CN105045195A - 基于楼宇维护无人机的楼宇维护***及其楼宇维护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于楼宇维护无人机的楼宇维护***，包括：无线楼宇监控节点、楼宇中央控制中心和无人机；本发明还公开了一种应用于基于楼宇维护无人机的楼宇维护***的楼宇维护方法，包括以下步骤：1、无线楼宇监控节点把楼宇环境情况和自身节点的损坏情况发送给所述集中控制器或者楼宇中央控制中心；2、楼宇中央控制中心确定需要维护的无线楼宇监控节点的维护所需的详细资料，并发送给无人机；3、无人机与所述楼宇中央控制中心通信，前往受损无线楼宇监控节点维修或更换指定无线楼宇监控节点。具有降低了楼宇设备维护成本和实现了楼宇设备的无线化等优点。

Description

基于楼宇维护无人机的楼宇维护***及其楼宇维护方法

技术领域

本发明涉及一种自动化的智能楼宇维护平台技术，特别涉及一种基于楼宇维护无人机的楼宇维护***及其楼宇维护方法。

背景技术

楼宇的外墙上经常会有各种摄像头，红外报警器，无线信号发射器等设备，这些设备因为长期在工作环境复杂的室外工作，经常会出现损坏的情况，一旦出现损坏，由于其部署在在建筑外墙上，现有技术经常需要专业人员维修，维修周期长。而且，为了安装这些设备，也要为之部署输电线，网线等***连接设备，使得建筑一旦施工完成，要再次部署就需要拆掉部分外墙，非常繁琐。

另一方面，当前的建筑中存在大量的传感器，一旦传感器损坏，容易造成经济损失，然而当前的技术中，发现传感器损坏往往依靠人为巡查，而且一旦损坏送修，还会出现没有监控存在的空窗期，所以，急需一种楼宇维护技术，不但能降低人为维护，部署设备的成本，还要能降低设备故障所带来的经济损失。

当前无人机控制技术发展迅猛，在有GPS信号的情况下无人机的可以在五级大风的情况下，定点误差控制在每小时偏移不超过一厘米，这样的精度已经足够对无线监控设备进行自动化的维修和更换，利用无人机对楼宇进行维护成了目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于楼宇维护无人机的楼宇维护***，该楼宇维护***降低了楼宇外部的设备部署和维修的时间成本。

本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种应用于所述的基于楼宇维护无人机的楼宇维护***的楼宇维护方法，该楼宇维护方法通过楼宇中控网络传输工作数据，实现了楼宇设备的无线化。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现：一种基于楼宇维护无人机的楼宇维护***，可以包括：

用于监控或者数据传输，并能发送无线节点损坏情况的无线楼宇监控节点；

与所述无线楼宇监控节点进行通信，获得楼宇中无线节点损坏情况的楼宇中央控制中心；

与所述楼宇中央控制中心通信，具有维修或更换指定节点的功能的无人机；

无线楼宇监控节点使用传感器记录楼宇环境情况，记录自身节点的损坏情况，并把楼宇环境情况和自身节点的损坏情况通过无线通讯模块发送给楼宇中央控制中心；所述无线通讯模块可以为：3G模块、2.5G模块或WIFI模块；

楼宇中央控制中心通过无线通讯模块与所述无线楼宇监控节点通信，获得楼宇环境情况和自身节点的损坏情况，并生成无人机维护指令，通过无线通讯模块发送给无人机；

还可以包括：集中控制器，所述无线楼宇监控节点分别安放于楼宇内的任意位置内，且多个所述无线楼宇监控节点与集中控制器之间相互通信。

所述无线楼宇监控节点能在发生故障时通过主动发送报警信息作出故障维修申请。

所述无线楼宇监控节点内置有电池、太阳能发电装置或风能发电装置。

所述无线楼宇监控节点通过射频连接所述集中控制器。

所述集中控制器通过无线通讯模块收集无线楼宇监控节点的数据，并与所述楼宇中央控制中心通信。

所述无线楼宇监控节点包括：主控芯片及最小***，与所述主控芯片及最小***电性连接的传感器输入、电池或发电模块、控制模块和天线发射模块。

所述集中控制器包括主控芯片，所述主控芯片电性连接有3G模块、2.5G模块或WIFI模块，所述主控芯片与供电模块连接。

所述无人机包括：电子罗盘模块、2.5G模块、GPS模块、供电模块、中央处理器、飞行控制器模块、螺旋桨和电机。

本发明的另一目的通过以下技术方案实现：一种应用于所述的基于楼宇维护无人机的楼宇维护***的楼宇维护方法，包括以下步骤：

步骤1、无线楼宇监控节点使用传感器记录楼宇环境情况，记录自身节点的损坏情况，并把楼宇环境情况和自身节点的损坏情况发送给所述集中控制器或者楼宇中央控制中心；

步骤2、楼宇中央控制中心与所述集中控制器或者无线楼宇监控节点通信，获得所述楼宇环境情况和自身节点的损坏情况，并针对需要维护的无线楼宇监控节点，安排维修优先级顺序，生成无人机维护指令，确定需要维护的无线楼宇监控节点的维护所需的详细资料，并发送给无人机；

步骤3、无人机与所述楼宇中央控制中心通信，前往受损无线楼宇监控节点维修或更换指定无线楼宇监控节点；如果无线楼宇监控节点受损并且可以由无人机能维修的，就由无人机进行当场维修；如果无线楼宇监控节点受损并且无人机不能维修的，就由无人机进行当场更换；更换后，把受损的无线楼宇监控节点运到指定地点，由专业维修人员进行维修。

本发明的原理：本发明的能自动检测需要更换的楼宇外部设备，并通过把需要更换的楼宇外部设备的信息转换成飞行路线信息传递给无人机，由无人机完成自动的设备更换，本发明有效的解决了楼宇设备维护周期长成本高的问题。

另外，本发明属于自动化的智能楼宇维护平台，主要包含无线楼宇监控节点、无人机以及楼宇中控网络设备；当外墙有无线楼宇监控节点出现故障的时候，会自动向楼宇无线网络向楼宇中控发送维护信号，楼宇中控网络接受到维护信号时候，从事先登记的设备信息列表中查找该设备的安装地点和设备类型，并转换为GPS和高度信息，发送给无人机，无人机根据这一信息前往更换或维修需要维护的设备。同时，包含无线楼宇监控节点的具有的无线化技术。为了减少安装的时候布线难度，并且让无人机更换楼宇外部设备的速度和精确度，使用自带电池的无线楼宇监控节点，比如自带电池的摄像头，红外报警器，无线信号发射器，无线楼宇监控节点通过楼宇中控网络传输工作数据，实现了楼宇设备的无线化。

本发明主要采用了以下技术：1、无人机自动维护技术。通过当外墙有无线楼宇监控节点出现故障的时候，会自动通过集中控制器向楼宇中央控制中心发送维护信号，楼宇中央控制中心接受到维护信号时候，从事先登记的设备信息列表中查找该设备的安装地点和设备类型，并转换为GPS和高度信息，发送给无人机，无人机根据这一信息前往更换或维修需要维护的设备。2.无线楼宇监控节点的无线化技术。为了减少安装的时候布线难度，并且让无人机更换楼宇外部设备的速度和精确度，使用自带电池的无线楼宇监控节点，比如自带电池的摄像头，红外报警器，无线信号发射器，无线楼宇监控节点通过楼宇中控网络传输工作数据，实现楼宇设备的无线化3.楼宇的中控网络设备，中控网络设备包括集中控制器和楼宇中央控制中心，无线的楼宇外墙设备通过包括2.5G，3G等方式与楼宇的中控网络设备进行通信，楼宇的中控网络设备收集报警信息后，通过对楼宇中央控制中心的数据库操作可以实现对楼宇内损坏设备的监控报警。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、该楼宇维护***降低了楼宇外部的设备部署的时间和成本。本发明由无人机24小时不停地为全楼宇的无线监控设备进行安装，并且无线监控设备因为没有外部连接线，减少了布置各类线缆的时间和成本。

2、该楼宇维护***降低了楼宇外部的设备维修的时间和成本。本发明由无人机24小时不停地为全楼宇的无线监控设备进行维护，减少了由于工作时间有限，外墙维护人员工作时间冲突造成的维修的长期拖延。

3、本发明能自动化地及时对故障的无线监控设备进行维护，降低了由于值班报障人员的工作失误，造成设备故障无人维修，造成被盗，火灾警报失灵等经济损失。

附图说明

图1是基于楼宇维护无人机的楼宇维护***框图。

图2是无线楼宇监控设备结构框图。

图3是集中控制器结构框图。

图4是无人机结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本发明的实施例主要包括以下三个部分：

一、***部件：

如图1所示，有楼宇维护无人机的楼宇维护***主要包括：无线楼宇监控设备1、集中控制器2、楼宇中央控制中心3和无人机4；

二、无线楼宇监控设备的维护警报的发送部分：

通过当有所述无线楼宇监控设备出现故障的时候，会自动向集中控制器发送警报信号，无线楼宇监控设备使用单片机控制方式，具有两种维护警报发送模式：

(1)无线楼宇监控设备主动发射警报模式：对于非持续连接集中控制器的无线楼宇监控设备，当发现自身处于电量较低，储存已满，Watchdog寄存器溢出错误等需要维护的情况时，可以通过连接的集中控制器发送维护信息给楼宇中央控制中心。如图2所示，无线楼宇监控设备可以通过传感器输入模块接受环境信息，因为整个无线楼宇监控设备都不采用有线连接，所以通过通过电池供电，经过最小***的信息处理后，通过无线模块发送到下一级接收端。其无线模块可以包括5G模块、4G模块、3G模块、2.5G模块、2.4G模块、wifi模块、蓝牙模块zigbee模块和nfc模块。

(2)楼宇中央控制中心心跳检查模式：对于持续连接集中控制器的无线楼宇监控设备，当连接断开一段指定的时间之后，楼宇中央控制中心可以记录此无线楼宇监控设备处于离线状态，并发送维护信息。

(3)楼宇中央控制中心获取维护警报后，如图3所示，楼宇中央控制中心的集中控制器通过WIFI模块、3G模块和2.5G模块接收需要维护的设备信息后，会把设备的GPS地址信息，高度信息存入无人机中控的Flash。如图4所示，无人机上的中央处理器通过WIFI模块和2.5G无线接收模块接收楼宇中央控制中心的控制信号，并控制电机驱动螺旋桨，按照指定的路线飞行并前往维护设备。

三、无人机的控制部分：

无人机采用GPS方式导航。由于采用了独立的姿态控制***，导航控制工作量大大减轻。导航***主要负责GPS信息与电子罗盘模块信息采集，坐标转换，飞行控制策略确定及控制任务执行等。如图4无人机在自动控制过程中，采用GPS获取位置、高度及航向等信息以确定控制策略。进行正常数据采集时，中央处理器先采集GPS信息，每隔20ms从NMEA0183格式字符串中获取一次信息，并转换为指定的数据格式，再切换至电子罗盘模块数据，进行同样的操作，从而得到进行一次飞行状态判断所需的有效数据，进入导航计算状态。当导航计算完成后，切换回数据采集状态，开始下一次采集，如此循环直至到达目标地点。在楼宇维护中强调实现快速到达需要维护的设备并进行维护，对航线无特别要求。因此，导航策略的制定并未采取始终紧贴航线的方法，而采用了机头始终指向下一航点策略。根据GPS所获取的飞机当前坐标、目标点坐标，电子罗盘模块获取的飞机航向与目标航向的偏差角及象限等数据计算航向修正指令，并发往飞行控制模块。完成此计算后，切换至数据采集状态，等待下一组数据。电机控制由飞行控制模块完成。飞行控制模块静态调试后，将无人机方向、中立位置及微调范围等数据存入无人机中央处理器的Flash，以实现无人机对飞行任务的自动控制。当接收到来自中央处理器发出的控制指令后，由飞行控制模块产生对应的PWM信号发往电机，并在执行下一次控制指令之前维持输出波形。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于楼宇维护无人机的楼宇维护***，其特征在于，包括：

用于监控或者数据传输，并能发送无线节点损坏情况的无线楼宇监控节点；

与所述无线楼宇监控节点进行通信，获得楼宇中无线节点损坏情况的楼宇中央控制中心；

与所述楼宇中央控制中心通信，具有维修或更换指定节点的功能的无人机；

无线楼宇监控节点使用传感器记录楼宇环境情况，记录自身节点的损坏情况，并把楼宇环境情况和自身节点的损坏情况通过无线通讯模块发送给楼宇中央控制中心；

楼宇中央控制中心通过无线通讯模块与所述无线楼宇监控节点通信，获得楼宇环境情况和自身节点的损坏情况，并生成无人机维护指令，通过无线通讯模块发送给无人机。

2.根据权利要求1所述的基于楼宇维护无人机的楼宇维护***，其特征在于，还包括集中控制器，所述无线楼宇监控节点分别安放于楼宇内的任意位置内，且有若干个所述无线楼宇监控节点与集中控制器之间相互通信。

3.根据权利要求2所述的基于楼宇维护无人机的楼宇维护***，其特征在于，所述无线楼宇监控节点能在发生故障时通过主动发送报警信息作出故障维修申请。

4.根据权利要求3所述的基于楼宇维护无人机的楼宇维护***，其特征在于，所述无线楼宇监控节点内置有电池、太阳能发电装置或风能发电装置。

5.根据权利要求4所述的基于楼宇维护无人机的楼宇维护***，其特征在于，所述无线楼宇监控节点通过射频连接所述集中控制器。

6.根据权利要求5所述的基于楼宇维护无人机的楼宇维护***，其特征在于，所述集中控制器通过无线通讯模块收集无线楼宇监控节点的数据，并与所述楼宇中央控制中心通信。

7.根据权利要求1所述的基于楼宇维护无人机的楼宇维护***，其特征在于，所述无线楼宇监控节点包括：主控芯片及最小***，与所述主控芯片及最小***电性连接的传感器输入、电池或发电模块、控制模块和天线发射模块。

8.根据权利要求1所述的基于楼宇维护无人机的楼宇维护***，其特征在于，所述集中控制器包括主控芯片，所述主控芯片电性连接有3G模块、2.5G模块或WIFI模块，所述主控芯片与供电模块连接。

9.根据权利要求1所述的基于楼宇维护无人机的楼宇维护***，其特征在于，所述无人机包括：电子罗盘模块、2.5G模块、GPS模块、供电模块、中央处理器、飞行控制器模块、螺旋桨和电机。

10.一种应用于权利要求1所述的基于楼宇维护无人机的楼宇维护***的楼宇维护方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、无线楼宇监控节点使用传感器记录楼宇环境情况，记录自身节点的损坏情况，并把楼宇环境情况和自身节点的损坏情况发送给所述集中控制器或者楼宇中央控制中心；

步骤2、楼宇中央控制中心与所述集中控制器或者无线楼宇监控节点通信，获得所述楼宇环境情况和自身节点的损坏情况，并针对需要维护的无线楼宇监控节点，安排维修优先级顺序，生成无人机维护指令，确定需要维护的无线楼宇监控节点的维护所需的详细资料，并发送给无人机；

步骤3、无人机与所述楼宇中央控制中心通信，前往受损无线楼宇监控节点维修或更换指定无线楼宇监控节点；如果无线楼宇监控节点受损并且可以由无人机能维修的，由无人机进行当场维修；如果无线楼宇监控节点受损并且无人机不能维修的，由无人机进行当场更换；更换后，把受损的无线楼宇监控节点运到指定地点，由专业维修人员进行维修。