CN107390716A - 一种基于无人机的矿区安全监测系统 - Google Patents

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陈建伟
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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的矿区安全监测系统，包括无人机本体和地面人机交互端，其特征在于：所述无人机本体下端设有四个液压杆和一个液压缸，所述液压缸的下端设有安装卡槽，所述安装卡槽内转动设有球副，所述球副下端固定设有支撑板，所述液压缸伸缩杆的下端设有破土锥，所述破土锥内设有硬度传感器和湿度传感器，所述无人机本体内设有导航模块、飞控系统、双目视觉模块、测距仪、水平仪和无线传输模块，所述飞控系统分别与导航模块、双目视觉模块、测距仪、水平仪、硬度传感器、湿度传感器和无线传输模块电性连接，本发明利用无人机对矿区的地形环境进行实时监测，防止塌陷等造成安全事故，提高了监测精度与效率。

Description

一种基于无人机的矿区安全监测系统
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种基于无人机的矿区安全监测系统。
背景技术
随着社会经济的快速发展，对矿产资源的需求量不断提高，矿产开采的规模也在不断扩大，乱采与滥挖的情况越发严重，矿山资源在开采过后，平衡状态受到破坏，很容易形成塌陷，严重影响着矿区附近居民的人身安全，也极大地制约和影响了我国资源与环境可持续发展战略的步伐。目前对矿区的监测主要通过人工实地勘测，然而大部分矿山地形条件复杂，监测难度大，危险性高，监测不全面，耗时、准确性低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于无人机的矿区安全监测系统，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种基于无人机的矿区安全监测系统，包括无人机本体和地面人机交互端，所述无人机本体下端设有四个液压杆和一个液压缸，所述液压缸的下端设有安装卡槽，所述安装卡槽内转动设有球副，所述球副下端固定设有支撑板，所述液压缸伸缩杆的下端设有破土锥，所述破土锥内设有硬度传感器和湿度传感器，所述无人机本体内设有导航模块、飞控系统、双目视觉模块、测距仪、水平仪和无线传输模块，所述飞控系统分别与导航模块、双目视觉模块、测距仪、水平仪、硬度传感器、湿度传感器、无线传输模块、液压杆和液压缸电性连接。
优选的，所述地面人机交互端包括控制模块、显示模块、图像分析模块、报告生成模块和无线传输模块，所述控制模块分别与显示模块、图像分析模块、报告生成模块、无线传输模块电性连接。
优选的，所述无人机本体上的无线传输模块与地面人机交互端的无线传输模块无线连接。
优选的，所述图像分析模块分别与报告生成模块、显示模块电性连接。
优选的，所述支撑板的下端设有抓土尖刺。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明结构的一种基于无人机的矿区安全监测系统，通过导航模块，事先规划好无人机的监测路线，让飞控系统控制无人机的飞行来配合监测操作，无人机本体在空中飞行的过程中，地面人机交互端可以通过双目视觉模块观察矿区地表的状况，对矿区周围地形图像进行采集，控制模块用于控制无人机采集精度，显示模块用于显示所测矿区的地表面图像，并对地表进行拍摄，如果矿区的地表发现裂缝，测距仪会对裂缝的大小进行测距，这时，地面人机交互端会切换成人工操作，控制模块通过无线传输模块操作无人机本体飞行到裂缝的附近，并往下降，停降在地表裂缝的附近，在降落的过程中，支撑板会支撑在地面上，通过水平仪反馈的数据，飞控系统会分别调节四个液压杆的伸缩长度，来让无人机本体保持水平状态，从而来平稳整个无人机，在倾斜的地表上，也可以保证无人机的稳定降落和平稳工作，之后，液压缸会推动伸缩杆往下移动，这样，破土锥钻破地表，然后破土锥里的湿度传感器和硬度传感器来检测裂缝周围土壤的湿度和硬度数据，和着裂缝大小的数据通过无线传输模块传递给地面人机交互端的显示模块、图像分析模块，通过分析，将矿区会不会发生塌陷的概率生成报告，在报告生产模块上显示出来，本发明利用无人机对矿区的地形环境进行实时监测，可有效预防矿区塌陷，保障作业人员和附近居民的人身安全，操作简便，成本低，效率和准确性高。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明的结构示意图。
其中，1-无人机本体，2-地面人机交互端，3-液压杆，4-液压缸，5-安装卡槽，6-球副，7-支撑板，8-破土锥，9-硬度传感器，10-湿度传感器，11-导航模块，12-飞控系统，13-双目视觉模块，14-测距仪，15-水平仪，16-无线传输模块，17-控制模块，18-显示模块，19-图像分析模块，20-报告生成模块，21-抓土尖刺。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
图1-2出示本发明的具体实施方式：一种基于无人机的矿区安全监测系统，包括无人机本体1和地面人机交互端2，所述无人机本体1下端设有四个液压杆3和一个液压缸4，所述液压缸4的下端设有安装卡槽5，所述安装卡槽5内转动设有球副6，所述球副6下端固定设有支撑板7，所述液压缸4伸缩杆的下端设有破土锥8，所述破土锥8内设有硬度传感器9和湿度传感器10，所述无人机本体1内设有导航模块11、飞控系统12、双目视觉模块13、测距仪14、水平仪15和无线传输模块16，所述飞控系统12分别与导航模块11、双目视觉模块13、测距仪14、水平仪15、硬度传感器9、湿度传感器10、无线传输模块16、液压杆3和液压缸4电性连接。
本实施例中，所述地面人机交互端2包括控制模块17、显示模块18、图像分析模块19、报告生成模块20和无线传输模块16，所述控制模块17分别与显示模块18、图像分析模块19、报告生成模块20、无线传输模块16电性连接。
本实施例中，所述无人机本体1上的无线传输模块16与地面人机交互端2的无线传输模块16无线连接。
本实施例中，所述图像分析模块19分别与报告生成模块20、显示模块18电性连接。
本实施例中，所述支撑板7的下端设有抓土尖刺21，保证支撑板7可以抓住地面，不会发生滑动，保证无人机取样时的稳定性。
基于上述：本发明结构的一种基于无人机的矿区安全监测系统，通过导航模块11事先规划好无人机的监测路线，让飞控系统12控制无人机的飞行来配合监测操作，无人机本体1在空中飞行的过程中，地面人机交互端2可以通过双目视觉模块13观察矿区地表的状况，对矿区周围地形图像进行采集，控制模块17用于控制无人机采集精度，显示模块18用于显示所测矿区的地表面图像，并对地表进行拍摄，如果矿区的地表发现裂缝，测距仪14会对裂缝的大小进行测距，这时，地面人机交互端2会切换成人工操作，控制模块17通过无线传输模块16操作无人机本体1飞行到裂缝的附近，并往下降，停降在地表裂缝的附近，在降落的过程中，支撑板7会支撑在地面上，通过水平仪15反馈的数据，飞控系统12会分别调节四个液压杆3的伸缩长度，来让无人机本体1保持水平状态，从而来平稳整个无人机，在倾斜的地表上，也可以保证无人机的稳定降落和平稳工作，之后，液压缸4会推动伸缩杆往下移动，这样，破土锥8钻破地表，然后破土锥8里的湿度传感器10和硬度传感器9来检测裂缝周围土壤的湿度和硬度数据，与裂缝大小的数据通过无线传输模块16传递给地面人机交互端2的显示模块18和图像分析模块19，通过分析，将矿区会不会发生塌陷的概率生成报告，在报告生成模块20上显示出来，本发明利用无人机对矿区的地形环境进行实时监测，可有效预防矿区塌陷，保障作业人员和附近居民的人身安全，操作简便，成本低，效率和准确性高。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于无人机的矿区安全监测系统，包括无人机本体(1)和地面人机交互端(2)，其特征在于：所述无人机本体(1)下端设有四个液压杆(3)和一个液压缸(4)，所述液压缸(4)的下端设有安装卡槽(5)，所述安装卡槽(5)内转动设有球副(6)，所述球副(6)下端固定设有支撑板(7)，所述液压缸(4)伸缩杆的下端设有破土锥(8)，所述破土锥(8)内设有硬度传感器(9)和湿度传感器(10)，所述无人机本体(1)内设有导航模块(11)、飞控系统(12)、双目视觉模块(13)、测距仪(14)、水平仪(15)和无线传输模块(16)，所述飞控系统(12)分别与导航模块(11)、双目视觉模块(13)、测距仪(14)、水平仪(15)、硬度传感器(9)、湿度传感器(10)、无线传输模块(16)、液压杆(3)和液压缸(4)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的矿区安全监测系统，其特征在于：所述地面人机交互端(2)包括控制模块(17)、显示模块(18)图像分析模块(19)、报告生成模块(20)和无线传输模块(16)，所述控制模块(17)分别与显示模块(18)、图像分析模块(19)、报告生成模块(20)、无线传输模块(16)电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的矿区安全监测系统，其特征在于：所述无人机本体(1)上的无线传输模块(16)与地面人机交互端(2)的无线传输模块(16)无线连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于无人机的矿区安全监测系统，其特征在于：所述图像分析模块(19)分别与报告生成模块(20)、显示模块(18)电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的矿区安全监测系统，其特征在于：所述支撑板(7)的下端设有抓土尖刺(21)。
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