CN112669572A - 一种用于江河流域库岸智能巡查的无人船*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于江河流域库岸智能巡查的无人船***,包括控制终端、无人船和无人机,所述控制终端用于在岸端远程监控及任务下发,包括服务器、显示器、操作台和通信设备,所述无人船作为无人机水域移动平台,主要包括无人船本体、船载通信设备和船载图像采集设备;无人机包括无人机本体、机载通信设备、无人机停靠***、机载图像采集设备。无人船船载图像采集设备将被勘测区域坡边状态图像传输至船载图像处理服务器,无人机将高空巡查的采集图像通过无线通信设备传输至船端图像处理服务器,图像处理服务器通过预警分析软件进行分析处理。本发明无人化江河流域库岸智能巡查***能快速、高效的给出巡查区域范围内的坡体健康状况和风险预警。
Description
技术领域
本发明涉及无人船领域,更具体地说,涉及一种用于江河流域库岸智能巡查的无人船***。
背景技术
我国土地辽阔,河流分布众多,丰富的河流水资源对我们的的经济发展具有重大的意义。这些水资源可以用于水利发电、农业生产、交通运输等。同时,江河流域地势比较复杂河道库区两侧多是高山峡谷,经常有泥石流自然灾害发生。一旦河道库区坡体发生大规模滑坡,土石堵塞河道容易形成堰塞湖,对水电站的发电量及周边居民安全会造成重大影响。对于重要河道坡体区域巡查,目前是通过人工巡视及专家的经验来预测地质灾害。由于河道弯曲、流程长、峡谷较多,大部分山区交通不方便,整个巡查工作过程耗时长、效率低,人力物力投入大。
发明内容
为解决以上技术难题,提出的一种用于江河流域库岸智能巡查的无人船***,可以高效的对坡体稳定性进行预测,进而确定地质灾害的预警防治方案。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种用于江河流域库岸智能巡查的无人船***,包括:控制终端、无人船和无人机***;
其中,控制终端用于实时显示获取的状态信息,并下发航线和勘察地点的任务控制指令;
无人船用于河道两边坡体稳定状态巡查工作,同时也作为无人机***提供水域移动平台;
无人机***用于江河流域库岸智能巡查。
其中,控制终端包括服务器、显示器、操作台和通信设备;所述无人船包括船体、船载动力设备、船载控制设备、避碰感知设备、定位导航设备、船载应用设备、图像采集设备。
其中,船载控制设备包括执行控制器,电源管理设备,稳定平台控制器,船载主控制器;其中所述执行控制器与发动机控制器连接控制航行动作;所述电源管理设备控制船载设备供电,同时也对无人机充电进行控制;所述稳定平台控制器对稳定平台进行控制;所述船载主控制器与船载控制设备、避碰感知设备、定位导航设备、船载应用设备总线连接,用于状态量采集、数据通信、逻辑控制。实现并完成路径规划、自主航行、避碰、视频图像传输和数据的监控。
其中,图像采集设备由六个超高清摄像头组成为360度全景相机;所述图像采集设备采集坡体图像数据然后存储至船端图像处理服务器进行分析处理。
其中,无人机包括无人机本体,机载通信天线,机载通信设备,机载控制器,机载电池,机载导航设备,航拍相机;所述机载电池通过机载充电接口与无人机停靠机构输出电接口连进行充电;所述机载通信设备设包括机载数传电台和机载图传电台;无人机本体的机载控制器与无人船的船载主控制器通过无线通信设备交换数据,无人机的控制数据由机载数传电台和船载数传电台间无线链路传送,无人机航拍相机的视频/图像数据经机载图传电台传送给船载图像处理服务器分析处理;所述机载导航设备为无人机提供导航和引导安全平稳停靠。
其中,用于停靠无人机的无人机停靠***安装在所述无人船的船载机舱的最上层,引导无人机平稳降落到稳定平台上为无人机提供停靠和充电补给工作。
其中,图像处理服务器对被勘测区域坡体状态图像信息通过预警分析***软件进行去除噪声、特征提取、识别等图像信息加工处理;其图像通过与数据库样本失效图像和被勘测区域历史状态图像信息综合比对分析,并结合该区的实际情况根据岩体裂隙宽度、边坡坡度、不利结构面、风化、雨水冲刷影响因素进行模拟计算得出该处坡体处于欠稳定状态,对坡体沿线潜在崩塌点生成坡体健康状况报告和给出风险预警。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
1.本发明所提供的方法可以利用水路交通***快速的对库岸状况进行的巡查。
2.自动分析对坡边的稳定性状况做出巡查和预测,减轻了人力的投入。
3.对采集数据进行存储便于长期研究从而能够采取一定的措施来进行预防滑坡、崩塌等灾害的发生。
4.本***扩展性强也适用于海域风电***的巡查、水域安全执法巡逻等方面的应用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明提供的一种用于江河流域库岸智能巡查的无人船***的巡航示意图。
图2是本发明提供的一种用于江河流域库岸智能巡查的无人船***中无人船的结构示意图。
图3是本发明提供的一种用于江河流域库岸智能巡查的无人船***中无人机***的结构示意图。
图4是本发明提供的一种用于江河流域库岸智能巡查的无人船***中坡体风险评估分析模型示意图。
其中,附图标识说明:
图中:100.控制终端,200.无人船,300.无人机***,210.船体,211.燃油箱,212.船载设备电池组,213.推进器,214.发动机,215.执行控制器,216.电源管理设备,217.稳定平台控制器,218.声呐设备,219.船载主控制器,220.船载通信设备,221.船载云台摄像头,222.惯导天线,223.稳定平台,224.激光雷达,225.图像采集设备,226.宽带电台天线,227.数字电台天线,228.气象站,229.图像处理服务器,230.北斗定位设备,310.无人机,311.无人机本体,312.机载通信天线,313.机载通信设备,314.机载控制器,315.机载电池,316.机载导航设备,317.航拍相机,320.无人机停靠***,321.无人机停靠机构,322.停靠机构控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的范例;相反,提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方法、组元不详描述。
参阅图1,本发明提供了一种用于江河流域库岸智能巡查的无人船***,包括:控制终端100、无人船200、无人机***300。
所述控制终端100实时显示感知单元和导航单元获取的状态信息并向船端控制***下发航线和勘察地点等任务控制指令,其主要包括服务器和岸端通信设备;
所述无人船200用于河道两边坡体稳定状态巡查工作,同时也作为无人机300提供水域移动平台,主要包括船体210,燃油箱211,船载设备电池组212,推进器213,发动机214,执行控制器215,电源管理设备216,稳定平台控制器217,声呐设备218,船载主控制器219,船载通信设备220,船载云台摄像头221,惯导天线222,稳定平台223,激光雷达224,图像采集设备225,宽带电台天线226,数字电台天线227,气象站228,图像处理服务器229,北斗定位设备230;
其中所述船体210舱体内可用于船载动力设备、船载控制设备、船载供电***设备的安装,船体最上层甲板可用于避碰感知设备、定位导航设备、船载应用设备、图像采集设备、通信天线、无人机停靠***的安装;
其中所述船载动力设备包括燃油箱211,船载设备电池组212,推进器213,发动机214等;所述燃油箱211通过油路管线连接至发动机;其中所述燃油发动机214安装在船体的尾部,发动机运行过程中能同时给电池组212充电;所述船载推进器213安装在船体尾部低端,其中推进器尾部螺旋桨由发动机驱动;
其中所述船载控制设备包括执行控制器215,电源管理设备216,稳定平台控制器217,船载主控制器219;其中所述执行控制器215通过驱动器与发动机连接控制航行动作;其中所述电源管理设备216对船载各设备供电,负责对船载设备电池组电量监测与管理,同时也对无人机充电进行控制;其中所述稳定平台控制器217由内置惯性传感器和运算处理芯片组成对稳定平台223进行控制,保障船在行驶颠簸过程中保障图像采集设备225和激光雷达224能平稳工作;
其中所述船载主控制器219采用现场总线和高速实时控制器局域网络与其它控制设备连接,完成逻辑控制功能、状态量采集与数据通信,完成子功能组、回路级控制等过程控制功能。实现并完成路径规划、自主航行、避碰、定位、定速定向、视频图像传输和数据的监控。
其中所述避碰感知设备包括声呐设备218和激光雷达224;其中所述利用声呐设备218采集水下障碍物信息通过网线连接主控制器219进行分析运算,来实现船只水下避障;激光雷达224采集水上运动目标的距离、速度、角度信息通过网线连接主控制器219进行运算,满足无人船防碰撞应用需求。
其中所述定位导航设备包括惯导定位和北斗设备230;其中所述惯导与惯导天线222连接,由GNSS导航***、IMU惯性测量单元构成。GNSS导航***用于实现无人船定位和自主导航,IMU惯性测量单元用于实现无人船定姿;其中北斗安装在无人船顶部实现定位。
其中所述船载应用设备包括船载云台摄像头221和气象站228,船载云台摄像头221设备用于监控无人船周边状况;所述气象站228用于收集气温、气压、湿度信息,实时发送给船载主控制设备。
其中所述图像采集设备225加装了六个摄像头构成360度全景相机。采集坡体高清图像数据然后存储至船端图像处理服务器229进行分析处理。图像处理服务器229的预警分析***软件对图像进行去除噪声、特征提取、识别等进行加工处理和结合该区的实际情况,选取岩体裂隙宽度、边坡坡度、不利结构面、风化、雨水冲刷影响因素进行模拟计算得出该处坡体处于欠稳定状态。对坡体沿线潜在崩塌点进行危险性评估,监测单位可以根据提供信息综合判断制定相应的防治措施。
其中所述船载通信设备220由LTE、船载数传电台、船载图传电台构成,其中宽带电台天线226和数字电台天线227安装在无人船顶部,LTE和船载数传电台互备通信,船载图传电台实时传送视频和图像数据;船载主控制器219通过LTE和船载数传电台与岸端监控终端形成联动,实现数据存储、录波回放功能;
所述无人机***300包括无人机本体310和机载停靠***320;
其中所述无人机310主要用于峡谷高山死角部分区域受限的问题、对有人居住区域可以实现重点区域高空巡查工作,主要包括无人机本体311,机载通信天线312,机载通信设备313,机载控制器314,机载电池315,机载导航设备316,航拍相机317;所述机载电池315通过机载充电接口与无人机停靠机构321输出电接口连接由船载供电***控制电池组来充电;所述机载通信设备设312有机载数传电台和机载图传电台;无人机本体的机载控制器314与无人船的船载主控制器219通过通信***交换数据,无人机的控制数据由机载数传电台和船载数传电台间无线链路传送,无人机航拍相机317的视频/图像数据经机载图传电台传送给船载图像处理服务器229进行分析;所述机载导航设备316为无人机提供导航和引导安全平稳停靠。
其中所述无人机停靠***320安装在船载机舱的最上层,引导无人机平稳降落到稳定平台上为无人机提供停靠和充电补给工作。由无人机停靠机构321和停靠机构控制器322构成。
附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (7)
1.一种用于江河流域库岸智能巡查的无人船***,其特征在于,包括:控制终端、无人船和无人机***;
其中,控制终端用于实时显示获取的状态信息,并下发航线和勘察地点的任务控制指令;
无人船用于河道两边坡体稳定状态巡查工作,同时也作为无人机***提供水域移动平台;
无人机***用于江河流域库岸智能巡查。
2.根据权利要求1所述的用于江河流域库岸智能巡查的无人船***,其特征在于,所述控制终端包括服务器、显示器、操作台和通信设备;所述无人船包括船体、船载动力设备、船载控制设备、避碰感知设备、定位导航设备、船载应用设备、图像采集设备。
3.根据权利要求2所述的用于江河流域库岸智能巡查的无人船***,其特征在于,所述船载控制设备包括执行控制器,电源管理设备,稳定平台控制器,船载主控制器;其中所述执行控制器与发动机控制器连接控制航行动作;所述电源管理设备控制船载设备供电,同时也对无人机充电进行控制;所述稳定平台控制器对稳定平台进行控制;所述船载主控制器与船载控制设备、避碰感知设备、定位导航设备、船载应用设备总线连接,用于状态量采集、数据通信、逻辑控制。实现并完成路径规划、自主航行、避碰、视频图像传输和数据的监控。
4.根据权利要求3所述的用于江河流域库岸智能巡查的无人船***,其特征在于,所述图像采集设备由六个超高清摄像头组成为360度全景相机;所述图像采集设备采集坡体图像数据然后存储至船端图像处理服务器进行分析处理。
5.根据权利要求1所述的用于江河流域库岸智能巡查的无人船***,其特征在于,所述无人机包括无人机本体,机载通信天线,机载通信设备,机载控制器,机载电池,机载导航设备,航拍相机;所述机载电池通过机载充电接口与无人机停靠机构输出电接口连进行充电;所述机载通信设备设包括机载数传电台和机载图传电台;无人机本体的机载控制器与无人船的船载主控制器通过无线通信设备交换数据,无人机的控制数据由机载数传电台和船载数传电台间无线链路传送,无人机航拍相机的视频/图像数据经机载图传电台传送给船载图像处理服务器分析处理;所述机载导航设备为无人机提供导航和引导安全平稳停靠。
6.根据权利要求1所述的用于江河流域库岸智能巡查的无人船***,其特征在于,用于停靠无人机的无人机停靠***安装在所述无人船的船载机舱的最上层,引导无人机平稳降落到稳定平台上为无人机提供停靠和充电补给工作。
7.根据权利要求5所述的用于江河流域库岸智能巡查的无人船***,其特征在于,图像处理服务器对被勘测区域坡体状态图像信息通过预警分析***软件进行去除噪声、特征提取、识别等图像信息加工处理;其图像通过与数据库样本失效图像和被勘测区域历史状态图像信息综合比对分析,并结合该区的实际情况根据岩体裂隙宽度、边坡坡度、不利结构面、风化、雨水冲刷影响因素进行模拟计算得出该处坡体处于欠稳定状态,对坡体沿线潜在崩塌点生成坡体健康状况报告和给出风险预警。
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