[发明专利]一种基于带缆无人机的矿内环境监测系统与方法

权利要求书

1.一种基于带缆无人机的矿内环境监测系统，其特征在于，包括地面监控站(1)、自动收放线装置(2)和带缆无人机飞行监测平台(3)；所述地面监控站(1)包括PC机(1-1)、手持终端(1-2)、电源转换器(1-3)和平板智能遥控器(1-4)，自动收放线装置(2)包括驱动电机(2-1)、绕线转子(2-2)和拉力传感器(2-3)，所述手持终端(1-2)和平板智能遥控器(1-4)无线连接PC机(1-1)，所述PC机(1-1)和电源转换器(1-3)通过电缆线连接绕线转子(2-2)，所述绕线转子(2-2)内设有驱动电机(2-1)和拉力传感器(2-3)，所述绕线转子(2-2)通过电缆线连接带缆无人机飞行监测平台(3)；所述带缆无人机飞行监测平台(3)包括无人机支撑平台(3-1)、电机旋桨叶总成(3-2)、自主导航定位及飞控一体化系统(3-3)、环境监测子系统(3-4)、小型云台相机(3-5)、避障子系统(3-6)、环形弹性护架(3-7)和尾部电缆(3-8)；所述电机旋桨叶总成(3-2)的数量是四个，所述四个电机旋桨叶总成(3-2)配装在无人机框架四端角上，自主导航定位及飞控一体化系统(3-3)安装在无人机支撑平台(3-1)中心上部位置，环境监测子系统(3-4)通过四个长形六角螺钉固定在自主导航定位及飞控一体化系统(3-3)上方，避障子系统(3-6)通过支架安装在无人机支撑平台(3-1)最上层，小型云台相机(3-5)安装在无人机支撑平台(3-1)中心下部，环形弹性护架(3-7)包围无人机的四个电机旋桨叶总成(3-2)，尾部电缆(3-8)连接在无人机的尾部。

2.根据权利要求1所述一种基于带缆无人机的矿内环境监测系统，其特征在于，所述环境监测子系统(3-4)包括环境监测子系统平台、气体测量传感器、粉尘测量传感器、温湿度测量传感器和数据采集、存储和通信一体化硬件电路；所述气体测量传感器、粉尘测量传感器、温湿度测量传感器和数据采集、存储和通信一体化硬件电路通过电信号连接并采用防爆隔离板封装在一起。

3.根据权利要求2所述一种基于带缆无人机的矿内环境监测系统，其特征在于，所述避障子系统(3-6)包括视觉导航传感器(3-6-1)和激光雷达(3-6-2)；通过电源线和电缆分别连接地面监控站(1)和带缆无人机飞行监测平台(3)，地面监控站(1)通过电缆为无人机飞行监测平台整体持续供电和发送控制指令，带缆无人机飞行监测平台(3)将采集的矿内环境信息参数通过电缆传回PC机(1-1)，供PC机(1-1)实时处理分析并作视化处理，并将这些参数发送给远程调度指挥中心手持终端1-2。

4.根据权利要求2所述一种基于带缆无人机的矿内环境监测系统，其特征在于，所述带缆无人机飞行监测平台(3)还包括落地支架(3-9)。

5.一种在权利要求1、2、3或4所述一种基于带缆无人机的矿内环境监测系统上实现的基于带缆无人机的矿内环境监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、启动自动收放线装置(2)；

步骤b、发起起飞命令，开启自主导航定位及飞控一体化系统(3-3)和避障子系统(3-6)；

步骤c、飞抵矿内检测区域，开启环境监测子系统(3-4)和小型云台相机(3-5)；

步骤d、采集监测点周围环境参数、图像信息和带缆无人机飞行监测平台(3)运动参数，并传回地面监控站(1)；

步骤e、数据处理分析，获得矿内环境参数、实时视频、带缆无人机飞行监测平台(3)三维位置和姿态信息；

步骤f、判断参数是否超标，若不超标执行步骤b，若超标继续步骤g；

步骤g、发出危险报警至人员撤离，关闭报警、环境监测子系统(3-4)和小型云台相机(3-5)，返航；

步骤h、飞抵停机坪上空，关闭自主导航定位及飞控一体化系统(3-3)和避障子系统(3-6)，安全降落后关闭自动收放线装置(2)。