基于无人直升机的森林火灾预警系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于无人直升机的森林火灾预警系统，属于森林防火领域。所述系统包括：无人直升机和地面站，无人直升机包括壳体、设于壳体上的旋翼、设于壳体内的动力装置和控制单元、设于壳体下方的一对起落架、设于一对起落架之间的托架、以及设于托架上的火焰探测器、温度传感器和湿度传感器，壳体的表面覆盖有热反射材料层；控制单元包括第一处理器、三路数据采集电路、第一无线传输单元和GPS定位单元，第一处理器分别通过三路数据采集电路与火焰探测器、温度传感器和湿度传感器的输出端电连接；地面站包括：报警单元、第二无线传输单元、气象查询单元、以及第二处理器，第二无线传输单元与第一无线传输单元无线连接。
【专利说明】基于无人直升机的森林火灾预警系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及森林防火领域，特别涉及一种基于无人直升机的森林火灾预警系统。
【背景技术】
[0002]森林是大自然的“调度师”，它调节着自然界中空气和水的循环，影响着气候的变化，保护着土壤不受风雨的侵犯，减轻环境污染给人们带来的危害。森林火灾作为自然灾难中较为严重的一种灾难，经常导致国家经济受到重大损失。森林火灾具有突发性、随机性、短时间内能造成巨大损失的特点，因此一旦有火警发生，就必须以最快的速度采取扑救措施，发现是否及时，扑灭是否迅速，是森林火灾是否会造成大规模损失的几个重要因素。
[0003]随着无人飞行器技术的逐渐成熟，采用无人直升机进行森林巡检，并在火灾发生时进行报警。具体地，利用无人直升机上的红外图像设备采集图像，并在无人直升机上将模拟信号转化为数字信号(红外图像灰度值数据)，对温度高于阈值的栅格利用算法识别为疑似火灾火焰或高危点，再将无人直升机GPS位置通过卫星通信发送到消防中心，实现报
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[0004]在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]对无人直升机要求较高，必须搭载红外图像设备和图像处理设备，不但使得整体成本高，并且会因搭载设备较重而导致安全隐患；对红外图像设备精度要求较高，否则无法准确判断是否发生火灾。
实用新型内容
[0006]为了解决现有技术中无人直升机中的森林防火设备成本高，易导致安全隐患，且预警不够准确的问题，本实用新型实施例提供了一种基于无人直升机的森林火灾预警系统。所述技术方案如下:
[0007]本实用新型实施例提供了一种基于无人直升机的森林火灾预警系统，所述系统包括:无人直升机和地面站，所述无人直升机包括壳体、设于所述壳体上的旋翼、设于所述壳体内的动力装置和控制单元、设于所述壳体下方的一对起落架、设于所述一对起落架之间的托架、以及设于所述托架上的火焰探测器、温度传感器和湿度传感器，所述壳体的表面覆盖有热反射材料层；
[0008]所述控制单元包括第一处理器、三路数据采集电路、第一无线传输单元和GPS定位单元，所述第一处理器分别通过所述三路数据采集电路与所述火焰探测器、所述温度传感器和所述湿度传感器的输出端电连接，所述第一处理器还分别与所述第一无线传输单元以及所述GPS定位单元电连接；
[0009]所述地面站包括:报警单元、接收所述第一无线传输单元发送的数据的第二无线传输单元、根据GPS信息查询温度和湿度的气象查询单元、以及根据所述第二无线传输单元和所述气象查询单元的输出控制所述报警单元工作的第二处理器，所述第二处理器分别与所述第二无线传输单元、所述气象查询单元以及所述报警单元电连接，所述第二无线传输单元与所述第一无线传输单元无线连接。
[0010]在本实用新型实施例的一种实现方式中，所述无人直升机还包括设于所述托架上的检测箱体，所述检测箱体上开设有多个通孔，所述火焰探测器、温度传感器和湿度传感器设于所述检测箱体内。
[0011]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述检测箱体为热反射玻璃箱体。
[0012]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述无人直升机还包括烟雾浓度传感器，所述烟雾浓度传感器设于所述检测箱体内，且所述烟雾浓度传感器与所述第一处理器电连接。
[0013]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述火焰探测器为红外火焰检测器。
[0014]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述旋翼、所述起落架、所述托架的表面均覆盖有热反射材料层。
[0015]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述托架包括可伸缩支杆以及连接在所述可伸缩支杆上的托板。
[0016]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述动力装置包括电源、与所述电源连接的电机以及电机控制单元，所述电机控制单元分别所述电机和所述第一处理器电连接。
[0017]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述电源为锂离子电池。
[0018]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述报警单元包括声光报警器。
[0019]本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0020]通过无人直升机中的火焰探测器通过采集红外光或紫外光产生火焰报警信号，温度传感器和湿度传感器分别采集检测地的温度和湿度信息，GPS定位单元获得检测地的经纬度信息，第一处理器通过数据采集电路获得这些信息，并通过第一无线传输单元发送到地面站；地面站中的第二处理器通过第一无线传输单元接收到上述信息；一方面，第二处理器根据火焰报警信号初步判断是否发生火灾；另一方面，气象查询单元根据无人直升机发送的经纬度信息，查询无人直升机所在位置的温度和湿度，第二处理器根据查询到的温度和湿度与接收到的无人直升机实际测到的温度和湿度做进一步地辅助判断；根据上述两个方面，第二处理器可以准确判断是否发生火灾；且在检测过程中舍弃了现有的采用红外图像设备和图像处理设备，降低了成本，减轻了整体质量，保证了无人直升机安全；另外，由于在壳体上覆盖有热反射材料层，可以使无人直升机在检测时更靠近火源，从而使得检测结果更准确，预警更及时。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本实用新型实施例提供的基于无人直升机的森林火灾预警系统的结构示意图；
[0023]图2是本实用新型实施例提供的基于无人直升机的森林火灾预警系统的框图。
【具体实施方式】
[0024]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0025]实施例
[0026]本实用新型实施例提供了一种基于无人直升机的森林火灾预警系统，参见图1和图2，该系统包括:无人直升机10和地面站20，无人直升机10包括壳体101、设于壳体101上的旋翼102、设于壳体101内的动力装置103和控制单兀104、设于壳体101下方的一对起落架105、设于一对起落架105之间的托架106、以及设于托架106上的火焰探测器107、温度传感器108和湿度传感器109，壳体101的表面覆盖有热反射材料层；
[0027]控制单元104包括第一处理器141、三路数据采集电路142、第一无线传输单元143和GPS定位单元144，第一处理器141分别通过三路数据采集电路142与火焰探测器107、温度传感器108和湿度传感器109的输出端电连接，第一处理器141还分别与第一无线传输单元143以及GPS定位单元144电连接；
[0028]地面站20包括:报警单元201、接收第一无线传输单元143发送的数据的第二无线传输单元202、根据GPS信息查询温度和湿度的气象查询单元203、以及根据第二无线传输单元202和气象查询单元203的输出控制报警单元201工作的第二处理器204，第二处理器204分别与第二无线传输单元202、气象查询单元203以及报警单元201电连接，第二无线传输单元202与第一无线传输单元143无线连接。
[0029]具体地，在工作时，无人直升机10中的火焰探测器107通过采集红外光或紫外光产生火焰报警信号，温度传感器108和湿度传感器109分别采集检测地的温度和湿度信息，GPS定位单元获得检测地的经纬度信息，第一处理器141通过数据采集电路142获得这些信息，并通过第一无线传输单元143发送到地面站20。地面站20中的第二处理器204通过第一无线传输单元143接收到上述信息。一方面，第二处理器204根据火焰报警信号初步判断是否发生火灾；另一方面，气象查询单元203根据无人直升机10发送的经纬度信息，查询无人直升机10所在位置的温度和湿度，第二处理器204根据查询到的温度和湿度与接收到的无人直升机10实际测到的温度和湿度做进一步地辅助判断。根据上述两个方面，第二处理器204可以准确判断是否发生火灾。
[0030]另外，上述无人直升机10在壳体101的表面覆盖热反射材料层可以使无人直升机10更接近火源，从而使得检测结果更准确。
[0031]进一步地，无人直升机10还包括设于托架106上的检测箱体110，检测箱体110上开设有多个通孔，火焰探测器107、温度传感器108和湿度传感器109设于检测箱体110内。检测箱体110可以对火焰探测器107、温度传感器108和湿度传感器109起到保护作用，且可以使无人直升机10更接近火源，从而使得检测结果更准确。
[0032]在具体实现时，上述检测箱体110可以采用可拆卸的方式安装在托架106上。例如采用螺栓和螺母将检测箱体I1安装在托架106上。
[0033]在本实用新型实施例中，检测箱体110为热反射玻璃箱体，热反射玻璃箱体耐热性好。
[0034]进一步地，为了使预警系统检测精度更高，无人直升机10还包括烟雾浓度传感器111，烟雾浓度传感器111设于检测箱体110内，且烟雾浓度传感器111与第一处理器141电连接。第二处理器204在判断时，除了根据前述火焰报警信号、温度和湿度信息判断外，还可以结合烟雾浓度信息进行判断，使得结果更准确。
[0035]在本实施例中，火焰探测器107可以为红外火焰检测器。在其他实施例中火焰探测器107还可以为紫外光火焰检测器。
[0036]为了增加无人直升机10整体的抗高温性能，旋翼102、起落架105、托架106的表面均覆盖有热反射材料层，不仅对上述结构起到保护作用，且可以使无人直升机10更接近火源，从而使得检测结果更准确。
[0037]在本实施例的一种实现方式中，托架106可以采用可伸缩方式实现，托架106包括可伸缩支杆161以及连接在可伸缩支杆161上的托板162。相应地，可以在无人直升机的壳体101底部设置凹槽，该凹槽与上述托板62相匹配，使得当伸缩杆161缩回时，整个托架106上的设备处于壳体的保护下，对上述设备进行保护，防止异常情况下，设于托架106上的设备受到危险。
[0038]具体地，动力装置103包括电源131、与电源131连接的电机132以及电机控制单元133，电机控制单元133分别电机132和第一处理器141电连接。电机控制单元133可以获取电机132的运行状况和电源131的电量信息，并将这些信息通过第一无线传输单元143传回地面站20。
[0039]为了减轻整个无人直升机10的重量，电源131可以为锂离子电池。
[0040]进一步地，上述报警单元201可以包括传统的声光报警器。当然报警单元201还可以采用其他常见手段实现，这里不再赘述。
[0041]本实施例通过无人直升机中的火焰探测器通过采集红外光或紫外光产生火焰报警信号，温度传感器和湿度传感器分别采集检测地的温度和湿度信息，GPS定位单元获得检测地的经纬度信息，第一处理器通过数据采集电路获得这些信息，并通过第一无线传输单元发送到地面站；地面站中的第二处理器通过第一无线传输单元接收到上述信息；一方面，第二处理器根据火焰报警信号初步判断是否发生火灾；另一方面，气象查询单元根据无人直升机发送的经纬度信息，查询无人直升机所在位置的温度和湿度，第二处理器根据查询到的温度和湿度与接收到的无人直升机实际测到的温度和湿度做进一步地辅助判断；根据上述两个方面，第二处理器可以准确判断是否发生火灾；且在检测过程中舍弃了现有的采用红外图像设备和图像处理设备，降低了成本，减轻了整体质量，保证了无人直升机安全；另外，由于在壳体上覆盖有热反射材料层，可以使无人直升机在检测时更靠近火源，从而使得检测结果更准确，预警更及时。
[0042]上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0043]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0044]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于无人直升机的森林火灾预警系统，其特征在于，所述系统包括:无人直升机和地面站，所述无人直升机包括壳体、设于所述壳体上的旋翼、设于所述壳体内的动力装置和控制单元、设于所述壳体下方的一对起落架、设于所述一对起落架之间的托架、以及设于所述托架上的火焰探测器、温度传感器和湿度传感器，所述壳体的表面覆盖有热反射材料层； 所述控制单元包括第一处理器、三路数据采集电路、第一无线传输单元和GPS定位单元，所述第一处理器分别通过所述三路数据采集电路与所述火焰探测器、所述温度传感器和所述湿度传感器的输出端电连接，所述第一处理器还分别与所述第一无线传输单元以及所述GPS定位单元电连接； 所述地面站包括:报警单元、接收所述第一无线传输单元发送的数据的第二无线传输单元、根据GPS信息查询温度和湿度的气象查询单元、以及根据所述第二无线传输单元和所述气象查询单元的输出控制所述报警单元工作的第二处理器，所述第二处理器分别与所述第二无线传输单元、所述气象查询单元以及所述报警单元电连接，所述第二无线传输单元与所述第一无线传输单元无线连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无人直升机还包括设于所述托架上的检测箱体，所述检测箱体上开设有多个通孔，所述火焰探测器、温度传感器和湿度传感器设于所述检测箱体内。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述检测箱体为热反射玻璃箱体。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述无人直升机还包括烟雾浓度传感器，所述烟雾浓度传感器设于所述检测箱体内，且所述烟雾浓度传感器与所述第一处理器电连接。
5.根据权利要求1?4任一项所述的系统，其特征在于，所述火焰探测器为红外火焰检测器。
6.根据权利要求1?4任一项所述的系统，其特征在于，所述旋翼、所述起落架、所述托架的表面均覆盖有热反射材料层。
7.根据权利要求1?4任一项所述的系统，其特征在于，所述托架包括可伸缩支杆以及连接在所述可伸缩支杆上的托板。
8.根据权利要求1?4任一项所述的系统，其特征在于，所述动力装置包括电源、与所述电源连接的电机以及电机控制单元，所述电机控制单元分别所述电机和所述第一处理器电连接。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电源为锂离子电池。
10.根据权利要求1?4任一项所述的系统,其特征在于,所述报警单兀包括声光报警器。
【文档编号】G08B17/00GK204010209SQ201420286824
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】苏博, 熊莉娟, 张铁梁, 王金平, 尚海燕, 原军, 高欣 申请人:国家电网公司, 国网山西省电力公司太原供电公司