CN104345644A - 具有抛撒式传感装置的监测无人机及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用具有抛撒式传感装置的监测无人机执行的监测方法，包括如下步骤：所述监测无人机到达待测区域后，机载传感装置监测所述待测区域的常规信息；根据机载飞行控制与数据传输系统的指令，抛撒装置将抛撒式传感装置抛掷在所述待测区域；所述抛撒式传感装置对待测区域的异常信息进行监测；所述抛撒式传感装置将所述异常信息反馈至所述机载飞行控制与数据传输系统。相应的，本发明还提供一种应用该方法进行监测的具有抛撒式传感装置的监测无人机。采用本发明提供的监测方法，可以对人员难以靠近的待测现场进行准确及时的监测。

Description

具有抛撒式传感装置的监测无人机及监测方法

技术领域

本发明涉及应急环境监测领域，具体地说涉及一种具有抛撒式传感装置的监测无人机及监测方法。

背景技术

随着我国工业化进程的不断加快，发生环境事故的可能性及造成的损失越来越大，环境风险日益增高。特别是某些化工企业，一旦发生事故，极易产生有毒有害气体泄漏，给人身安全及生态环境带来巨大威胁。在事故发生后，由于毒气、浓烟、高温等原因，人员难以接近事故现场，对事故现场监测及应急处置带来极大困难。由于无人机能代替监测人员进入事故现场及周边区域进行应急监测，因此其在应急环境监测领域得到了迅速的发展和广泛的应用。

对于高温、剧毒、浓烟等等不适宜人群靠近的环境，通常会利用无人机进行监测，以获取有毒气体成份、浓度等数据。目前常用的无人机监测系统主要有两种监测方式：其一，在无人机上搭载航拍设备，对所监测区域进行航拍，并将所获取照片图像信息传送至指挥中心，指挥中心根据照片和图像对污染情况进行分析。而这种方式无法获取具体的有害气体成份以及浓度信息；其二，通过机载的各种传感设备获取待测区域的各种数据信息，但是由于无人机的飞行有高度等限制，且当有害气体浓度过于大时，无人机过于深入污染区，会造成无人机飞行的安全性降低。因此，这种方式也具有一定的局限性。

综上所述，现有技术中，并没有一种能够在有毒有害气体泄漏时，对于待测区域进行及时、有效、准确监测的方法。

发明内容

为了解决现有技术中对于有毒有害气体泄漏时，人员无法靠近待测区域以获取第一手准确监测结果的问题，本发明在监测无人机上搭载抛撒式传感装置，当到达待测区域上空时，可以将抛撒式传感装置抛出，使其落于待测区域中，对待测区域的异常信息进行更详细的监测。

根据本发明的一个方面，提供一种具有抛撒式传感装置的监测无人机，包括：抛撒装置，抛撒式传感装置，机载传感装置以及机载飞行控制与数据传输系统；其特征在于，

所述机载传感装置置于所述监测无人机内部，用于监测所述待测区域的常规信息；

所述机载飞行控制与数据传输系统置于所述监测无人机内部，其用于控制所述监测无人机的飞行状况并与所述抛撒式传感装置进行数据通信；

所述抛撒装置置于所述监测无人机内部，用于抛撒所述抛撒式传感装置；

所述抛撒式传感装置在不需要工作时置于所述抛撒装置内部，在所述抛撒式传感装置需要工作时，将由所述抛撒装置将其抛撒至待测区域进行异常信息的监测。

根据本发明的另一个方面，提供一种利用具有抛撒式传感装置的监测无人机执行的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

a）所述监测无人机到达待测区域后，机载传感装置监测所述待测区域的常规信息；

b）根据机载飞行控制与数据传输系统的指令，抛撒装置将抛撒式传感装置抛掷在所述待测区域；

c）所述抛撒式传感装置对待测区域的异常信息进行监测；

d）所述抛撒式传感装置将所述异常信息反馈至所述机载飞行控制与数据传输系统。

采用本发明的方法，监测无人机深入到不适宜人员靠近的待测区域，将监测无人机上携带的抛撒式传感装置抛撒至待测区域使其落入人员所不能靠近的区域。抛撒式传感装置可以获取待测区域的各种异常信息，如有毒有害气体的成份、浓度等等。这些异常信息的获取有利于后续对于事故的有效及时处理，可有效降低事故所造成的损失。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1所示为本发明提供的具有抛撒式传感装置的监测无人机的一种具体实施方式的示意图；

图2所示为本发明提供的具有抛撒式传感装置的监测无人机的另一种具体实施方式的示意图；

图3所示为本发明提供的具有抛撒式传感装置的监测无人机中机载传感装置的一种具体实施方式的示意图；

图4所示为本发明提供的具有抛撒式传感装置的监测无人机中抛撒式传感装置的一种具体实施方式的示意图；

图5所示为本发明提供的具有抛撒式传感装置的监测无人机中抛撒式传感装置的另一种具体实施方式的示意图；

图6所示为本发明提供的具有抛撒式传感装置的监测无人机中抛撒式传感装置的又一种具体实施方式的示意图；

图7所示为本发明提供的利用具有抛撒式传感装置的监测无人机执行的监测方法的一种具体实施方式的流程示意图；

图8所示为本发明提供的利用具有抛撒式传感装置的监测无人机执行的监测方法中步骤S101的分解步骤的流程示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

参考图1，图1所示为本发明提供的具有抛撒式传感装置的监测无人机1的一种具体实施方式的示意图。

机载传感装置11，机载飞行控制与数据传输系统12，抛撒装置13和抛撒式传感装置14都置于监测无人机1的内部。优选的，抛撒式传感装置14置于抛撒装置13的内部。每个抛撒装置13中可以根据需要安装一个或者多个抛撒式传感装置14。相应的，在监测无人机1中，也可以包含有多个抛撒装置13，以对待监测区域进行全方位的监测。

参考图2，当需要执行监测操作时，监测无人机1搭载着上述设备（机载传感装置11，机载飞行控制与数据传输系统12，抛撒装置13和抛撒式传感装置14）飞抵待测区域上空之后，由抛撒装置13根据需要向待测区域内抛撒所述抛撒式传感装置14；同时机载传感装置11在监测无人机1上启动对待监测区域的常规信息监测。

机载传感装置11对待监测区域的常规信息进行监测。机载传感装置11优选为机载传感器，也可以为传感器件或具有传感功能的其他装置。可选的，机载传感装置11还可以内置航拍设备，对待测区域的状况进行拍照。此外，根据需要航拍设备也可直接安置在监测无人机1上。

机载传感装置11监测的常规信息例如包括：监测无人机1所在的地理位置信息、飞行高度信息、待测区域的气象信息等。如图3所示，可选的，所述机载传感装置11还包括：气象监测装置111和/或地理位置监测装置112。根据需要，可以利用所述气象监测装置111来监测所述待测区域的气象信息；利用所述地理位置监测装置112来监测所述待测区域的地理位置信息。

抛撒式传感装置14的数量根据需要而定，可以为一个或多个。抛撒装置13根据机载飞行控制与数据传输系统12或者地面指挥中心的操作指令，将抛撒式传感装置14抛离监测无人机1。抛撒式传感装置14抛出后或者到达地面后或者待测区域的指定地点后，启动对应急现场的异常信息监测。抛撒式传感装置14可以为抛撒式传感器件或具有传感功能的其他抛撒式装置，优选为抛撒式传感器。所述异常信息包括但不限于：待测区域的各种气体的浓度、成份和/或所述区域的影像，尤其是针对非正常空气中所含有的气体，或者是浓度高于常规空气中气体含量的气体，例如，会对人体造成伤害的一氧化碳气体，二氧化硫气体等等。抛撒式传感装置14在监测的同时或者监测后将监测数据传输至监测无人机1或者地面指挥中心。

优选的，监控无人机1上装载的机载飞行控制与数据传输系统12可以负责与抛撒式传感装置14进行通信，例如，接收抛撒式传感装置14向监测无人机1传送的监测数据。此外可选的，机载飞行控制与数据传输系统12还可以控制所述监测无人机1的飞行状态，与地面指挥中心进行数据通信并根据地面指挥中心的指示控制监测无人机1。

参考图4，优选的，抛撒式传感装置14进一步包括：气体监测装置141和无线传输装置142。在抛撒式传感装置14的工作过程中，气体监测装置141对应急现场有毒有害气体进行监测，并通过无线传输装置142将监测结果传输至监测无人机1或者地面指挥中心。无线传感装置142可以根据需要选择GPRS、CDMA、3G无线通信技术或者ZigBee自组网技术等进行数据传输。

参考图5，可选的，所述抛撒式传感装置14还进一步包括：定位装置143、供电装置144、加速度传感装置145和/或气象传感装置146。定位装置143可以对抛撒式传感装置14的精确位置进行定位，包括，其所在的经度、纬度和/或海拔高度等信息。供电装置144可以为抛撒式传感装置14进行供电，虽然在抛撒式传感装置14中通常由内置电池，但是在有些恶略条件下或者是大灾害发生时，抛撒式传感装置14需要进行长时间工作，因此内置一个供电装置144就显得颇为必要。

由于抛撒式传感装置14是被抛撒出来的，因此其在落地过程中，速度会有所变化，抛撒式传感装置14可以在被抛出的时候即启动监测操作，但是为了获取更加准确的数据，优选在抛撒式传感装置14落地或者落到待测区域的指定位置再启动监测。加速度传感装置145可以内置在抛撒式传感装置14中，通过感应其速度或者加速度变化，能够感知其是否已经落至可工作区域。一旦加速度传感装置145监测到抛撒式传感装置14已经处于可工作状态，就会启动气体监测装置141进行工作。可选的，抛撒式传感装置14还可包含气象传感装置146。气象传感装置146可对待测区域的气象指数进行监测，例如：温度、湿度、天气状况等。可选的，由于气象传感装置146与气象监测装置111功能类似，因此可以选用同种监测设备。

参考图6，由于抛撒式传感装置14是从监测无人机1中抛出，并落在工作地点启动监测，因此对其保护非常重要。为了避免在落地过程中受到损坏，优选的，抛撒式传感装置14会具有缓冲装置15。所述缓冲装置15可以位于抛撒式传感装置14的外部，包裹住所述抛撒式传感装置14；也可以是如降落伞式的外置装置。对于缓冲装置15的具体形式不做限定，只要能对抛撒式传感装置14起到保护作用的装置、器械、材料都可以用于所述缓冲装置15。

参考图7，图7所示为本发明提供的利用具有抛撒式传感装置的监测无人机1执行的监测方法的一种具体实施方式的流程示意图。

步骤S101，所述监测无人机到达待测区域后，机载传感装置监测所述待测区域的常规信息。

在发生事故后，监测无人机1飞临待测区域（即事故发生地）上空。在待测区域上空，监测无人机1会启动常规信息监测。所述常规信息包括但不限于：待测区域的气象信息，地理位置信息等。

参考图8，优选的，所述步骤S101进一步包括：

步骤S101-1，利用气象监测装置监测所述待测区域的气象信息。气象信息包括但不限于：监测无人机1所在地的温度、湿度气压等信息。

步骤S101-2，利用地理位置监测装置监测所述待测区域的地理位置信息。地理位置信息包括但不限于：监测无人机1所在地的经度、纬度信息、海拔高度等信息。

步骤S101-3，利用飞行高度监测装置监测所述监测无人机的飞行高度。根据高度信息并结合各种传感装置所获取的数据会对后续的信息处理和分析起到至关重要的作用。

步骤S101-4，利用视频监测装置获取所述待测区域的实时视频信息。由于待测区域可能会是火灾等灾害现场，待测区域的原有建筑物等可能会遭到灾害的损害而改变原有外貌、位置等，因此获取视频信息可以对于后续的信息处理起到辅助作用。

步骤S102，根据机载飞行控制与数据传输系统12的指令，抛撒装置13将抛撒式传感装置14抛掷在所述待测区域。

当抛撒装置13接收到机载飞行控制与数据传输系统12的指令后，启动抛撒操作，将抛撒式传感装置14抛入事故现场。可选的，每架监测无人机1中可以装载有一个或者多个抛撒装置13。每个抛撒装置13中可以包括一个或者多个抛撒式传感装置14。每次抛撒过程，可以根据需要启动一个或者多个抛撒装置13。类似的，根据需要每个抛撒装置13可以抛撒一个或同时多个抛撒式传感装置14。

为了对抛撒式传感装置14进行有效保护，以便获得更好的监测结果，在其外部可以增加具有缓冲功能的防护层，或者类似于降落伞的可以减小其降落速度的缓冲装置。

步骤S103，所述抛撒式传感装置14对待测区域的异常信息进行监测。

抛撒式传感装置14被抛出后开始进行现场的异常信息监测。优选的，在所述抛撒式传感装置14落地后开启传感功能，利用气体监测装置对待测区域的异常信息进行监测。当抛撒式传感装置14降落到指定地点后，再开始进行监测，可以更有针对性、更准确地监测事故中心的各种异常数据。因此，在抛撒式传感装置14中还可以根据需要设置加速度传感装置，以根据抛撒式传感装置14在降落中的速度变化或者加速度变化来判断其是否已经着陆，是否要开启传感功能。

抛撒式传感装置14包括但不限于：抛撒式传感器件或具有传感功能的其他抛撒式装置，优选为抛撒式传感器。抛撒式传感装置14监测的异常信息包括但不限于：待测区域的各种气体的浓度、成份和/或所述待测区域的影像，尤其是针对非正常空气中所含有的气体，或者是浓度高于常规空气中气体含量的气体，例如，对人体有害的一氧化碳气体或者二氧化硫气体等。

可选的，由于抛撒式传感装置14更接近于待测区域的核心区（事故中心），其监测的各种数据准确性高，因此除了对异常信息进行监测，还可以对待测区域的气象信息，地理位置信息进行更加详细的监测或对自己所在地进行详细定位。

可选的，为了延长抛撒式传感装置14的工作时间，抛撒式传感装置14可以内置自供电装置。

继续执行步骤S104，所述抛撒式传感装置14将所述异常信息反馈至所述机载飞行控制与数据传输系统12。可选的，抛撒式传感装置14除了将异常信息的监测数据传输至机载飞行控制与数据传输系统12，还可以传输一些有助于后续进行事故点定位及分析的其他数据，例如：所述抛撒式传感装置14的具体位置信息；和/或其所在位置的气象信息（温度、湿度、气压等）等。

抛撒式传感装置14与监测无人机1的信息数据交互通过监测无人机1上的机载飞行控制与数据传输系统12完成。两者之间的通信采用专用的数据链路或者是现有技术中的无线通信技术来实现。所述无线通信技术包括但不限于：GPRS、3G无线通信技术、ZigBee无线自组网技术等技术。

采用本发明的方法可以对人员无法靠近的区域进行准确地监测，提高了应急环境监测的监测能力以及处置能力，可有效降低事故损失。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

Claims (10)

1.一种具有抛撒式传感装置的监测无人机，包括：抛撒装置，抛撒式传感装置，机载传感装置以及机载飞行控制与数据传输系统；其特征在于，

所述机载传感装置置于所述监测无人机内部，用于监测所述待测区域的常规信息；

所述机载飞行控制与数据传输系统置于所述监测无人机内部，其用于控制所述监测无人机的飞行状况并与所述抛撒式传感装置进行数据通信；

所述抛撒装置置于所述监测无人机内部，用于抛撒所述抛撒式传感装置；

所述抛撒式传感装置在不需要工作时置于所述抛撒装置内部，在所述抛撒式传感装置需要工作时，将由所述抛撒装置将其抛撒至待测区域进行异常信息的监测。

2.根据权利要求1所述的监测无人机，所述抛撒式传感装置包括：气体监测装置和无线传输装置；其特征在于，

所述气体监测装置，用于对待测区域的异常信息进行监测；

所述无线传输装置，用于将所述异常信息反馈至所述机载飞行控制与数据传输系统。

3.根据权利要求2所述的监测无人机，其特征在于，所述抛撒式传感装置还包括：定位装置、供电装置、加速度传感装置和/或气象传感装置。

4.根据权利要求2所述的监测无人机，其特征在于，所述抛撒式传感装置的外部设置有缓冲装置。

5.根据权利要求1所述的监测无人机，所述机载传感装置包括：气象监测装置和/或地理位置监测装置；其特征在于，

所述气象监测装置，用于监测所述待测区域的气象信息；

所述地理位置监测装置，用于监测所述待测区域的地理位置信息。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的监测无人机，其特征在于，所述异常信息包括：待测区域的各种气体的浓度、成份和/或所述待测区域的影像。

7.一种利用具有抛撒式传感装置的监测无人机执行的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

a）所述监测无人机到达待测区域后，机载传感装置监测所述待测区域的常规信息；

b）根据机载飞行控制与数据传输系统的指令，抛撒装置将抛撒式传感装置抛掷在所述待测区域；

c）所述抛撒式传感装置对待测区域的异常信息进行监测；

d）所述抛撒式传感装置将所述异常信息反馈至所述机载飞行控制与数据传输系统。

8.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，所述步骤a）进一步包括以下步骤：

利用气象监测装置监测所述待测区域的气象信息；

利用地理位置监测装置监测所述待测区域的地理位置信息

利用飞行高度监测装置监测所述监测无人机的飞行高度；和/或

利用视频监测装置获取所述待测区域的实时视频信息。

9.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，所述步骤c）进一步包括以下步骤：

在所述抛撒式传感装置落地后开启传感功能，利用气体监测装置对待测区域的异常信息进行监测。

10.根据权利要求7～9中任意一项所述的监测方法，其特征在于，所述异常信息包括：待测区域的各种气体的浓度、成份和/或所述区域的影像。