一种基于煤矿井环境的无人机及巡检系统技术方案

本发明专利技术提供了一种提供了一种基于煤矿井环境的无人机，其特征在于，所述无人机包括：机载计算机、3D激光雷达、测高雷达、测顶雷达、红外热像仪、高清摄像头、气体传感器，所述无人机用于对顺槽皮带机所在巷道进行实时3D建模，以及将所述3D建模数据进行回传，以实现对所述顺槽皮带机工作状态的实时监测。槽皮带机工作状态的实时监测。槽皮带机工作状态的实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于煤矿井环境的无人机及巡检系统


[0001]本专利技术涉及无人机
，尤其涉及一种基于煤矿井环境的无人机及巡检系统。

技术介绍

[0002]目前，我国煤炭资源的分布存在浅层埋藏量不足的特性，煤炭开采逐步向深部开发利用发展，开采难度越来越大，容易出现瓦斯冲突、冲击地压等灾害的可能性也随之升高。传统的开采方案都是通过人工下矿井的方式去开采，这样可能对于工人的人身和财产造成损失。而且人工巡检比较费时费力，难以高密度实施，巡检结果过度依赖人员经验，实时性较差。
[0003]无人机作为一款高度智能的机器人，是一种通过无线电技术、设备和自控程序实现远端智能调控的非载人飞行器。无人机具有远程操控或自主能力，不存在执行人员伤亡的隐患，可以作为有效地探测设备。但是如何将无人机技术运用到煤矿井巡检中是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种基于煤矿井环境的无人机与巡检系统。能够将无人机技术运用到矿井巡检中。
[0005]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种基于煤矿井环境的无人机，其特征在于，所述无人机包括：机载计算机、3D激光雷达、测高雷达、测顶雷达、红外热像仪、高清摄像头、气体传感器，所述无人机用于对顺槽皮带机所在巷道进行实时3D建模，以及将所述3D建模数据进行回传，以实现对所述顺槽皮带机工作状态的实时监测。
[0006]可选的，结合第一方面，所述气体传感器用于对煤矿井环境进行可燃性气体检测。
[0007]可选的，结合第一方面，所述无人机通过所述3D激光雷达、所述测高雷达、所述测顶雷达、以及所述高清摄像头实现3D即时定位与同步建图、自主飞行以及导航避障、悬停观测及精准降落。
[0008]可选的，结合第一方面，所述无人机通过红外热像仪、高清摄像头实现热成像及高清摄像。
[0009]可选的，结合第一方面，所述3D激光雷达包括16线3D激光雷达。
[0010]可选的，结合第一方面，所述测高雷达包括毫米波雷达或超声波雷达。
[0011]可选的，结合第一方面，所述3D激光雷达位于所述无人机顶部，所述无人机中部包括前视避障雷达，所述测高雷达、所述热成像仪与所述高清摄像头位于所述无人机底部。
[0012]本申请第二方面提供了一种巡检系统，所述巡检系统包括：无人机、地面站、无线充电站，以及无线通信系统，其中，所述无人机、所述地面站与所述无线充电站基于机器人操作系统，所述无人机、所述地面站与所述无线充电站通过所述无线通信系统互联，所述无人机为第一方面至第一方面任意一种可能的实现方式中所述的基于煤矿井环境的无人机。
[0013]可选的，结合第二方面，所述地面站基于Linux系统和高性能工控机设计，具有远程控制所述无人机和所述无线充电站的功能，用于接收所述无人机的3D建模数据，并对所述顺槽皮带机的工作实时监测。
[0014]可选的，结合第二方面，所述无线充电站包括含有停机坪的无人机收纳箱，以及无线充电系统，能够由无人机通过所述无线通信系统控制所述无人机收纳箱的开合、所述停机坪的升降以及无线充电的开启与停止。
[0015]本申请能够将无人机技术运用到煤矿井的巡检中，以解决以往通过人工方式进行巡检过度依赖巡检人员的问题，能够提高实时性，且能够减少发生人员伤亡。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的一种无人机的系统硬件配置图；
[0017]图2为本专利技术实施例提供的一种无人机的外形结构图；
[0018]图3为本专利技术实施例提供的一种巡检系统的硬件连接图；
[0019]图4为本专利技术实施例提供的一种无人机软件工作流程图；
[0020]图5为本专利技术实施例提供的一种无人机的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本申请中出现的术语“和/或”，可以是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0023]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
[0024]请参见图1，本申请提供了一种基于煤矿井环境的无人机，其特征在于，所述无人机包括：机载计算机、3D激光雷达、测高雷达(毫米波雷达)、测顶雷达(毫米波雷达)、红外热像仪、高清摄像头(高清夜市模块)、气体传感器。以及飞行控制系统、精准降落模块、充电模块。所述无人机用于对顺槽皮带机所在巷道进行实时3D建模，以及将所述3D建模数据进行回传，以实现对所述顺槽皮带机工作状态的实时监测。
[0025]其中，该无人机以X型四旋翼框架为基础，以机载计算机为核心连接各路传感器形成有机整体，通过无线通信系统连接地面站与无线充电站。
[0026]所述气体传感器用于对煤矿井环境进行可燃性气体检测。所述无人机通过所述3D
激光雷达、所述测高雷达、所述测顶雷达、以及所述高清摄像头实现3D即时定位与同步建图、自主飞行以及导航避障、悬停观测及精准降落。所述无人机通过红外热像仪、高清摄像头实现热成像及高清摄像。所述3D激光雷达包括16线3D激光雷达。所述测高雷达包括毫米波雷达或超声波雷达。
[0027]这样可以实现顺槽皮带机运行状态高密度快速巡检。对状态异常设备，能够实时提供精确位置信息，红外热像信息、高清图像信息以及环境建模数据和有害气体数据，为顺槽皮带机维护和管理工作决策提供精准信息支撑。
[0028]其中，该16线3D激光雷达可用线数更高的3D激光雷达代替，从而获得更高的定位精度；或用双3D雷达代替，3D建图效果更佳，但是无人机负载增加太多，轴距必然会加大，环境适应能力减弱；毫米波雷达可用超声波雷达替代，精度稍差；3D即时定位于同步建图(3D SLAM)算法可以有多种选择，会有计算量的差别。
[0029]请参见图2，图2为本申请提供的一种无人机的外形结构图。该外形结构考虑设计防水、防尘、防撞、振动、透气、散热、电磁干扰、无线充电等多方面需求，形成独特结构和专有外形。如图2所示，该3D激光雷达位于所述无人机顶部，所述无人机中部包括前视避障雷达，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于煤矿井环境的无人机，其特征在于，所述无人机包括：机载计算机、3D激光雷达、测高雷达、测顶雷达、红外热像仪、高清摄像头、气体传感器，所述无人机用于对顺槽皮带机所在巷道进行实时3D建模，以及将3D建模数据进行回传，以实现对所述顺槽皮带机工作状态的实时监测。2.根据权利要求1所述的基于煤矿井环境的无人机，其特征在于，所述气体传感器用于对煤矿井环境进行可燃性气体检测。3.根据权利要求1所述的基于煤矿井环境的无人机，其特征在于，所述无人机通过所述3D激光雷达、所述测高雷达、所述测顶雷达、以及所述高清摄像头实现3D即时定位与同步建图、自主飞行以及导航避障、悬停观测及精准降落。4.根据权利要求1所述的基于煤矿井环境的无人机，其特征在于，所述无人机通过红外热像仪、高清摄像头实现热成像及高清摄像。5.根据权利要求1所述的基于煤矿井环境的无人机，其特征在于，所述3D激光雷达包括16线3D激光雷达。6.根据权利要求1所述的基于煤矿井环境的无人机，其特征在于，所述测高雷达包括毫米波雷达或超声波雷达。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨澎，何东亮，
申请(专利权)人：苏州荷清智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：