CN106791644A - 一种轨道移动式监测系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道移动式监测系统及使用方法，包括导轨、充电电源及送电结构、自动充电收电机构、机箱、支撑机构、滑轮组合、遥控开关、旋翼、电机、监控装置、充电插头、无线接收器、现场环境监测器、12V锂电池、调速器、移动遥控发射器；机箱通过支撑机构与滑轮组合连接，滑轮组合与导轨滑动连接；导轨一端固定有限位弹片，另一端固定有充电电源及送电结构；自动充电收电机构与充电电源及送电结构接触式连接；电机带动旋翼转动，监控装置固定在机箱底部；移动遥控发射器与无线接收器相通讯。优点是：采用旋翼推动，降低了能耗，采用铝合金滑轮组合和铝合金导轨配合，移动灵活，整体体积较小，成可自行充电，使用方便。

Description

一种轨道移动式监测系统及使用方法

技术领域

本发明涉及一种监测装置，尤其涉及一种适合使内外的轨道移动式监测系统及使用方法。

背景技术

随着经济的发展，很多场合需要全方位采集多种数据，只用一个采集器是达不到要求的，这样具有局部性，采用多个采集器，可能加大成本。即使采用多个采集器，由于某种原因，也可能采集不到需要的数据，如养猪场，猪常常躲在墙角里。为了准确测报水稻田间病虫害，通常在一定范围内建立农业有害生物预警与控制区域站，需要发展智能的可对水稻各部位的病虫害进行监测的设备来替代水稻病虫害人工田间调查的工作。无人执守的变电站也需要能移动的数据采集系统，特别是图像监控系统，观察、记录电缆接头的温升，判断是否处于安全运行状态。特别是大型光伏电站，光伏方阵系统多，由于监控点分散，采用人工检查针对大型电站劳动强度大、而且不能做到每天相对实时精细化巡检。养殖业中，只有实时监测现场数据，为兽医提供精准的现场环境参数和养殖对象的图像，才能作道及时防治。

综上，很多现场要求采集多种数据，为了提高效率和降低成本，应该利用现代信息技术和移动式导轨来实现这些要求。目前，移动式导轨有很多种，多数是采用电动机带动滚轮，或是驱动齿轮在齿带上滚动等传动方式。这些方式，导致结构复杂，供电不方便，操控难度大，装置成本高，所以急需开发一种克服上述缺点的移动式导轨，来适应多种场合的数据采集。

专利申请号：201210161058.5，公开了一种基于轨道移动式的温湿度监测系统及方法，其技术方案中仅公开了轨道、电机、控制处理，但是并未具体公开通过何种机构如何运行，仅仅为一设想，无法具体实现。

专利申请号：2012104110124，公开了一种低空轨道型智能机器人摄像系统及其拍摄方法，该专利的电机在底部为移动小车提供动力，该方法需要的电机驱动力较大，较为耗能。

专利申请号：2013101353078，公开了一种基于网络的行走式稻田虫害监测系统，其技术方案采用齿轮、蜗轮蜗杆传动，其传动消耗较大，驱动能耗较高。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种轨道移动式监测系统及使用方法，体积小，重量轻，无齿传动，能耗低，充电方便，使用方便灵活。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种轨道移动式监测系统，包括导轨、充电电源及送电结构、自动充电收电机构、机箱、支撑机构、滑轮组合、遥控开关、旋翼、电机、监控装置、充电插头、无线接收器、现场环境监测器、12V锂电池、调速器、移动遥控发射器；

机箱通过支撑机构与滑轮组合连接，滑轮组合与导轨滑动连接；导轨一端固定有限位弹片，另一端固定有充电电源及送电结构；机箱内设有12V锂电池、调速器、遥控开关、无线接收器、现场环境监测器、自动充电收电机构；自动充电收电机构与充电电源及送电结构接触式连接；12V锂电池通过充电插头与自动充电收电机构连接；机箱侧部固定有电机，电机带动旋翼转动，12V锂电池为电机和监控装置供电，监控装置固定在机箱底部；12V锂电池通过遥控开关与调速器、DC/DC转换器连接，DC/DC转换器与监控装置连接，DC/DC转换器将12V电转换为5V电为监控装置供电；移动遥控发射器与无线接收器相通讯，移动遥控发射器通过无线接收器与调速器相通讯。

所述的现场环境监测器包括温湿度传感器、测控器、上电复位单元、LCD显示屏、LoRa模块、电池电压检测单元、USB接口、RS-485接口，测控器与温湿度传感器、上电复位单元、LCD显示屏、LoRa模块、电池电压检测单元、USB接口、RS-485接口相连接；测控器将温湿度传感器、电池电压检测单元的检测信号通过LoRa模块发送到远程监控系统。

所述的监控装置包括WiFi天线、WiFi模块、听筒、监控器，听筒与监控器将声音和视频信息通过WiFi天线传输到远程监控系统。

所述的支撑机构包括支撑板、滑轮、轴承，滑轮外轮廓与导轨配合，滑轮对称设置在导轨两侧，对称设置的滑轮组成滑轮组合，滑轮组合沿导轨滚动；滑轮内部通过轴承与支撑板上表面固定连接，机箱固定在支撑板的下表面。

所述的自动充电收电机构包括导电铜钉、绝缘套、接引导电片、导磁杆、绝缘垫板，导电铜钉穿过设置在机箱内外两侧的绝缘垫板，并通过绝缘套、螺母固定在机箱另一侧，导电铜钉通过接引导电片与充电插头连接，导磁杆固定在机箱上；所述的充电电源及送电结构包括锂电池充电器、绝缘板、磁铁块、铜钉、紫铜弹簧导电片，锂电池充电器通过绝缘板固定在导轨另一端，铜钉固定在绝缘板上，铜钉与锂电池充电器电连接，铜钉端部与固定有紫铜弹簧导电片，紫铜弹簧导电片与导电铜钉相对应，磁铁块固定在绝缘板上，磁铁块与导磁杆相对应。

所述的导轨由铝型材制作，滑轮组合由铝合金制作。

一种轨道移动式监测系统的使用方法，包括以下步骤：

1)根据监控需求架设导轨，将本监测系统安装在导轨上，启动遥控开关，12V锂电池开始供电，移动遥控发射器通过无线接收器向调速器发出指令，调速器驱动电机，进而带动旋翼旋转，旋翼带动机箱在导轨上移动，通过限位弹片防止滑轮组合；

2)监控装置将采集的声音和视频信息通过WiFi天线发送到远程监控系统，现场环境监测器将检测的现场环境信息通过LoRa模块发送到远程监控系统，由远程监控系统进行处理及存储；

3)在充电插头连接的情况下，当12V锂电池需要充电时，将本监测系统移动至导轨的另一端，使导磁杆与磁铁块吸合，同时，导电铜钉与紫铜弹簧导电片接触连接，12V锂电池开始充电，充电完毕后启动电机，移动遥控发射器控制旋翼进而带动机箱克服磁铁块的吸引力，使机箱远离充电电源及送电结构完成充电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用旋翼推动，降低了能耗，12V直流电即可驱动，采用铝合金滑轮组合和铝合金导轨配合，摩擦力最小，移动灵活，整体体积较小，成本较低，可自行充电，使用方便。

1、采用单旋翼作为位移驱动，无齿轮、无齿带，传动结构简单，成本低，效率高；

2、移动装置移动遥控发射器采用四旋翼无人机的遥控系统，操控调速灵活；

3、移动装置携带的全数字数据采集系统，采用中距离无线传输方式(LoRa模块)解决了移动装置数据采集与数据传输技术；

4、带WiFi的监控装置，将采集的大容量图像及声音数据通过WiFi天线直接传送到地面上的远程监控系统，传至互联网上设定好IP地址的服务器(远程监控系统)。在任意有互联网的地方都可利用此IP地址共享所采集的数据，同时，也可通过互联网或手机远程操控监控器的回转、腑仰和焦距；

5、采用12V锂电池供电，在电量不足时，设有自动充电装置，采用触发式供电的方式，无需人工充电，充电方便。锂电池供电，可通过无线遥控开关操作，12V锂电池再通过DC/DC转换器，输出5V给监控装置供电，这样解决了通常的复杂的供电问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是滑轮组合与导轨吊装结构图。

图3是图2沿A-A线的剖面图。

图4是导轨吊装结构图。

图5是充电电源及送电结构、自动充电收电机构的结构示意图。

图6是电源及单旋翼控制示意图。

图7是移动遥控发射器示意图。

图8是遥控开关的遥控器示意图。

图9是现场环境监测器的结构示意图。

图10是地面信息接收及应用原理图。

图中：1-支撑机构 2-遥控开关 3-机箱 4-旋翼 5-电机 6-WiFi天线 7-听筒 8-监控器 9-充电插头 10-滑轮组合 11-充电电源及送电结构 12-自动充电收电机构 13-无线接收器 14-现场环境监测器 15-12V锂电池 16-调速器 17-吊杆 18-导轨 19-限位弹片20-吊片螺栓 21-吊片 22-调速器开关(常通) 23-电机电源及控制线 24-监控器5V电源插头 25-DC/DC转换器 26-移动遥控发射器 27-遥控器 28-远程监控服务器 29-本地监控服务器 30-路由器 31-网线

101-滑轮 102-轴承 103-固定螺栓 104-支撑板

111-锂电池充电器 112-绝缘板 113-绝缘垫块 114-铜钉 115-紫铜弹簧导电片116-磁铁块

121-导电铜钉 122-绝缘垫圈 123-绝缘套 124-接引导电片 125-导磁杆 126-绝缘垫板

131-无线接收器天线 132-调速分配接线端子

261-电源监视灯 262-运行监视灯 263-油门旋钮 264-前后操纵杆 265-移动遥控发射器开关

271-通断按钮 272-遥控器天线。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

见图1-图10，轨道移动式监测系统，通过旋翼4推动机箱3在导轨18上移动，利用机箱3下部承载的监控装置，实现无死角的移动监控，具体包括导轨18、充电电源及送电结构11、自动充电收电机构12、机箱3、支撑机构1、滑轮组合10、遥控开关2、旋翼4、电机5、监控装置、充电插头9、无线接收器13、现场环境监测器14、12V锂电池15、调速器16、移动遥控发射器26；机箱3通过支撑机构1与滑轮组合10连接，滑轮组合10与导轨18滑动连接；导轨18一端固定有限位弹片19，另一端固定有充电电源及送电结构11；机箱3内设有12V锂电池15、调速器16、遥控开关2、无线接收器13、现场环境监测器14、自动充电收电机构12；自动充电收电机构12与充电电源及送电结构11接触式连接；12V锂电池15通过充电插头9与自动充电收电机构12连接；机箱3侧部固定有电机5，电机5带动旋翼4转动，12V锂电池15为电机5和监控装置供电，监控装置固定在机箱3底部；12V锂电池15通过遥控开关2与调速器16、DC/DC转换器25连接，DC/DC转换器25与监控装置连接，DC/DC转换器25将12V电转换为5V电为监控装置供电；见图7，移动遥控发射器26与无线接收器13相通讯，移动遥控发射器26通过无线接收器13与调速器16相通讯。见图6，无线接收器13上设置无线接收器天线131、调速分配接线端子132，无线接收器天线131接收移动遥控发射器26发送的信号，通过调速分配接线端子132调节电机5的转速，进而调整旋翼4的转速。见图8，遥控器27控制遥控开关2的开启与关闭，遥控器27上设置遥控器天线272和通断按钮271，通断按钮271控制遥控器27是否给电。

见图2-图4，导轨18由铝型材制作，滑轮组合10由铝合金制作。导轨18顶部通过吊片21固定有吊杆17，导轨18通过吊杆17与室内顶棚固定，吊片21由吊片螺栓20固定夹紧。导轨18也可由固定在地面的支架固定安装。导轨18也可采用其他方式固定。

见图6，调速器16连接有调速器开关(常通)22，如有需要可手控调整，电机5通过电机电源及控制线23供电及驱动控制，12V锂电池15通过DC/DC转换器25转换为5V电源，通过监控器5V电源插头24为监控装置供电。

见图9，现场环境监测器14包括温湿度传感器、测控器、上电复位单元、LCD显示屏、LoRa模块、电池电压检测单元、USB接口、RS-485接口，测控器与温湿度传感器、上电复位单元、LCD显示屏、LoRa模块、电池电压检测单元、USB接口、RS-485接口相连接；测控器将温湿度传感器、电池电压检测单元的检测信号通过LoRa模块发送到远程监控系统。

见图1，监控装置包括WiFi天线6、WiFi模块、听筒7、监控器8，听筒7与监控器8将声音和视频信息通过WiFi天线6传输到远程监控系统。

见图2-图4，支撑机构1包括支撑板104、滑轮101、轴承102，滑轮101外轮廓与导轨18配合，滑轮101对称设置在导轨18两侧，对称设置的滑轮101组成滑轮组合10，滑轮组合10沿导轨18滚动；滑轮101内部通过轴承102与支撑板104上表面固定连接，轴承102外壁与滑轮101过盈配合，内径通过固定螺栓103与支撑板104固定。机箱3固定在支撑板104的下表面。

见图5，自动充电收电机构12包括导电铜钉121、绝缘套123、接引导电片124、导磁杆125、绝缘垫板126，导电铜钉121穿过设置在机箱3内外两侧的绝缘垫板126，并通过绝缘套123、螺母固定在机箱3另一侧，导电铜钉121通过接引导电片124与充电插头9连接，导磁杆125固定在机箱3上，并通过螺母调节导磁杆125的伸出长度；在绝缘套123、绝缘垫板126外部通过绝缘垫圈122限位。

充电电源及送电结构11包括锂电池充电器111、绝缘板112、磁铁块116、铜钉114、紫铜弹簧导电片115，锂电池充电器111通过绝缘板112固定在导轨18另一端，铜钉114固定在绝缘板112上，铜钉114与锂电池充电器111电连接，铜钉114端部与固定有紫铜弹簧导电片115，紫铜弹簧导电片115与导电铜钉121相对应，磁铁块116固定在绝缘板112上，磁铁块116与导磁杆125相对应。在绝缘板112之间设置绝缘垫块113，用以增加绝缘厚度，提高绝缘性能，防止漏电。

见图7，移动遥控发射器26上设置电源监视灯261、运行监视灯262、油门旋钮263、前后操纵杆264、移动遥控发射器开关265，电源监视灯261用以测定移动遥控发射器26是否有电源；运行监视灯262用以确定移动遥控发射器26是否正常运行；油门旋钮263用以控制旋翼4的转速；前后操纵杆264控制机箱的移动方向；移动遥控发射器开关265控制移动遥控发射器26的开启与关闭。

见图10，带WiFi的监控装置，将采集的大容量图像(由监控器8采集)及声音数据(通过听筒7采集)通过WiFi天线6直接传送到地面上的远程监控系统。路由器30、LoRa接收器、网线31、本地监测服务器29、远程监测服务器28等组成，LoRa接收器接收LoRa模块传输的信息，LoRa接收器和WiFi接收的信息通过路由器30及网线31传输到远程监测服务器28上，远程监测服务器28将上述信息传至互联网上设定好IP地址。在任意有互联网的地方都可利用此IP地址共享所采集的数据，同时，也可通过互联网或手机远程操控监控器8的回转、腑仰和焦距；也可由路由器传输到本地监测服务器29，以方便本地实时监控。

见图1-图10，轨道移动式监测系统的使用方法，包括以下步骤：

1)根据监控需求架设导轨18，将本监测系统安装在导轨18上，通过螺母调节导磁杆125的伸出长度，确保充电时导磁杆125与磁铁块116留有空隙，使导电铜钉121与紫铜弹簧导电片115保持接触，同时，又能确保旋翼4旋转带动机箱3远离充电电源及送电结构11；启动遥控开关2，12V锂电池15开始供电，移动遥控发射器26通过无线接收器13向调速器16发出指令，调速器16驱动电机5，进而带动旋翼4旋转，旋翼4带动机箱3在导轨18上移动，通过限位弹片19防止滑轮组合10；

2)监控装置将采集的声音和视频信息通过WiFi天线6发送到远程监控系统，现场环境监测器14将检测的现场环境信息通过LoRa模块发送到远程监控系统，由远程监控系统进行处理及存储；

3)在充电插头9连接的情况下，当12V锂电池15需要充电时，将本监测系统移动至导轨18的另一端，导电铜钉121与紫铜弹簧导电片115接触连接，12V锂电池15开始充电，此时，导磁杆125与磁铁块116留有空隙；充电完毕后启动电机5，移动遥控发射器26控制旋翼4进而带动机箱3克服磁铁块116的吸引力，使机箱3远离充电电源及送电结构11完成充电。

本发明的优点是：

1、采用单旋翼4作为位移驱动，无齿轮、无齿带，传动结构简单，成本低，效率高；

2、移动装置移动遥控发射器26采用四旋翼4无人机的遥控系统，操控调速灵活；

3、移动装置携带的全数字数据采集系统，采用中距离无线传输方式(LoRa模块)解决了移动装置数据采集与数据传输技术；

4、带WiFi的监控装置，将采集的大容量图像及声音数据通过WiFi天线6直接传送到地面上的远程监控系统，传至互联网上设定好IP地址的服务器(远程监控系统)。在任意有互联网的地方都可利用此IP地址共享所采集的数据，同时，也可通过互联网或手机远程操控监控器8的回转、腑仰和焦距；

5、采用12V锂电池15供电，在电量不足时，设有自动充电装置。锂电池供电，可通过无线遥控开关2操作，12V锂电池15再通过DC/DC转换器25，输出5V给监控装置供电，这样解决了通常的复杂的供电问题。

Claims (7)

1.一种轨道移动式监测系统，其特征在于，包括导轨、充电电源及送电结构、自动充电收电机构、机箱、支撑机构、滑轮组合、遥控开关、旋翼、电机、监控装置、充电插头、无线接收器、现场环境监测器、12V锂电池、调速器、移动遥控发射器；

机箱通过支撑机构与滑轮组合连接，滑轮组合与导轨滑动连接；导轨一端固定有限位弹片，另一端固定有充电电源及送电结构；机箱内设有12V锂电池、调速器、遥控开关、无线接收器、现场环境监测器、自动充电收电机构；自动充电收电机构与充电电源及送电结构接触式连接；12V锂电池通过充电插头与自动充电收电机构连接；机箱侧部固定有电机，电机带动旋翼转动，12V锂电池为电机和监控装置供电，监控装置固定在机箱底部；12V锂电池通过遥控开关与调速器、DC/DC转换器连接，DC/DC转换器与监控装置连接，DC/DC转换器将12V电转换为5V电为监控装置供电；移动遥控发射器与无线接收器相通讯，移动遥控发射器通过无线接收器与调速器相通讯。

2.根据权利要求1所述的一种轨道移动式监测系统，其特征在于，所述的现场环境监测器包括温湿度传感器、测控器、上电复位单元、LCD显示屏、LoRa模块、电池电压检测单元、USB接口、RS-485接口，测控器与温湿度传感器、上电复位单元、LCD显示屏、LoRa模块、电池电压检测单元、USB接口、RS-485接口相连接；测控器将温湿度传感器、电池电压检测单元的检测信号通过LoRa模块发送到远程监控系统。

3.根据权利要求1所述的一种轨道移动式监测系统，其特征在于，所述的监控装置包括wifi天线、听筒、监控器，听筒与监控器将声音和视频信息通过wifi天线传输到远程监控系统。

4.根据权利要求1所述的一种轨道移动式监测系统，其特征在于，所述的支撑机构包括支撑板、滑轮、轴承，滑轮外轮廓与导轨配合，滑轮对称设置在导轨两侧，对称设置的滑轮组成滑轮组合，滑轮组合沿导轨滚动；滑轮内部通过轴承与支撑板上表面固定连接，机箱固定在支撑板的下表面。

5.根据权利要求1所述的一种轨道移动式监测系统，其特征在于，所述的自动充电收电机构包括导电铜钉、绝缘套、接引导电片、导磁杆、绝缘垫板，导电铜钉穿过设置在机箱内外两侧的绝缘垫板，并通过绝缘套、螺母固定在机箱另一侧，导电铜钉通过接引导电片与充电插头连接，导磁杆固定在机箱上；所述的充电电源及送电结构包括锂电池充电器、绝缘板、磁铁块、铜钉、紫铜弹簧导电片，锂电池充电器通过绝缘板固定在导轨另一端，铜钉固定在绝缘板上，铜钉与锂电池充电器电连接，铜钉端部与固定有紫铜弹簧导电片，紫铜弹簧导电片与导电铜钉相对应，磁铁块固定在绝缘板上，磁铁块与导磁杆相对应。

6.根据权利要求1所述的一种轨道移动式监测系统，其特征在于，所述的导轨由铝型材制作，滑轮组合由铝合金制作。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种轨道移动式监测系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据监控需求架设导轨，将本监测系统安装在导轨上，通过螺母调节导磁杆的伸出长度，确保充电时导磁杆与磁铁块留有空隙，使导电铜钉与紫铜弹簧导电片保持接触，同时，又能确保旋翼旋转带动机箱远离充电电源及送电结构；启动遥控开关，12V锂电池开始供电，移动遥控发射器通过无线接收器向调速器发出指令，调速器驱动电机，进而带动旋翼旋转，旋翼带动机箱在导轨上移动，通过限位弹片防止滑轮组合；

2)监控装置将采集的声音和视频信息通过wifi天线发送到远程监控系统，现场环境监测器将检测的现场环境信息通过LoRa模块发送到远程监控系统，由远程监控系统进行处理及存储；

3)在充电插头连接的情况下，当12V锂电池需要充电时，将本监测系统移动至导轨的另一端，使导磁杆与磁铁块吸合，同时，导电铜钉与紫铜弹簧导电片接触连接，12V锂电池开始充电，充电完毕后启动电机，移动遥控发射器控制旋翼进而带动机箱克服磁铁块的吸引力，使机箱远离充电电源及送电结构完成充电。