一种天眼检测系统的制作方法

本发明属于无人机领域，涉及一种用于消防，城市管理，地质灾害，森林防火，边防等巡检的天眼检测系统。

背景技术：

目前国内外电网巡线系统，森林防火与救援、消防监测与救援、城市及大型场馆管理、地质灾害监测与救援、铁路公路监测与疏通以及人员密集场所的管理等等都需要使用无人机，比如我国已经建成了六大跨省区的电网，输电线路总长度超过了115万千米，500kv及以上的输电线路已成为各区电网输电主力。我国的国土幅员辽阔，地形也相对复杂，丘陵较多、平原较少，加上气象条件的复杂多变，给跨区电网和超高压输电线路工程的建设带来一定难度，加上建成之后的维护与保养，传统的电力巡检依靠人力，工作危险系数较高，巡检的效率较低，更重要的是12年后70一代退休，这一行业将出现前所未有的用工荒，所以仅仅依靠现有的检查手段和常规测试并不能满足高效快速的要求，也不能达到预期的效果。

影响消防救援的有效性和及时性的因素有两个：一个是救援的时间，一个是火场信息。目前消防部门需要在接到火警电话后，依据报警人的描述，经过分析后决定是否出警，出多少救援力量。这种信息地传递方式受限于报警人对火警实情地掌握，间接地影响消防部门对火势大小程度地判断，会造成派出的救援力量不足或者过量，影响救援的效果或造成公共资源的浪费。

同样，目前国内自然灾害频繁，给国家、人民造成了巨大的经济和人员损失。由于自然灾害的难预测性，常规的固定的监测系统难以达到实时的、无死角的、灵活的监测效果。

而城市管理信息的收集方式基本通过固定的摄像设施和人工现场采集，前者存在拍摄死角的问题，后者存在信息收集不及时和不全面的缺陷。两种信息收集的方式在一定程度上都会造成信息流通的不顺畅，从而制约了城市管理政策的制定和实施的及时性和有效性。

边境巡检的危险主要来自于两方面：一是巡检路线周边自然环境的恶劣，一直犯罪分子的活动。目前边防巡检主要依靠边防战士，这种模式有以下几个弊端：第一危险；第二不及时；第三不能全方位。

目前随着无人机的发展，已出现各种天眼检测系统，但是无人机续航能力短，飞行半径小限制了其应用空间。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于消防，城市管理，地质灾害，森林防火，边防等巡检的天眼检测系统，其中含用于无人机自动充电的无人机基站，无需人工干预，实现无人机自动起停，自动给无人机充电，实现解决了各领域存在的监测难，现场情况数据采集以及救援部署时效性差等共性问题以及无人机因为续航能力短，飞行半径小等问题而导致的使用受限问题，达到无人机的灵活运用和应用最大化。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种用于消防，城市管理，地质灾害，森林防火，边防等巡检的天眼检测系统，所述天眼检测系统包括无人机，相机，无人机基站，中央控制室，通讯系统，图传系统；其中无人机作为相机的载具，相机装在无人机上，用于现场图片和视频的拍摄，无人机基站用于无人机的存储以及自动充电，通讯系统实现无人机的远程控制，图传系统用于图片实时回传中央控制室，中央控制室用于无人机远程控制，状态监视以及图片收集中心。

进一步，所述无人机基站包括可开合屋面，机架，可升降平台和充电系统；其中可开合屋面可以打开或关闭；机架位于可开合屋面下方，用于支撑无人机基站并控制升降平台和充电系统工作；升降系统位于机架内，可按指令上升或下降；充电系统用于对无人机进行充电。

进一步，所述可开合屋面形式为单向开合式或对向开合式。

作为本发明一种实施方案，所述可开合屋面为左右对向开合式，设有左侧屋面和右侧屋面，在机架的控制下可分别向左侧和向右侧打开或闭合，实现屋面的开合。

进一步，所述可开合屋面包括左侧屋面，滑块，直线导轨，电动推拉杆，右侧屋面和支架；左侧屋面、右侧屋面分别与滑块相连，滑块安装在直线导轨上，直线导轨固定安装在机架上，电动推拉杆与支架连接，支架与左右屋面连接；电动推拉杆通过支架带动左侧屋面和右侧屋面沿直线导轨运动。

进一步，所述机架内设有无人机飞控模块和plc控制模块；其中无人机控模块通过无线电接收无人机讯号，并与plc控制模块通讯，然后通过传感器感测并控制可开合屋面的开合及升降平台的升降。

进一步，所述可升降平台包括平台，升降机构，驱动装置；驱动装置通过升降机构带动平台上下移动，实现无人机降落时，可升降平台上升到最高位置，前后左右无障碍物，无人机降落完毕后，通过可升降平台一起下降，将无人机藏入机架内部。

进一步，所述可升降平台包括平台，升降机，联轴器，传动轴，换向器，减速电机和键；其中减速电机的输出轴通过联轴器与传动轴连接，传动轴通过联轴器与换向器连接，换向器通过联轴器和传动轴与升降机连接，升降机与平台连接，减速电机输出的转矩可通过键的传递到达升降机，升降机带动平台上下移动。

进一步，所述充电系统包括充电电源，导线，绝缘体座，镀金箔片，镀金箔片与导线形成正负极，并安装在绝缘体座上，导线的另一端与充电电源相连导通；当无人机落脚架接触到镀金箔片上，实现充电回路，对无人机自动充电。

进一步，所述绝缘体座和镀金箔片组成充电底座，充电底座的整个表面被分成四块，其中两块为扇形的镀金箔片，分别为正负极，通过导线外接充电电源；无人机充电触点设置在落脚架上。

进一步，所述通讯系统包括无人机端数传电台，无人机基站端分离式地面站，无人机基站与中央控制室之间的有线或无线网络和显示终端。

进一步，所述图传系统包括无人机端相机和图像发射机，无人机基站端图像接收机，无人机基站与中央控制室之间的有线或无线网络和显示终端。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的天眼检测系统，通过无人机作为相机的载具，进行现场图片和视频的拍摄；设置无人机基站用于无人机的存储以及自动充电；解决了无人机因为续航能力短，飞行半径小等问题而导致的使用受限问题，实现了无人机的灵活运用和应用最大化。进而解决了各领域存在的监测难，现场情况数据采集以及救援部署时效性差等共性问题，为消防，城市管理，地质灾害，森林防火，边防等巡检提供了方便有效的工具。

进一步本发明设置用于无人机自动充电的基站，设置可开合屋面，机架，升降平台和充电系统；可开合屋面可以打开或关闭；机架位于可开合屋面下方，用于支撑无人机基站并控制升降平台和充电系统工作；升降系统位于机架内，可按指令上升或下降；充电系统用于对无人机进行充电。

本发明的无人机基站可以在合适的地方配置，就不需要进行无人机返回进行人工更换电池或者人工充电，从而实现无人机在任意地点任意时间进行停歇，自动充电补给，无需人工干预下达到长时间远距离的工作，摆脱了目前需要人工更换电池及人工充电的低效率高成本工作，最终最大化地提升无人机电网巡线能力，森林防火监测与救援能力、消防监测与救援能力、城市及大型场馆管理能力、地质灾害监测与救援能力、铁路公路监测与疏通以及人员密集场所的管理能力。

附图说明

图1是本发明一个实施例中的天眼检测系统的通讯原理图；

图2是本发明一个实施例中的天眼检测系统的无人机精准降落的定位原理图；

图3是本发明一个实施例中无人机基站的结构示意图，其中可升降平台上升至最大位置，可开合屋面处于打开位置；

图4是图3中无人机基站另一状态的结构示意图，其中可升降平台下降最大位置，可开合屋面处于关闭位置；

图5是图3中无人机基站的俯视图。

图6是本发明一个实施例中可开合屋面的主视图；

图7是图6中可开合屋面的仰视图；

图8是图7中i的局部放大图；

图9是图6中可开合屋面的结构左视图；

图10是本发明一个实施例中机架的结构示意图；

图11是本发明一个实施例中可升降平台的主视图；

图12是图11中可升降平台的仰视图；

图13是本发明一个实施例中充电系统的俯视图；

图14是图13中充电系统沿a-a方向的剖视图。

图中：1、可开合屋面2、机架3、可升降平台4、充电系统5、左侧屋面6、滑块7、直线导轨8、矩形管9、右侧屋面10、电动推拉杆11、销轴12、支架13、卡簧14、无人机飞控模块15、plc控制模块16、平台17、升降机18、联轴器19、键20、传动轴21、减速电机22、换向器23、充电电源24、镀金箔片25、绝缘体座26、导线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个实施例中的天眼检测系统的通讯原理图。如图1所示，无人机搭载相机按照来自中央控制室通过有线或无线网络传输到分离式地面站后经无线电台上传到自身端数传电台的航行线路进行巡航。无人机巡航途中，将相机采集到的图片视频文件经图像发射机无线实时传输给无人机基站端图像接收机，再经有线或无线网络传输给中央控制室。此外当无人机处于低电量状态时，会由数传电台无线发送请求降落指令到无人机基站分离式地面站，再通过有线或无线网络传输给中央控制室，等待中央控制室反馈下一步指令。

图2是本发明一个实施例中的天眼检测系统的无人机精准降落的定位原理图。定区域：无人机基于rtk技术的定位系统下通过实时获取导航卫星信号和rtk差分定位信息实现自动返航到无人机充电站厘米级范围内。定位确认：无人机基于无人机基站定位技术，即被安装其上的机器视觉捕捉确认，在其引导下进一步实现厘米级精准定位降落。

图3是本发明一个实施例中无人机基站的结构示意图，其中可升降平台上升至最大位置，可开合屋面处于打开位置。图4是图3中无人机基站另一状态的结构示意图，其中可升降平台下降最大位置，可开合屋面处于关闭位置。图5是图3中无人机基站的俯视图。

结合图3-5可知，本发明的用于无人机自动充电的无人机基站可开合屋面1，机架2，可升降平台3和充电系统4。

机架2作为载体，其上表面安装可开合屋面1，其内部安装可升降平台2。

可开合屋面1的自动开合系统可为基站提供封闭的空间，实现无人机的充电保护。

可升降平台3主要是为了给无人机提供一个升降平面，避免前后左右侧机构的存在造成飞机降落时产生涡流而影响飞机降落。

充电系统4主要实现无人机的自动充电。

具体的，本发明中可开合屋面形式包括单向开合式、对向开合式两种，屋面在驱动装置及导向结构的作用下打开或者关闭，从而实现对整个无人机充电基站的防水密闭保护。

图6是本发明一个实施例中可开合屋面的主视图。图7是图6中可开合屋面的仰视图。图8是图7中i的局部放大图。图9是图6中可开合屋面的结构左视图。

结合图6-9可知，本发明一个实施例中，可开合屋面包括：左侧屋面5，滑块6，直线导轨7，电动推拉杆10，右侧屋面9，销轴11，支架12，卡簧13。每侧屋面分别设置有一套驱动装置。其中左侧屋面5、右侧屋面9分别与一个滑块6相连，每个滑块6分别安装在一个直线导轨7上，每个直线导轨7安装在机架2的一个矩形管8上，每个电动推拉杆10通过销轴11、卡簧13与支架12连接，每个支架12分别与左侧屋面5和右侧屋面9连接，所以每侧屋面分别在各自的电动推拉杆10的作用下，直线导轨7的导向下实现开合。

图10是本发明一个实施例中机架的结构示意图。如图10所示，机架2内通过紧固件安装无人机飞控模块14和plc控制模块15。其中无人机控模块14通过无线电接收无人机讯号，并与plc控制模块15通讯，然后通过传感器感测并控制可开合屋面的开合及升降平台的升降。

图11是本发明一个实施例中可升降平台的主视图。图12是图11中可升降平台的仰视图。

结合图11和图12可知，机架2中间安装可升降平台3，可升降平台3包括平台16，平台16与四台升降机17相连，升降机17输出轴与联轴器18，平键19，传动轴20，减速电机21，换向器22连接，减速电机21输出的转矩通过联轴器18，平键19，传动轴20，换向器22组成的传动系统转成为升降机17垂直向上向下的力，从而带动平台16上下移动。

图13是本发明一个实施例中充电系统的俯视图。图14是图13中充电系统沿a-a方向的剖视图。结合图13-12可知，可升降平台3的平台16中间安装接触式片簧充电系统4，接触式片簧充电系统4包括充电电源23，镀金箔片24，绝缘体座25，导线26，待无人机的落脚架上的触片与镀金箔片24接触，即可实现充电回来，给无人机内的电池自动充电。

本发明的一种天眼检测系统工作原理为：

无人机在基于rtk技术的定位系统下可以通过实时获取导航卫星信号和rtk差分定位信息，为无人机飞行作业提供高精度定位，根据定位系统所得到的信息让无人机在指定的时间内按照航行路线完成航行任务。在航行路线上巡检过程中，通过图传系统将相机拍摄的图片与视频发送到地面无人机基站内图传接收机，然后通过4g无线或有线网络将基站内的图片视频信息传回给中央控制室，此时在中央控制室内，可以通过web平台实时获取无人机基本信息、无人机飞行状态、无人机地理位置信息、飞行任务数据以及现场视频实时传输显示，还可以通过web平台对无人机下达任务命令，实现远距离控制。

本发明的用于无人机自动充电的无人机基站的工作原理为：

机架2中无人机飞控模块14通过无线电接收无人机请求降落讯号，转换成电信号之后利用串口与plc模块15通讯，平台16上的接近开关感测基站内是否已有无人机情况负反馈给plc模块15。

若没有无人机停放，plc模块15决定控制电动推拉杆10执行动作，在直线导轨7的导向下，同时打开左侧屋面5及右侧屋面9。

可开合屋面1打开后，通过电动推拉杆10上的行程开关判断可开合屋面1是否打开到位，负反馈给plc模块15，再通过无人机飞控模块14利用无线传输给无人机是否可以降落，若可开合屋面1打开到位，无人机开始降落。

无人机降落到可升降平台3后，通过平台16上的接近开关判断无人机是否降落到平台16上以及是否在平台16区域内，负反馈给plc模块15，plc模块15决定是否控制减速电机21执行动作。

若无人机降落到位，减速电机工作，输出转矩，在联轴器18，传动轴20，换向器22的传递下带动升降机17向下运动，实现平台16下降，而后再通过升降机17内的行程开关判断平台16是否降到位，负反馈给plc模块15，plc模块15决定是否控制电动推拉杆10执行动作，同时关闭左侧屋面5及右侧屋面9，最后通过可开合屋面上的接近开关判断左侧屋面5、右侧屋面9是否关闭到位，负反馈给plc模块15决定是否控制接触式片簧充电系统4里的充电电源23工作。

若左右屋面关闭到位，充电电源23工作，利用导线26，绝缘体座25，镀金箔片24实现充电回路，无人机自动充电。

本发明的自动充电工作原理如下：

充电系统里的充电平板是由绝缘体座和镀金箔片组成的底座，其整个表面被分成了有规则的四块，其中两块为扇形的镀金箔片，分别为正负极，通过导线外接充电电源，无人机上也要进行相应的改造，需要将无人机中的充电触点设置在落脚架上，充电触点是一个弹簧片机构，这样无人机只要降落在充电平板上，通过与无人机落脚架上的弹簧触点接触，而实现自动充电。

本发明的无人机精准定位降落工作原理如下：

无人机通过rtk定位系统获取到精准的自身定位信息以及与无人机充电站的相对位置数据，自动返航到无人机充电站厘米级范围内，此时无人机充电基站内的视觉识别技术再一次捕获并确认返航无人机位置，从而实现无人机精准定位。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。