本發(fā)明屬于無人機領域，涉及一種用于消防，城市管理，地質災害，森林防火，邊防等巡檢的天眼檢測系統(tǒng)。

背景技術：

目前國內外電網(wǎng)巡線系統(tǒng)，森林防火與救援、消防監(jiān)測與救援、城市及大型場館管理、地質災害監(jiān)測與救援、鐵路公路監(jiān)測與疏通以及人員密集場所的管理等等都需要使用無人機，比如我國已經(jīng)建成了六大跨省區(qū)的電網(wǎng)，輸電線路總長度超過了115萬千米，500kv及以上的輸電線路已成為各區(qū)電網(wǎng)輸電主力。我國的國土幅員遼闊，地形也相對復雜，丘陵較多、平原較少，加上氣象條件的復雜多變，給跨區(qū)電網(wǎng)和超高壓輸電線路工程的建設帶來一定難度，加上建成之后的維護與保養(yǎng)，傳統(tǒng)的電力巡檢依靠人力，工作危險系數(shù)較高，巡檢的效率較低，更重要的是12年后70一代退休，這一行業(yè)將出現(xiàn)前所未有的用工荒，所以僅僅依靠現(xiàn)有的檢查手段和常規(guī)測試并不能滿足高效快速的要求，也不能達到預期的效果。

影響消防救援的有效性和及時性的因素有兩個：一個是救援的時間，一個是火場信息。目前消防部門需要在接到火警電話后，依據(jù)報警人的描述，經(jīng)過分析后決定是否出警，出多少救援力量。這種信息地傳遞方式受限于報警人對火警實情地掌握，間接地影響消防部門對火勢大小程度地判斷，會造成派出的救援力量不足或者過量，影響救援的效果或造成公共資源的浪費。

同樣，目前國內自然災害頻繁，給國家、人民造成了巨大的經(jīng)濟和人員損失。由于自然災害的難預測性，常規(guī)的固定的監(jiān)測系統(tǒng)難以達到實時的、無死角的、靈活的監(jiān)測效果。

而城市管理信息的收集方式基本通過固定的攝像設施和人工現(xiàn)場采集，前者存在拍攝死角的問題，后者存在信息收集不及時和不全面的缺陷。兩種信息收集的方式在一定程度上都會造成信息流通的不順暢，從而制約了城市管理政策的制定和實施的及時性和有效性。

邊境巡檢的危險主要來自于兩方面：一是巡檢路線周邊自然環(huán)境的惡劣，一直犯罪分子的活動。目前邊防巡檢主要依靠邊防戰(zhàn)士，這種模式有以下幾個弊端：第一危險；第二不及時；第三不能全方位。

目前隨著無人機的發(fā)展，已出現(xiàn)各種天眼檢測系統(tǒng)，但是無人機續(xù)航能力短，飛行半徑小限制了其應用空間。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于消防，城市管理，地質災害，森林防火，邊防等巡檢的天眼檢測系統(tǒng)，其中含用于無人機自動充電的無人機基站，無需人工干預，實現(xiàn)無人機自動起停，自動給無人機充電，實現(xiàn)解決了各領域存在的監(jiān)測難，現(xiàn)場情況數(shù)據(jù)采集以及救援部署時效性差等共性問題以及無人機因為續(xù)航能力短，飛行半徑小等問題而導致的使用受限問題，達到無人機的靈活運用和應用最大化。

本發(fā)明采用的技術方案是：

本發(fā)明提供一種用于消防，城市管理，地質災害，森林防火，邊防等巡檢的天眼檢測系統(tǒng)，所述天眼檢測系統(tǒng)包括無人機，相機，無人機基站，中央控制室，通訊系統(tǒng)，圖傳系統(tǒng)；其中無人機作為相機的載具，相機裝在無人機上，用于現(xiàn)場圖片和視頻的拍攝，無人機基站用于無人機的存儲以及自動充電，通訊系統(tǒng)實現(xiàn)無人機的遠程控制，圖傳系統(tǒng)用于圖片實時回傳中央控制室，中央控制室用于無人機遠程控制，狀態(tài)監(jiān)視以及圖片收集中心。

進一步，所述無人機基站包括可開合屋面，機架，可升降平臺和充電系統(tǒng)；其中可開合屋面可以打開或關閉；機架位于可開合屋面下方，用于支撐無人機基站并控制升降平臺和充電系統(tǒng)工作；升降系統(tǒng)位于機架內，可按指令上升或下降；充電系統(tǒng)用于對無人機進行充電。

進一步，所述可開合屋面形式為單向開合式或對向開合式。

作為本發(fā)明一種實施方案，所述可開合屋面為左右對向開合式，設有左側屋面和右側屋面，在機架的控制下可分別向左側和向右側打開或閉合，實現(xiàn)屋面的開合。

進一步，所述可開合屋面包括左側屋面，滑塊，直線導軌，電動推拉桿，右側屋面和支架；左側屋面、右側屋面分別與滑塊相連，滑塊安裝在直線導軌上，直線導軌固定安裝在機架上，電動推拉桿與支架連接，支架與左右屋面連接；電動推拉桿通過支架帶動左側屋面和右側屋面沿直線導軌運動。

進一步，所述機架內設有無人機飛控模塊和plc控制模塊；其中無人機控模塊通過無線電接收無人機訊號，并與plc控制模塊通訊，然后通過傳感器感測并控制可開合屋面的開合及升降平臺的升降。

進一步，所述可升降平臺包括平臺，升降機構，驅動裝置；驅動裝置通過升降機構帶動平臺上下移動，實現(xiàn)無人機降落時，可升降平臺上升到最高位置，前后左右無障礙物，無人機降落完畢后，通過可升降平臺一起下降，將無人機藏入機架內部。

進一步，所述可升降平臺包括平臺，升降機，聯(lián)軸器，傳動軸，換向器，減速電機和鍵；其中減速電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與傳動軸連接，傳動軸通過聯(lián)軸器與換向器連接，換向器通過聯(lián)軸器和傳動軸與升降機連接，升降機與平臺連接，減速電機輸出的轉矩可通過鍵的傳遞到達升降機，升降機帶動平臺上下移動。

進一步，所述充電系統(tǒng)包括充電電源，導線，絕緣體座，鍍金箔片，鍍金箔片與導線形成正負極，并安裝在絕緣體座上，導線的另一端與充電電源相連導通；當無人機落腳架接觸到鍍金箔片上，實現(xiàn)充電回路，對無人機自動充電。

進一步，所述絕緣體座和鍍金箔片組成充電底座，充電底座的整個表面被分成四塊，其中兩塊為扇形的鍍金箔片，分別為正負極，通過導線外接充電電源；無人機充電觸點設置在落腳架上。

進一步，所述通訊系統(tǒng)包括無人機端數(shù)傳電臺，無人機基站端分離式地面站，無人機基站與中央控制室之間的有線或無線網(wǎng)絡和顯示終端。

進一步，所述圖傳系統(tǒng)包括無人機端相機和圖像發(fā)射機，無人機基站端圖像接收機，無人機基站與中央控制室之間的有線或無線網(wǎng)絡和顯示終端。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的天眼檢測系統(tǒng)，通過無人機作為相機的載具，進行現(xiàn)場圖片和視頻的拍攝；設置無人機基站用于無人機的存儲以及自動充電；解決了無人機因為續(xù)航能力短，飛行半徑小等問題而導致的使用受限問題，實現(xiàn)了無人機的靈活運用和應用最大化。進而解決了各領域存在的監(jiān)測難，現(xiàn)場情況數(shù)據(jù)采集以及救援部署時效性差等共性問題，為消防，城市管理，地質災害，森林防火，邊防等巡檢提供了方便有效的工具。

進一步本發(fā)明設置用于無人機自動充電的基站，設置可開合屋面，機架，升降平臺和充電系統(tǒng)；可開合屋面可以打開或關閉；機架位于可開合屋面下方，用于支撐無人機基站并控制升降平臺和充電系統(tǒng)工作；升降系統(tǒng)位于機架內，可按指令上升或下降；充電系統(tǒng)用于對無人機進行充電。

本發(fā)明的無人機基站可以在合適的地方配置，就不需要進行無人機返回進行人工更換電池或者人工充電，從而實現(xiàn)無人機在任意地點任意時間進行停歇，自動充電補給，無需人工干預下達到長時間遠距離的工作，擺脫了目前需要人工更換電池及人工充電的低效率高成本工作，最終最大化地提升無人機電網(wǎng)巡線能力，森林防火監(jiān)測與救援能力、消防監(jiān)測與救援能力、城市及大型場館管理能力、地質災害監(jiān)測與救援能力、鐵路公路監(jiān)測與疏通以及人員密集場所的管理能力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例中的天眼檢測系統(tǒng)的通訊原理圖；

圖2是本發(fā)明一個實施例中的天眼檢測系統(tǒng)的無人機精準降落的定位原理圖；

圖3是本發(fā)明一個實施例中無人機基站的結構示意圖，其中可升降平臺上升至最大位置，可開合屋面處于打開位置；

圖4是圖3中無人機基站另一狀態(tài)的結構示意圖，其中可升降平臺下降最大位置，可開合屋面處于關閉位置；

圖5是圖3中無人機基站的俯視圖。

圖6是本發(fā)明一個實施例中可開合屋面的主視圖；

圖7是圖6中可開合屋面的仰視圖；

圖8是圖7中i的局部放大圖；

圖9是圖6中可開合屋面的結構左視圖；

圖10是本發(fā)明一個實施例中機架的結構示意圖；

圖11是本發(fā)明一個實施例中可升降平臺的主視圖；

圖12是圖11中可升降平臺的仰視圖；

圖13是本發(fā)明一個實施例中充電系統(tǒng)的俯視圖；

圖14是圖13中充電系統(tǒng)沿a-a方向的剖視圖。

圖中：1、可開合屋面2、機架3、可升降平臺4、充電系統(tǒng)5、左側屋面6、滑塊7、直線導軌8、矩形管9、右側屋面10、電動推拉桿11、銷軸12、支架13、卡簧14、無人機飛控模塊15、plc控制模塊16、平臺17、升降機18、聯(lián)軸器19、鍵20、傳動軸21、減速電機22、換向器23、充電電源24、鍍金箔片25、絕緣體座26、導線。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是本發(fā)明一個實施例中的天眼檢測系統(tǒng)的通訊原理圖。如圖1所示，無人機搭載相機按照來自中央控制室通過有線或無線網(wǎng)絡傳輸?shù)椒蛛x式地面站后經(jīng)無線電臺上傳到自身端數(shù)傳電臺的航行線路進行巡航。無人機巡航途中，將相機采集到的圖片視頻文件經(jīng)圖像發(fā)射機無線實時傳輸給無人機基站端圖像接收機，再經(jīng)有線或無線網(wǎng)絡傳輸給中央控制室。此外當無人機處于低電量狀態(tài)時，會由數(shù)傳電臺無線發(fā)送請求降落指令到無人機基站分離式地面站，再通過有線或無線網(wǎng)絡傳輸給中央控制室，等待中央控制室反饋下一步指令。

圖2是本發(fā)明一個實施例中的天眼檢測系統(tǒng)的無人機精準降落的定位原理圖。定區(qū)域：無人機基于rtk技術的定位系統(tǒng)下通過實時獲取導航衛(wèi)星信號和rtk差分定位信息實現(xiàn)自動返航到無人機充電站厘米級范圍內。定位確認：無人機基于無人機基站定位技術，即被安裝其上的機器視覺捕捉確認，在其引導下進一步實現(xiàn)厘米級精準定位降落。

圖3是本發(fā)明一個實施例中無人機基站的結構示意圖，其中可升降平臺上升至最大位置，可開合屋面處于打開位置。圖4是圖3中無人機基站另一狀態(tài)的結構示意圖，其中可升降平臺下降最大位置，可開合屋面處于關閉位置。圖5是圖3中無人機基站的俯視圖。

結合圖3-5可知，本發(fā)明的用于無人機自動充電的無人機基站可開合屋面1，機架2，可升降平臺3和充電系統(tǒng)4。

機架2作為載體，其上表面安裝可開合屋面1，其內部安裝可升降平臺2。

可開合屋面1的自動開合系統(tǒng)可為基站提供封閉的空間，實現(xiàn)無人機的充電保護。

可升降平臺3主要是為了給無人機提供一個升降平面，避免前后左右側機構的存在造成飛機降落時產生渦流而影響飛機降落。

充電系統(tǒng)4主要實現(xiàn)無人機的自動充電。

具體的，本發(fā)明中可開合屋面形式包括單向開合式、對向開合式兩種，屋面在驅動裝置及導向結構的作用下打開或者關閉，從而實現(xiàn)對整個無人機充電基站的防水密閉保護。

圖6是本發(fā)明一個實施例中可開合屋面的主視圖。圖7是圖6中可開合屋面的仰視圖。圖8是圖7中i的局部放大圖。圖9是圖6中可開合屋面的結構左視圖。

結合圖6-9可知，本發(fā)明一個實施例中，可開合屋面包括：左側屋面5，滑塊6，直線導軌7，電動推拉桿10，右側屋面9，銷軸11，支架12，卡簧13。每側屋面分別設置有一套驅動裝置。其中左側屋面5、右側屋面9分別與一個滑塊6相連，每個滑塊6分別安裝在一個直線導軌7上，每個直線導軌7安裝在機架2的一個矩形管8上，每個電動推拉桿10通過銷軸11、卡簧13與支架12連接，每個支架12分別與左側屋面5和右側屋面9連接，所以每側屋面分別在各自的電動推拉桿10的作用下，直線導軌7的導向下實現(xiàn)開合。

圖10是本發(fā)明一個實施例中機架的結構示意圖。如圖10所示，機架2內通過緊固件安裝無人機飛控模塊14和plc控制模塊15。其中無人機控模塊14通過無線電接收無人機訊號，并與plc控制模塊15通訊，然后通過傳感器感測并控制可開合屋面的開合及升降平臺的升降。

圖11是本發(fā)明一個實施例中可升降平臺的主視圖。圖12是圖11中可升降平臺的仰視圖。

結合圖11和圖12可知，機架2中間安裝可升降平臺3，可升降平臺3包括平臺16，平臺16與四臺升降機17相連，升降機17輸出軸與聯(lián)軸器18，平鍵19，傳動軸20，減速電機21，換向器22連接，減速電機21輸出的轉矩通過聯(lián)軸器18，平鍵19，傳動軸20，換向器22組成的傳動系統(tǒng)轉成為升降機17垂直向上向下的力，從而帶動平臺16上下移動。

圖13是本發(fā)明一個實施例中充電系統(tǒng)的俯視圖。圖14是圖13中充電系統(tǒng)沿a-a方向的剖視圖。結合圖13-12可知，可升降平臺3的平臺16中間安裝接觸式片簧充電系統(tǒng)4，接觸式片簧充電系統(tǒng)4包括充電電源23，鍍金箔片24，絕緣體座25，導線26，待無人機的落腳架上的觸片與鍍金箔片24接觸，即可實現(xiàn)充電回來，給無人機內的電池自動充電。

本發(fā)明的一種天眼檢測系統(tǒng)工作原理為：

無人機在基于rtk技術的定位系統(tǒng)下可以通過實時獲取導航衛(wèi)星信號和rtk差分定位信息，為無人機飛行作業(yè)提供高精度定位，根據(jù)定位系統(tǒng)所得到的信息讓無人機在指定的時間內按照航行路線完成航行任務。在航行路線上巡檢過程中，通過圖傳系統(tǒng)將相機拍攝的圖片與視頻發(fā)送到地面無人機基站內圖傳接收機，然后通過4g無線或有線網(wǎng)絡將基站內的圖片視頻信息傳回給中央控制室，此時在中央控制室內，可以通過web平臺實時獲取無人機基本信息、無人機飛行狀態(tài)、無人機地理位置信息、飛行任務數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場視頻實時傳輸顯示，還可以通過web平臺對無人機下達任務命令，實現(xiàn)遠距離控制。

本發(fā)明的用于無人機自動充電的無人機基站的工作原理為：

機架2中無人機飛控模塊14通過無線電接收無人機請求降落訊號，轉換成電信號之后利用串口與plc模塊15通訊，平臺16上的接近開關感測基站內是否已有無人機情況負反饋給plc模塊15。

若沒有無人機停放，plc模塊15決定控制電動推拉桿10執(zhí)行動作，在直線導軌7的導向下，同時打開左側屋面5及右側屋面9。

可開合屋面1打開后，通過電動推拉桿10上的行程開關判斷可開合屋面1是否打開到位，負反饋給plc模塊15，再通過無人機飛控模塊14利用無線傳輸給無人機是否可以降落，若可開合屋面1打開到位，無人機開始降落。

無人機降落到可升降平臺3后，通過平臺16上的接近開關判斷無人機是否降落到平臺16上以及是否在平臺16區(qū)域內，負反饋給plc模塊15，plc模塊15決定是否控制減速電機21執(zhí)行動作。

若無人機降落到位，減速電機工作，輸出轉矩，在聯(lián)軸器18，傳動軸20，換向器22的傳遞下帶動升降機17向下運動，實現(xiàn)平臺16下降，而后再通過升降機17內的行程開關判斷平臺16是否降到位，負反饋給plc模塊15，plc模塊15決定是否控制電動推拉桿10執(zhí)行動作，同時關閉左側屋面5及右側屋面9，最后通過可開合屋面上的接近開關判斷左側屋面5、右側屋面9是否關閉到位，負反饋給plc模塊15決定是否控制接觸式片簧充電系統(tǒng)4里的充電電源23工作。

若左右屋面關閉到位，充電電源23工作，利用導線26，絕緣體座25，鍍金箔片24實現(xiàn)充電回路，無人機自動充電。

本發(fā)明的自動充電工作原理如下：

充電系統(tǒng)里的充電平板是由絕緣體座和鍍金箔片組成的底座，其整個表面被分成了有規(guī)則的四塊，其中兩塊為扇形的鍍金箔片，分別為正負極，通過導線外接充電電源，無人機上也要進行相應的改造，需要將無人機中的充電觸點設置在落腳架上，充電觸點是一個彈簧片機構，這樣無人機只要降落在充電平板上，通過與無人機落腳架上的彈簧觸點接觸，而實現(xiàn)自動充電。

本發(fā)明的無人機精準定位降落工作原理如下：

無人機通過rtk定位系統(tǒng)獲取到精準的自身定位信息以及與無人機充電站的相對位置數(shù)據(jù)，自動返航到無人機充電站厘米級范圍內，此時無人機充電基站內的視覺識別技術再一次捕獲并確認返航無人機位置，從而實現(xiàn)無人機精準定位。

本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。