一種基于無人機平臺的林火監(jiān)測和智能識別系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及森林火災預防技術領域，具體涉及一種基于無人機平臺的林火監(jiān)測和智能識別系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]森林防火工作多采用人工方式，設置防火指揮部，辦公室，安排大量人員進行巡視，每年將消耗大量的人力物力財力。隨著新技術和新設備的不斷發(fā)展，已逐漸出現(xiàn)了護林塔、瞭望塔和護航飛機檢測等火災監(jiān)測手段，但受到監(jiān)測范圍、時次有限和費用高昂的約束，尤其在人跡罕見的原始森林，作用受到產(chǎn)量限制。另外，航護飛機很難做到全天候飛行，特別是在森林火災發(fā)生時火場上空能見度極低，即使是航護飛機能達到火場上空，觀察員也無法詳細觀察到地面火場情況，而在這種情況下飛行又存著安全隱患。
【實用新型內(nèi)容】
[0003](一)要解決的技術問題
[0004]為了克服現(xiàn)有技術不足，現(xiàn)提出一種基于無人機平臺的林火監(jiān)測和智能識別系統(tǒng)，具有續(xù)航時間長、影像高清晰實時傳輸、高危地區(qū)探測、機動靈活性高等特點，該系統(tǒng)對氣象的要求低，且使用和維護成本低。
[0005](二)技術方案
[0006]本實用新型通過如下技術方案實現(xiàn):本實用新型提出了一種基于無人機平臺的林火監(jiān)測和智能識別系統(tǒng)，包括無人機平臺以及地面終端，所述無人機平臺包括電子設備艙、電調(diào)、碳纖維機臂、無刷電機、螺旋槳、無刷平臺以及可見光攝像頭，所述螺旋槳通過槳帽緊固在無刷電機上，無刷電機通過電機座固定于碳纖維機臂的外側(cè)邊，所述電調(diào)固定于電子設備艙的底部，所述無刷平臺固定于電調(diào)的底部，可見光攝像頭通過螺絲緊固于無刷平臺上，所述地面終端包括一遙控器和地面站，所述電子設備艙包括自動駕駛儀、接收機、圖傳模塊、數(shù)傳模塊、GPS模塊、羅盤模塊、鋰電池、電壓電流傳感器以及煙霧報警器，所述圖傳模塊和數(shù)傳模塊通過射頻信號與地面站實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述遙控器通過射頻信號與接收機控制連接。
[0007]作為一種改進，所述無刷電機設置有4個且呈X形布置，每相鄰兩個無刷電機旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0008](三)有益效果
[0009]本實用新型相對于現(xiàn)有技術，具有以下有益效果:
[0010]本實用新型提到的一種基于無人機平臺的林火監(jiān)測和智能識別系統(tǒng)，利用無人機實施林火監(jiān)測實時性好、機動靈活、使用和維護成本低，能夠在較低虛警率的情況下，監(jiān)測并自動識別可見光視頻圖像。
【附圖說明】

[0011 ]圖1是無人機平臺組件結(jié)構示意圖O
[0012]圖2無人機電機旋轉(zhuǎn)方向俯視圖。
[0013]圖3電子設備艙內(nèi)部組件連接關系示意圖。
[0014]圖4地面終端系統(tǒng)組成示意圖。
[0015]圖5是林火圖像識別算法流程圖。
[0016]1-無人機平臺；2-地面終端；11-電子設備艙;12-電調(diào)；13-碳纖維機臂；14-無刷電機；15-螺旋槳；16-無刷平臺；17-可見光攝像頭;21-遙控器;22-地面站；111-自動駕駛儀；112-接收機;113-圖傳模塊;114-數(shù)傳模塊;115-GPS模塊;116-羅盤模塊;117-鋰電池；118-電壓電流傳感器;119-煙霧報警器。
【具體實施方式】
[0017]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0018]在圖1中，碳纖維機臂13、電調(diào)12、無刷電機14、螺旋槳15、電子設備艙11、無刷云臺16和可見光攝像頭17等主要部件共同組成無人機平臺I。其中，螺旋槳15通過槳帽緊固在無刷電機14上，并通過電機座一同安裝在碳纖維機臂13的外側(cè)。為方便接收電子設備艙11輸出的電機控制信號，電調(diào)12安裝在電子設備艙11底部，以達到控制無刷電機14轉(zhuǎn)速的目的，可見光攝像頭17通過螺絲緊固在無刷云臺16上，用以實現(xiàn)林火視頻的穩(wěn)定采集。
[0019]圖2中，無人機以)(模式工作，即以北向為前進方向，右上角為1#無刷電機14，左下角為2#無刷電機14，旋轉(zhuǎn)方向為逆時針，相應的，螺旋槳15為正槳;左上角為3#無刷電機14，右下角為4#無刷電機14，旋轉(zhuǎn)方向為順時針，相應的，螺旋槳15為反槳。
[0020]圖3是無人機電子設備艙11內(nèi)部組件連接關系示意圖，自動駕駛儀111是電子設備艙11的核心，接收機112和數(shù)傳模塊114是無人機平臺I控制信號的輸入設備。其中，自動駕駛儀111通過杜邦線與接收機112相連，并能自動接收HVM控制信號；自動駕駛儀111通過串口與數(shù)傳模塊114相連，并能夠接收地面終端2發(fā)出的無人機控制信號，當輸入設備采集信號后，經(jīng)自動駕駛儀111的導航和控制算法計算，進一步將控制電機轉(zhuǎn)速的PWM信號輸出給安裝在電子設備艙11底部的電調(diào)12。自動駕駛儀111通過串口與GPS模塊115相連，并按照UART協(xié)議獲取位置信息，自動駕駛儀111通過12C接口與羅盤模塊116相連，以獲取航向信息，電子設備艙11內(nèi)部還集成了圖傳模塊113，它通過AV視頻線與可見光攝像頭17相連，并將圖像無線傳輸至地面終端2，煙霧報警器119與自動駕駛儀111通過串口相連，實現(xiàn)煙霧感應和聲光報警，其內(nèi)置電池供電工作。無刷云臺16、圖傳模塊113、電調(diào)12和電壓電流傳感器118均由電子設備艙11內(nèi)置鋰電池117供電，電壓為12v，電壓電流傳感器118模塊經(jīng)5##壓后為自動駕駛儀111供電，并負責監(jiān)測平臺總體剩余電量。
[0021]圖4所示的地面終端2共包括兩個部分:遙控器11和地面站12。遙控器11能夠通過2.4G射頻信號操控無人機飛行和模式切換;地面站12通過數(shù)傳模塊114接收無人機飛行狀態(tài)，通過圖傳模塊113接收無人機采集到的林火視頻圖像并進行火情監(jiān)控和智能識別。
[0022]在圖5所示的算法流程中，首先基于林火與森林在亮度、色度上的顯著差異，采用四元數(shù)DCT變換視覺顯著性檢測算法初步篩選出林火候選區(qū)域，其次對候選區(qū)域每隔10幀進行16*16像素的時空分塊，并基于協(xié)方差矩陣提取時空分塊圖像的顏色、紋理和幀間差分特征，然后利用訓練好的支持向量機模型對時空分塊圖像進行分類，當判為林火的時空分塊數(shù)量大于3且空間分布滿足設定的條件時，則判斷有林火發(fā)生。一旦檢測到林火，立即聲光報警，并提取林火的形狀、面積、蔓延速度等信息。
[0023]上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的構思和范圍進行限定。在不脫離本實用新型設計構思的前提下，本領域普通人員對本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入到本實用新型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權利要求書中。
【主權項】
1.一種基于無人機平臺的林火監(jiān)測和智能識別系統(tǒng)，包括無人機平臺(I)以及地面終端(2)，其特征在于:所述無人機平臺(I)包括電子設備艙(11)、電調(diào)(12)、碳纖維機臂(13)、無刷電機(14)、螺旋槳(15)、無刷平臺(16)以及可見光攝像頭(17)，所述螺旋槳(15)通過槳帽緊固在無刷電機(14)上，無刷電機(14)通過電機座固定于碳纖維機臂(13)的外側(cè)邊，所述電調(diào)(12)固定于電子設備艙(11)的底部，所述無刷平臺(16)固定于電調(diào)(12)的底部，可見光攝像頭(17)通過螺絲緊固于無刷平臺(16)上，所述地面終端(2)包括一遙控器(21)和地面站(22)，所述電子設備艙(11)包括自動駕駛儀(111)、接收機(112)、圖傳模塊(113)、數(shù)傳模塊(114)、GPS模塊(115)、羅盤模塊(116)、鋰電池(117)、電壓電流傳感器(118)以及煙霧報警器(119)，所述圖傳模塊(113)和數(shù)傳模塊(114)通過射頻信號與地面站(22)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述遙控器(21)通過射頻信號與接收機(112)控制連接。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于無人機平臺的林火監(jiān)測和智能識別系統(tǒng)，其特征在于:所述無刷電機(14)設置有4個且呈X形布置，每相鄰兩個無刷電機(14)旋轉(zhuǎn)方向相反。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于無人機平臺的林火監(jiān)測和智能識別系統(tǒng)，包括無人機平臺以及地面終端，所述無人機平臺包括電子設備艙、電調(diào)、碳纖維機臂、無刷電機、螺旋槳、無刷平臺以及可見光攝像頭，所述地面終端包括一遙控器和地面站，所述電子設備艙包括自動駕駛儀、接收機、圖傳模塊、數(shù)傳模塊、GPS模塊、羅盤模塊、鋰電池、電壓電流傳感器以及煙霧報警器，所述圖傳模塊和數(shù)傳模塊通過射頻信號與地面站實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述遙控器通過射頻信號與接收機控制連接，利用無人機實施林火監(jiān)測實時性好、機動靈活、使用和維護成本低，能夠在較低虛警率的情況下，監(jiān)測并自動識別可見光視頻圖像。
【IPC分類】G05D1/10
【公開號】CN205384515
【申請?zhí)枴緾N201620193874
【發(fā)明人】張慶杰
【申請人】張慶杰
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年3月14日