工作成本。一种基于无人机的水域自动巡检系统,包括地面控制中心、智能起降站和无人机;地面控制中心包括无人机调度平台和水域巡检结果分析平台;无人机调度平台用于选择无人机机型,制定飞行任务,向无人机下发飞行任务,获取飞行状态,实现无人机水域巡检任务的调度;水域巡检结果分析平台,接收并存储水域巡检数据,通过水域巡检数据分析水域特征;无人机调度平台、水域巡检结果分析平台均和智能起降站双向通信;所述水域巡检数据包括影像数据、飞行状态数据和环境监测数据;智能起降站,具有数据传输模块和自主续航模块;所述数据传输模块,用于实时接收无人机发送的数据,并将所述数据发送至地面控制中心;所述自主续航模块,用于在无人机执行水域巡检任务的过程中,采用非人工方法更换无人机的供电电池,执行无人机续航功能;无人机,无人机接收飞行任务执行水域自动巡检,并实时将获取的水域巡检数据和飞行状态数据发送至智能起降站。进一步的,所述自主续航模块包括视觉检测模块、电池装取系统和控制模块;视觉检测模块与控制模块单向通信;电池装取系统和控制模块双向通信;所述视觉检测模块,用于捕捉智能起降站周围的无人机图像,并实时发送至控制模块;所述电池装取系统,用于将电池从无人机的电池仓取出,并将满电电池安装到无人机的电池仓;所述控制模块,通过接收视觉检测数据,控制无人机停靠于指定位置。进一步的,所述电池装取系统包括电池夹取装置和承载平台;所述电池夹取装置包括电动夹爪、抓手、驱动器、带齿贴片、工形卡槽、开关按钮和控制器,当需要夹取电池时,通过控制器发出信号给驱动器,驱动电动夹爪执行相应动作;所述带齿贴片粘贴在电池上,在抓手外侧设有两个丝孔,电动夹爪的夹爪上有对应的丝孔,抓手采用螺丝与电动夹爪的夹爪相固定。所述带齿贴片和抓手,可以有效解决电池在移动中的下滑,并且可以保证电池两侧的夹取的深度和位置相同,避免因位置与深度不同造成夹取电池偏斜,不能安装到电池仓或无人机上。所述承载平台,用于承载电池夹取装置,并带动电池夹取装置在三维空间运动。进一步的,所述无人机还具有电池充电平台,所述电池装取系统将从无人机取出的电池放置于所述电池充电平台上充电。进一步的,所述电池充电平台采用太阳能发电系统或风力发电系统。进一步的,太阳能发电系统包括太阳能电池板、蓄电池组和太阳能控制器,蓄电池组输入端连接太阳能控制器的输入端,太阳能控制器输入端与太阳能电池板连接;太阳能控制器输出端连接蓄电池组的输出端。进一步的,所述智能起降站还包括有环境监测模块,用于监测距离智能起降站设定范围内的环境温度、湿度和风力。进一步的,所述无人机具有导航模块、避障模块、电池自检模块、通信模块和载荷模块;所述导航模块,用于实现无人机水域巡检测线路的规划;所述蔽障模块,包括设置在无人机外壁的测距传感器和摄像单元,用于实现无人机水域巡检过程中智能蔽障;所述通信模块,用于将水域巡检数据和飞行状态数据发送至智能起降站;所述电池自检模块,实时检测无人机供电电池电量,当电量小于设定值时,通过所述通信模块向无人机调度平台发送报警信息;所述载荷模块,包括搭载在云台上的全日摄像单元和环境传感器,用于获取水域巡检数据。进一步的,所述环境传感器包括温度传感器、湿度传感器和空气质量传感器。进一步的,将水域划分为若干区域,每个区域配置有多个智能起降站和一架无人机,无人机实时将获取的水域巡检数据发送至与其距离最近的智能起降站。进一步的,在相邻两个智能起降站之间设置中继塔,用于实现无人机和智能起降站之间数据的中继传输。进一步的,所述无人机调度平台包括调度服务器和人机交互模块;所述调度服务器,用于对无人机水域巡检任务进行调度,接收无人机的飞行状态,并依据水域巡检现场状态对任务调度方案进行调整,引导电量低于设定值的无人机停靠于距离其最近的智能起降站,执行自主续航功能;所述人机交互模块,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到调度服务器,并展示出来。进一步的,所述无人机调度平台至少具有两套相同配置的软、硬件系统,保证一套软、硬件系统出现故障时,备份软、硬件系统能立即启动,代替工作。本专利技术还提出了一种无人机水域自动巡检方法:通过无人机调度平台选择无人机机型,制定飞行任务,下发至待巡检的无人机;无人机执行巡检任务,实时将水域巡检数据和飞行状态数据发送至智能起降站;智能起降站将上述水域巡检数据和飞行状态数据再发送至地面控制中心;当无人机电量小于设定值时,通过无人机调度平台控制其飞向智能起降站,执行自主续航功能;水域巡检结果分析平台,接收并存储水域巡检数据,通过水域巡检数据分析水域特征。进一步的,所述水域巡检结果分析平台采用视觉算法,对所述水域巡检数据进行水域特征分析。进一步的,按不同的监视需求将水域分成若干不同区域,并在水域的相应区域中安置相应的个数的智能起降站和一架无人机,使无人机在每个区域段往复巡航,并实时将拍摄的影像和无人机的各种姿态、环境监测数据回传给智能起降站,最终致地面控制中心,这样能够完整的监视整个水域的情况,极大地提高了巡视的效率,解决了信息滞后的问题。进一步的,地面控制中心对无人机进行远程航迹规划,更改飞行计划进行补拍或兴趣点环绕。进一步的,智能起降站对其周围的环境进行监测,当满足无人机飞行条件时,给无人机发射起飞指令,无人机可从智能起降站定时起飞;当满足无人机降落条件时,给无人机发射下降指令,无人机可停靠与指定位置;当无人机的供电电量低于设定值时,智能起降站可对无人机电池进行自动更换,并将换下的电池进行自动充电,能够完成全自动无间断供电。与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:(1)本系统对水域进行全自动、无人化巡视检查,实时获取的所需的数据和影像形成统一监控管理,可为相关决策提供依据,大大提高了监察效率,降低了工作成本。(2)节省人力、财力,可全方位观察,可实现采集数据的实时回传并处理,工作效率高,回传数据误差小,解决了信息滞后的问题。(3)预设航线,自主飞行,引导式降落,实现无人机精准降落,自动换电池,自动接力,换下的电池自动充电,无人机数据云存储、实时传输,实时监控无人机、智能起降站运行情况,智能起降站协调工作,网络化控制。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实本文档来自技高网...
基于无人机的水域自动巡检系统及方法

【技术保护点】
一种基于无人机的水域自动巡检系统,其特征在于,包括地面控制中心、智能起降站和无人机;地面控制中心包括无人机调度平台和水域巡检结果分析平台;无人机调度平台用于选择无人机机型,制定飞行任务,向无人机下发飞行任务,获取飞行状态,实现无人机水域巡检任务的调度;水域巡检结果分析平台,接收并存储水域巡检数据,通过水域巡检数据分析水域特征;无人机调度平台、水域巡检结果分析平台均和智能起降站双向通信;所述水域巡检数据包括影像数据、飞行状态数据和环境监测数据;智能起降站,具有数据传输模块和自主续航模块;所述数据传输模块,用于实时接收无人机发送的数据,并将所述数据发送至地面控制中心;所述自主续航模块,用于在无人机执行水域巡检任务的过程中,采用非人工方法更换无人机的供电电池,执行无人机续航功能;无人机,无人机接收飞行任务执行水域自动巡检,并实时将获取的水域巡检数据和飞行状态数据发送至智能起降站。

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的水域自动巡检系统,其特征在于,包括地面控制中心、智能起降站和无人机;地面控制中心包括无人机调度平台和水域巡检结果分析平台;无人机调度平台用于选择无人机机型,制定飞行任务,向无人机下发飞行任务,获取飞行状态,实现无人机水域巡检任务的调度;水域巡检结果分析平台,接收并存储水域巡检数据,通过水域巡检数据分析水域特征;无人机调度平台、水域巡检结果分析平台均和智能起降站双向通信;所述水域巡检数据包括影像数据、飞行状态数据和环境监测数据;智能起降站,具有数据传输模块和自主续航模块;所述数据传输模块,用于实时接收无人机发送的数据,并将所述数据发送至地面控制中心;所述自主续航模块,用于在无人机执行水域巡检任务的过程中,采用非人工方法更换无人机的供电电池,执行无人机续航功能;无人机,无人机接收飞行任务执行水域自动巡检,并实时将获取的水域巡检数据和飞行状态数据发送至智能起降站。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述自主续航模块包括视觉检测模块、电池装取系统和控制模块;视觉检测模块与控制模块单向通信;电池装取系统和控制模块双向通信;所述视觉检测模块,用于捕捉智能起降站周围的无人机图像,并实时发送至控制模块;所述电池装取系统,用于将电池从无人机的电池仓取出,并将满电电池安装到无人机的电池仓;所述控制模块,通过接收视觉检测数据,控制无人机停靠于指定位置。3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述无人机还具有电池充电平台,所述电池装取系统将从无人机取出的电池放置于所述电池充电平台上充电。4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述电池充电平台采用太阳能发电系统或风力发电系统。5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述无人机具有导航模块、避障模块、电池自检模块、通信模块和载荷模块;所述导航模块,用于实现无人机水域巡检测线路的规划;所述蔽障模块,包括...

【专利技术属性】
技术研发人员:马思乐赵月陈远方张佰顺陈祥海丁为飞丁为杰马晓静王军峰孙文旭李金刚王勇
申请(专利权)人:山东大学济南华奥控制系统有限公司
类型:发明
国别省市:山东,37

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