[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于带缆无人机的矿内环境监测系统与方法，属于矿内环境监测领域。

背景技术

传统的矿内环境监测系统主要有：手持监测仪、多传感器定点监测系统、移动机器人等，这些监测系统难以满足矿内环境监测多样化、全方位、一体化的要求。

例如：手持监测仪操作简单、使用方便，但需要监测人员携带检测仪直接进入矿内危险区域，不利于监测人员人身安全；多传感器定点监测系统，能够实现对矿内环境的多位置、多角度、多参数监测，但是需要预先在矿内多个位置布设多组传感器，且需要监测人员定期进入矿内对传感器进行检修，系统成本高、维护任务量大；移动机器人监测系统以地面可移动机器人为监测平台、搭载多种监测传感器，通过无线远程遥控，无需监测人员直接进入矿内特别是危险区域，便可自动实现对矿内环境的监测。

但是，矿内常用地面检测机器人无法越过的障碍，对矿内地形适应性差，且矿内通讯质量差，时常发生失控和数据无法回传的故障，自身携带的电源无法满足系统长期工作的需求。特别是在矿难发生后实施快速有效矿内搜救前，矿内多传感器定点检测系统损坏严重无法正常工作，矿内地形破坏剧烈使得地面检测机器人无法快速达到矿难危险区域。因此，传统的矿内环境监测系统无法满足现阶段矿内环境监测、矿内安全生产远程指挥、矿内安全预警、矿内搜救等领域的具体应用要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于带缆无人机的矿内环境监测系统与方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于带缆无人机的矿内环境监测系统，包括地面监控站、自动收放线装置和带缆无人机飞行监测平台；所述地面监控站包括PC机、手持终端、电源转换器和平板智能遥控器，自动收放线装置包括驱动电机、绕线转子和拉力传感器，所述手持终端和平板智能遥控器无线连接PC机，所述PC机和电源转换器通过电缆线连接绕线转子，所述绕线转子内设有驱动电机和拉力传感器，所述绕线转子通过电缆线连接带缆无人机飞行监测平台；所述带缆无人机飞行监测平台包括无人机支撑平台、电机旋桨叶总成、自主导航定位及飞控一体化系统、环境监测子系统、小型云台相机、避障子系统、环形弹性护架和尾部电缆；所述电机旋桨叶总成的数量是四个，所述四个电机旋桨叶总成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安装在无人机支撑平台中心上部位置，环境监测子系统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上方，避障子系统通过支架安装在无人机支撑平台最上层，小型云台相机安装在无人机支撑平台中心下部，环形弹性护架包围无人机的四个电机旋桨叶总成，尾部电缆连接在无人机的尾部。

进一步地，所述一种基于带缆无人机的矿内环境监测系统，所述环境监测子系统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。

进一步地，所述一种基于带缆无人机的矿内环境监测系统，所述避障子系统包括视觉导航传感器和激光雷达；通过电源线和电缆分别连接地面监控站和带缆无人机飞行监测平台，地面监控站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将采集的矿内环境信息参数通过电缆传回PC机，供PC机实时处理分析并作视化处理。此外，还可通过无线网络或移动通讯网络的方式传送给远程调度指挥中心。

进一步地，所述一种基于带缆无人机的矿内环境监测系统，所述带缆无人机飞行监测平台还包括落地支架。

在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，包括以下步骤：

步骤a、启动自动收放线装置；

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和避障子系统；

步骤c、飞抵矿内检测区域，开启环境监测子系统和小型云台相机；

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运动参数，并传回地面监控站；

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、环境监测子系统和小型云台相机，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和避障子系统，安全降落后关闭自动收放线装置。

有益效果：