[发明专利]一种用于监测煤田火区分布及燃烧态势的无人机及其方法

权利要求书

1.一种用于监测煤田火区分布及燃烧态势的无人机及其方法，其特征在于：无人机主要包括无线通信模块(2)、控制系统(4)、数据存储模块(5)、电源(6)、惯性导航系统(7)、空间定位模块(8)、数据监测模块(9)，无线通信模块(2)设置在机头(1)舱里，控制系统(4)、数据存储模块(5)、电源(6)、惯性导航系统(7)、数据监测模块(9)依次设计安装在机身(3)舱内，空间定位模块(8)设计安装在机身(3)中间位置。

2.根据权利要求1中所述的一种用于监测煤田火区分布及燃烧态势的无人机及其方法，其特征在于：无人机设计6个旋翼(13)实现无人机稳定的空中悬停和精确监测，利用前后左右的旋翼(13)的转速之差以实现无人机的前进和旋转。

3.根据权利要求1中所述的一种用于监测煤田火区分布及燃烧态势的无人机及其方法，其特征在于：所述无线通信模块(2)具有安全的远程无线通信功能，采用2.4G无线通信协议，利用数据包形式进行在无人机飞行过程中与地面主机的控制指令和监测数据的传输。

4.根据权利要求1中所述的一种用于监测煤田火区分布及燃烧态势的无人机及其方法，其特征在于：所述控制系统(4)采用51单片机处理器，控制飞机飞行、无线通信模块(2)、数据存储模块(5)、惯性导航系统(7)、空间定位模块(8)以及数据监测模块(9)的运行。

5.根据权利要求1中所述的一种用于监测煤田火区分布及燃烧态势的无人机及其方法，其特征在于：所述惯性导航系统(7)用以获取飞机飞行的外方位姿态信息。

6.根据权利要求1中所述的一种用于监测煤田火区分布及燃烧态势的无人机及其方法，其特征在于：所述空间定位模块(8)主要由卫星定位模块(8-1)和激光测距传感器(8-2)构成，其中卫星定位模块(8-1)位于机身(3)中间上方，用以获取飞机飞行的经纬度、海拔高度及卫星时间等信息，确保与惯性导航模块(7)和数据监测模块(9)的数据同步；激光测距传感器(8-2)位于机身(3)中间下方，用以测量飞机距地面高度。

7.根据权利要求1中所述的一种用于监测煤田火区分布及燃烧态势的无人机及其方法，其特征在于：所述数据监测模块(9)由远程红外测温摄像装置(10)、烟气组分传感器(11)和空气温湿度传感器(12)构成，远程红外测温摄像装置(10)监测煤田火区地貌和地表温度分布情况，烟气组分传感器(11)可监测CO、CO₂、SO₂等煤火指标性气体，空气温湿度传感器(12)监测空气温度和湿度。

8.一种用于监测煤田火区分布及燃烧态势的无人机方法，其特征在于：由地面主机通过无线通信模块(2)向无人机发送控制指令至无人机上控制系统(4)控制无人机运行，同时控制惯性导航系统(7)、空间定位模块(8)和数据监测模块(9)实时获取并同步无人机外方位姿态信息、距地面高度、经纬度、海拔高度、卫星时间等方位信息以及地貌影像及红外热成像信息、指标性气体浓度信息和空气温湿度信息，并存储到数据存储模块(5)，同时通过无线通信模块(2)传送至地面主机，地面主机利用无人机采集的方位信息和地貌影像信息进行仿真拟合得出煤田火区地形地貌特征，并集成红外热成像信息、混合指标性气体的比例指标(如CO/CO₂)和空气温湿度以预测煤田火区地表温度分布特征以及相应的煤火燃烧态势。