CN108146637A - 一种无人值守常态化区域监测无人机系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人值守常态化区域监测无人机系统及监测方法，其包括无人机无人值守前端设备、无人机远程控制中心、通讯网络、国际互联网、远程数据分析服务器、固定客户端和移动客户端；无人机无人值守前端设备经通讯网络或国际互联网与无人机远程控制中心连接，无人机远程控制中心用于对无人机及无人值守前端设备进行远程控制；无人机无人值守前端设备获取的图像和数据通过通讯网络或国际互联网传输至远程数据分析服务器，处理后的结果经通讯网络或国际互联网分别传输至固定客户端和移动客户端。本发明具备自主归巢、贮存充电和出巢复飞功能，实现无人机系统的无人值守、远程控制，降低无人机系统的运营成本。

Description

一种无人值守常态化区域监测无人机系统及监测方法

技术领域

本发明涉及一种无人值守常态化区域监测无人机系统及监测方法，属于无人机技术领域。

背景技术

目前，电动无人机特别是多旋翼电动无人机，受电池能量密度限制，续航时间较短，需要频繁更换电池或充电，无法远距离和长时间工作。无人机在起飞、降落、飞行过程中需要专业操纵手进行操作控制，提高了无人机系统使用的人工成本。无人机系统除无人机以外，还包括地面站、地面数据链天线、储运箱和运输车等地面支持设备，使得无人机系统在运输、贮存、维护，以及使用展开过程中，人员劳动强度较高。综合上述因素影响，现有无人机系统无法实现常态化值班，使用效率较低、运营成本较高。

为解决现有无人机系统，尤其是电动多旋翼无人机系统，在实际使用过程中存在的上述问题，如何设计一种自主返回、自动充电、自动贮存和自主起飞的无人机系统，在常态化区域监测应用场景中，实现无人机系统的无人值守运营，成为目前亟需解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种无人值守常态化区域监测无人机系统及监测方法，其具备自主归巢、贮存充电和出巢复飞功能，实现无人机系统的无人值守、远程控制，降低无人机系统的运营成本。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种无人值守常态化区域监测无人机系统，其特征在于：它包括无人机无人值守前端设备、无人机远程控制中心、通讯网络、国际互联网、远程数据分析服务器、固定客户端和移动客户端；所述无人机无人值守前端设备经所述通讯网络或所述国际互联网与所述无人机远程控制中心连接，所述无人机远程控制中心用于对无人机及无人值守前端设备进行远程控制；所述无人机无人值守前端设备获取的图像和数据通过所述通讯网络或所述国际互联网传输至所述远程数据分析服务器，处理后的结果经所述通讯网络或所述国际互联网分别传输至所述固定客户端和移动客户端。

进一步，所述无人值守前端设备包括带有悬臂杆的管状高塔、无人机、悬挂式充电贮存装置、差分定位基准站、地面数据链天线和当地气象监测仪；所述管状高塔的悬臂杆末端悬挂设置有所述悬挂式充电贮存装置，用于所述无人机的户外贮存与充电；在所述管状高塔的悬臂杆上部还设置有所述差分定位基准站和当地气象监测仪，所述差分定位基准站用于所述无人机在任务飞行过程中，以及返航归巢时的导航定位；所述当地气象监测仪用于实时测量当地气象参数，并将该气象参数传输至所述无人机远程控制中心；所述地面数据链天线安装在所述管状高塔的顶部，用于所述无人机的远距离图像和数据传输。

进一步，所述无人值守前端设备还包括监控摄像头、前端控制单元和供电单元；所述监控摄像头安装在所述管状高塔的悬臂杆下部，用于监视所述无人机捕获释放过程，当地天气及现场实况，并将监视图像实时传输至所述无人机远程控制中心；所述前端控制单元和供电单元均设置在所述管状高塔上，所述前端控制单元根据接收到的所述远程控制中心任务指令控制所述无人机和悬挂式充电贮存装置动作，并将采集到的信息反馈至所述远程控制中心；所述供电单元用于为所述悬挂式充电贮存装置、差分定位基准站、当地气象监测仪、监控摄像头和前端控制单元供电。

进一步，所述无人机包括捕获适配结构、无人机本体和任务载荷；所述捕获适配结构由捕获杆和适配球头构成，所述捕获杆底部设置在所述无人机本体顶部，所述捕获杆的顶部设置有所述适配球头，所述适配球头的顶部中心设置有用于为所述无人机充电的充电接口；所述任务载荷设置在所述无人机本体底部。

进一步，所述悬挂式充电贮存装置包括安装基座、防护罩、固定筒、导向锥、防护罩驱动机构、无人机捕获释放机构、主控制器、温度调节模块和充电控制模块；所述安装基座固定安装在所述管状高塔的悬臂杆末端，所述安装基座上通过所述防护罩驱动机构连接所述防护罩，在所述安装基座下部设置有所述固定筒，所述固定筒上设置有所述无人机捕获释放机构；在所述固定筒下部设置有所述导向锥，所述导向锥外侧表面上设置有所述温度调节模块、主控制器和充电控制模块，所述主控制器与所述前端控制单元连接；所述防护罩驱动机构、无人机捕获释放机构和充电控制模块都与所述主控制器连接；所述主控制器内还设置有无线控制模块，用于控制所述无人机。

进一步，所述防护罩驱动机构包括电动推杆、连杆、铰接臂和支架；所述电动推杆设置在所述安装基座顶部，所述电动推杆活动端设置有连接件，所述连接件两端分别与一所述连杆的第一端铰接；所述铰接臂第一连接端与一所述连杆第二端和支架一端铰接，所述铰接臂第二连接端与所述防护罩固定连接；所述支架另一端固定连接在所述安装基座侧壁。

进一步，所述充电控制模块包括直线运动输出机构、锁定充电柱和监测控制模块；所述直线运动输出机构安装于所述固定筒的顶部且输出端朝下；所述锁定充电柱设置在所述直线运动输出机构的输出端，与所述无人机上适配球头顶部的充电接口配合；所述直线运动输出机构、锁定充电柱均与所述监测控制模块连接，所述监测控制模块设置在所述导向锥外侧表面，所述监测控制模块根据接收到的所述主控制器指令，对无人机进行充电控制，并监测电池实时电量与电池健康状态参数，并将参数经所述前端控制单元传输至所述远程控制中心。

进一步，所述无人机捕获释放机构包括多个处于同一高度且沿导向锥周向分布的支持部件，所述支持部件与支持部件驱动机构的输出端连接，所述支持部件驱动机构与所述主控制器连接；所述支持部件的第一端与第一支座铰接，所述支持部件驱动机构固定端与第二支座铰接，所述支持部件驱动机构的输出端铰接在所述支持部件的中部；所述第一支座、第二支座均固定安装在所述固定筒上；所述支持部件的第二端用于卡固所述无人机的适配球头工作端，且通过开设在所述固定筒上的窗口伸入所述固定筒。

进一步，所述固定筒的侧壁上设置光电开关，所述光电开关的光路穿过所述固定筒，所述光电开关与所述主控制器连接。

一种基于上述系统的无人值守常态化区域无人机监测方法，其特征在于包括以下步骤：1)无人机远程控制中心实时监测无人值守前端设备所在当地风速、温湿度及天气情况，当上述参数满足无人机飞行条件时，向前端控制单元发出无人机任务飞行指令；2)前端控制单元接收到任务指令后，控制差分定位基准站、地面数据链天线和悬挂式充电贮存装置开机自检，各项状态及参数正常后，向主控制器发出防护罩张开指令；3)主控制器控制防护罩驱动机构动作，驱动防护罩张开，并将张开到位信号传递给前端控制单元；前端控制单元向主控制器依次发出无人机开机指令和无人机解锁释放指令，无人机释放后，向下方及侧向运动，完成出巢飞行，进入任务飞行阶段；无人机任务飞行过程中，通过差分定位实现高精度导航，进行任务飞行；4)地面数据链天线实时接收无人机获取的图像和数据，以及无人机电池电量参数，并回传给无人机远程控制中心；5)无人机电量不足时，或任务临时变更时，无人机自主规划航线，返航归巢；6)无人机飞行至悬挂式充电贮存装置正下方时悬停，，通过无人机上视觉导航，高精度悬停于悬挂式充电贮存装置正下方，然后向上飞行；7)当无人机进入导向锥后，被导入固定筒，最终被捕获释放机构捕获并锁定，同时建立充电接口，对无人机进行接触式快速充电；8)无人机充电完毕，根据无人机远程控制中心任务指令，复飞或贮存；贮存时，防护罩合拢，将无人机包裹起来，温度调节模块工作，将防护罩内温度控制在无人机长期贮存需要的温度范围内。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明提出的悬挂式充电贮存装置集成度高、布局紧凑，可嵌入移动通信基站塔、安防监控塔等已有基础设施中，部署方便，在区域性的、常态化的无人机应用场景中，具有很高的应用价值。2、本发明在组网模式下，无人机可利用广域部署的无人值守前端设备，进行接力充电，实现远程飞行，覆盖更大范围的区域。3、本发明将无人机充电贮存装置悬挂安装于管状高塔上，可利用安装高度优势，获取更远的图像和数据传输距离，同时避免野外部署、无人照看时，前端设备被人为破坏。4、本发明的管状高塔可安装一个以上的无人机及其充电贮存装置，无人机携带不同的任务载荷，协同工作，可完成复杂区域监测任务。5、本发明中的多架无人机共用一套地面数据链天线、一套差分定位基站，提高了地面设备的使用效率，降低了系统成本。6、本发明提出的充电贮存装置兼容性好，已有无人机产品，通过简单改装即可满足贮存充电要求。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的无人值守前端设备组成示意图；

图3是本发明的悬挂式充电贮存装置合拢状态示意图；

图4是本发明的悬挂式充电贮存装置打开状态示意图；

图5是本发明的悬挂式充电贮存装置内部结构示意图；

图6是本发明的防护罩驱动机构示意图；

图7是本发明无人机捕获释放机构示意图；

图8是本发明的固定筒和导向锥结构示意图；

图9是本发明无人机的任务飞行过程示意图；

图10是是本发明无人机返航归巢示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，“上、下、左、右、捕获、归巢、出巢”及其它用语，亦仅为直观明了地阐释说明书所揭示的内容，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对位置关系的改变或调整，在无实质变更技术内容时，亦视为本发明可实施的范畴。下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种无人值守常态化区域监测无人机系统，该系统包括无人机无人值守前端设备1、通讯网络2、国际互联网3、无人机远程控制中心4、远程数据分析服务器5、固定客户端6和移动客户端7。

无人机无人值守前端设备1经通讯网络2或国际互联网3与无人机远程控制中心4连接，无人机远程控制中心4用于监测无人机及无人值守前端设备1的工作状态、进行任务飞行决策、发出无人机远程控制指令、远程装订任务航线数据，以及无人机获取图像和数据的实时监视与存储，实现无人机的远程控制。无人机无人值守前端设备1获取的图像和数据通过通讯网络2或国际互联网3传输至远程数据分析服务器5进行存储，处理和分析后的结果经通讯网络2或国际互联网3分别传输至固定客户端6和移动客户端7。

上述实施例中，无人机无人值守前端设备1与国际互联网3之间可以直接连接，或通过移动通信基站8接入国际互联网3。

上述各实施例中，无人机无人值守前端设备1具有两种运行模式：独立运行模式和组网运行模式。组网运行模式下，无人机可利用广域部署的无人值守前端设备1覆盖更大范围的区域，通过接力充电，实现远程飞行；组网运行模式下整个系统由无人机远程控制中心4进行调度管理。

如图2所示，无人值守前端设备1包括带有悬臂杆的管状高塔11、无人机12、悬挂式充电贮存装置13、差分定位基准站14、地面数据链天线15和当地气象监测仪16。管状高塔11的悬臂杆末端悬挂设置有悬挂式充电贮存装置13，其功能类似于鸟巢，用于无人机12的户外贮存与充电，并提供良好贮存环境，实现无人机12的无人值守值班；无人机12归巢充电时，悬挂式充电贮存装置13用于捕获锁定无人机12，并为其充电，无人机12出巢复飞时，悬挂式充电贮存装置13用于无人机12的解锁释放。在管状高塔11的悬臂杆上部还设置有差分定位基准站14和当地气象监测仪16，差分定位基准站14用于无人机12在任务飞行过程中以及返航归巢飞行时的高精度导航定位；当地气象监测仪16用于实时测量当地风速、温度、湿度等气象参数，并将该气象参数传输至无人机远程控制中心4，为无人机远程控制中心4提供决策参考。地面数据链天线15安装在管状高塔11的顶部，由于其安装高度较高，故可避开建筑物遮挡，获取较远的通视距离，用于无人机12的远距离图像和数据传输。

在一个优选的实施例中，无人值守前端设备1还包括监控摄像头17、前端控制单元18和供电单元19。监控摄像头17安装在管状高塔11的悬臂杆下部，用于监视无人机12归巢充电以及出巢复飞过程是否正常，并观测当地天气情况，将监视图像实时传输至无人机远程控制中心4，为无人机远程控制提供决策参考。前端控制单元18和供电单元19均设置在管状高塔11上，前端控制单元18用于控制无人机12和悬挂式充电贮存装置13动作，前端控制单元18用于接收远程控制中心2的任务指令，向无人机12发出返回、捕获、充电、贮存、释放和复飞等控制指令，协调无人机12及无人值守前端设备1协同工作，完成无人机12获取图像和数据的压缩、存储，当地环境温度、风速及天气情况的信息采集，以及无人值守前端设备1工作状态信息的采集，并将采集到的信息反馈至远程控制中心2；供电单元19用于为悬挂式充电贮存装置13、差分定位基准站14、当地气象监测仪16、监控摄像头17和前端控制单元18供电，电源可采用市电、工业电，或者风能、太阳能等新型能源。

上述各实施例中，管状高塔11上可以安装一个以上的悬挂式充电贮存装置13，以搭载携带不同任务载荷的无人机，执行多样化任务。

上述各实施例中，如图3～图5所示，无人机12包括捕获适配结构121、无人机本体122和任务载荷123。捕获适配结构121由捕获杆1211和适配球头1212构成，捕获杆1211底部设置在无人机本体122顶部，捕获杆1211的顶部设置有适配球头1212，适配球头1212的顶部中心设置有用于为无人机12充电的充电接口,该充电接口与悬挂式充电贮存装置13配合；任务载荷123设置在无人机本体122底部。

上述各实施例中，如图3～图8所示，悬挂式充电贮存装置13包括安装基座131、防护罩132、固定筒133、防护罩驱动机构134、无人机捕获释放机构135、主控制器136、温度调节模块137、充电控制模块138和导向锥139。

安装基座131固定安装在管状高塔11的悬臂杆末端，安装基座131上通过防护罩驱动机构134连接有防护罩132，由防护罩驱动机构134驱动防护罩132动作，进而带动防护罩132张开或合拢，合拢后可将无人机12包裹起来，具备防风、防雨、防晒、防尘功能，为无人机户外长时贮存提供良好环境；在安装基座131下部设置有固定筒133，在固定筒133上设置有无人机捕获释放机构135。在固定筒133下部设置有导向锥139，导向锥139外侧表面上设置有温度调节模块137、主控制器136和充电控制模块138，温度调节模块137用于调节防护罩132内部温度，并将其控制在无人机贮存需要的温度范围内，避免环境温度对无人机电池的充、放电产生影响。主控制器136与前端控制单元18连接，前端控制单元18将接收到的远程控制中心2传输至的任务指令传输至主控制器136。防护罩驱动机构134、无人机捕获释放机构135和充电控制模块138都与主控制器136连接，由主控制器136根据接收到的任务指令控制其工作。主控制器136内还设置有无线控制模块，用于控制无人机12。

其中，如图4、图6所示，防护罩驱动机构134包括电动推杆1341、连杆1342、铰接臂1343和支架1344。电动推杆1341设置在安装基座131顶部，电动推杆1341活动端设置有连接件，连接件两端分别与一连杆1342的第一端铰接。铰接臂1343第一连接端与一连杆1342第二端和支架1344一端铰接，铰接臂1343第二连接端与防护罩132固定连接；支架1344另一端固定连接在安装基座131侧壁。当电动推杆1341向上移动时，使两连杆1342向内收拢，进而带动两个防护罩132闭合；反之，当电动推杆1341向下移动时，两个防护罩132打开。

上述实施例中，防护罩驱动机构134还包括保护罩1345。保护罩1345罩设在电动推杆1341外部，且底部与基座131上部连接。位于保护罩1345侧壁设置有两个对称的矩形通孔，连杆1342第二端穿过该矩形通孔后与支架1344铰接。

如图7所示，充电控制模块138包括直线运动输出机构1381、锁定充电柱1382和监测控制模块1383。直线运动输出机构1381安装于固定筒133的顶部且输出端朝下；锁定充电柱1382设置在直线运动输出机构1381的输出端，与无人机12上适配球头1212顶部的充电接口配合，对无人机进行接触式快速充电。直线运动输出机构1381、锁定充电柱1382均与监测控制模块1383连接，监测控制模块1383设置在导向锥139外侧表面上，监测控制模块1383根据指令实现对无人机的充电控制，并监测电池实时电量与电池健康状态等参数，将参数通过前端控制单元18传输至远程控制中心2。其中，直线运动输出机构1381为电动推杆。

如图8所示，无人机捕获释放机构135包括多个处于同一高度且沿导向锥139周向分布的支持部件1351，支持部件1351与支持部件驱动机构1352的输出端连接，支持部件驱动机构1352与主控制器136连接。支持部件驱动机构1352用于驱动各支持部件1351相互靠拢从而卡固适配球头1212，以及驱动各支持部件1351彼此散开从而释放适配球头1212，完成无人机12归巢时的捕获与锁定，以及无人机12出巢复飞时的解锁与释放，进而可以实现大容差下的无人机可靠捕获。支持部件1351采用摇臂，摇臂的第一端与第一支座1353铰接。支持部件驱动机构1352为推拉式电磁铁，推拉式电磁铁的上端与第二支座1354铰接，第一支座1353、第二支座1354均固定安装于固定筒133上。推拉式电磁铁的输出端铰接在摇臂的中部，摇臂的第二端用于卡固适配球头1212工作端，且通过开设在固定筒133上的窗口1331伸入固定筒133。

上述实施例中，在固定筒133的侧壁上设置光电开关1332，光电开关1332的光路穿过固定筒133，光电开关1332与主控制器136连接。

上述各实施例中，差分定位基准站14包括导航卫星接收机141和基准站电台及天线142。导航卫星接收机141和和基准站电台及天线142都设置在管状高塔11的悬臂杆上，用于在无人机任务飞行过程中，以及返航归巢飞行时的高精度导航定位。

如图9、图10所示，本发明还提供一种无人值守常态化区域无人机监测方法，其包括以下步骤：

1)无人机远程控制中心4实时监测无人值守前端设备所在当地风速、温湿度及天气情况，当上述参数满足无人机飞行条件时，向前端控制单元18发出无人机任务飞行指令；

无人机有“固定航线”、“远程遥控”两种飞行模式，固定航线模式下，任务航线数据可通过无人机远程控制中心4远程装订到无人机上；

2)前端控制单元18接收到任务指令后，控制差分定位基准站14、地面数据链天线15和悬挂式充电贮存装置13开机自检，各项状态及参数正常后，向悬挂式充电贮存装置13内的主控制器136发出防护罩张开指令；

3)主控制器136控制防护罩驱动机构134动作，驱动防护罩132张开，并将张开到位信号传递给前端控制单元18；前端控制单元18向主控制器136依次发出无人机开机指令和无人机解锁释放指令，无人机释放后，向下方及侧向运动，完成出巢飞行，进入任务飞行阶段；

无人机任务飞行过程中，通过差分定位实现高精度导航，进行任务飞行；

4)地面数据链天线15实时接收无人机获取的图像和数据，以及无人机电池电量等无人机状态参数，并回传给无人机远程控制中心4；

5)无人机电量不足时，或任务临时变更时，无人机自主规划航线，返航归巢；

6)无人机飞行至悬挂式充电贮存装置下方时，通过无人机上视觉导航，高精度悬停于悬挂式充电贮存装置正下方，然后向上飞行；其中，视觉导航装置为已有设备。

7)当无人机进入导向锥后139，被导入固定筒133，最终被捕获释放机构135捕获并锁定，同时建立充电接口，对无人机进行接触式快速充电；

8)无人机充电完毕后，根据无人机远程控制中心4的任务指令，复飞或贮存；贮存时，悬挂式无人机贮存装置13的防护罩132合拢，将无人机包裹起来，贮存空间温度调节模块137工作，将防护罩内温度控制在无人机长期贮存需要的温度范围内。

上述步骤7)中，捕获充电方法包括以下步骤：

a、在捕获充电工况下，无人机12的适配球头1212通过导向锥139进入固定筒133，当适配球头1212遮挡光电开关1332的光路时，光电开关1332向主控制器136发出适配球头1212达到预定位置的信号；主控制器136收到适配球头1212到达预定位置的信号后，向支持部件驱动机构1352发出控制指令，使支持部件驱动机构1352控制支持部件1351卡住适配球头1212；之后，主控制器136发出无人机关机指令；无人机关机后，主控制器136向直线运动输出机构1381发出指令，使直线运动输出机构1381带动锁定充电柱1382向下运动，使锁定充电柱1382插入适配球头1212上的充电接口，直线运动输出机构1381内置的行程开关对锁定充电柱1382是否锁定到位进行判断，锁定到位后向主控制器136发出锁定到位信号，主控制器136收到锁定到位信号后向充电控制模块138发出控制指令，使充电控制模块138启动充电程序；

b、在完成无人机充电后，主控制器136通过充电控制模块138关闭充电程序；之后，主控制器136发出无人机开机指令，无人机开机上升；之后，主控制器136通过直线运动输出机构1381驱动锁定充电柱1382上升，实现解锁；之后，主控制器136通过支持部件驱动机构1352控制支持部件1351散开；之后，无人机12下降，从而脱离固定筒133和导向锥139，实现无人机的释放。

如果支持部件1351采用摇臂、支持部件驱动机构1352采用推拉式电磁铁，那么上述方法中的捕获充电过程将具有不同之处：适配球头1212在进入固定筒133的过程中，将克服推拉式电磁铁弹簧力产生向下摆动的力矩，顶开摇臂后，从而进入到固定筒133的上部。当适配球头1212遮挡光电开关1332的光路时，光电开关1332向主控制器136发出适配球头1212达到预定位置的信号；主控制器136收到适配球头1212到达预定位置的信号后，发出无人机关机指令，关闭无人机；无人机12失去升力下落，而摇臂支撑在适配球头1212的下部，适配球头1212作用于摇臂末端的压力不通过摇臂的安装铰链且在铰链内侧，因此在无人机重力作用下形成机械自锁；之后主控制器136向直线运动输出机构1381发出控制指令，使直线运动输出机构1381推动锁定充电柱1382向下运动，使锁定充电柱1382插入适配球头1212上的充电接口，，锁定无人机，并建立充电接口，直线运动输出机构1381内置的行程开关对锁定充电柱1382是否锁定到位进行判断，锁定到位后向主控制器136发出锁定到位信号，主控制器136收到锁定到位信号后向充电控制模块138发出控制指令，使充电控制模块138启动充电程序。

本发明附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变、大小尺寸的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达到的目的下，均应在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种无人值守常态化区域监测无人机系统，其特征在于：它包括无人机无人值守前端设备、无人机远程控制中心、通讯网络、国际互联网、远程数据分析服务器、固定客户端和移动客户端；所述无人机无人值守前端设备经所述通讯网络或所述国际互联网与所述无人机远程控制中心连接，所述无人机远程控制中心用于对无人机及无人值守前端设备进行远程控制；所述无人机无人值守前端设备获取的图像和数据通过所述通讯网络或所述国际互联网传输至所述远程数据分析服务器，处理后的结果经所述通讯网络或所述国际互联网分别传输至所述固定客户端和移动客户端。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述无人值守前端设备包括带有悬臂杆的管状高塔、无人机、悬挂式充电贮存装置、差分定位基准站、地面数据链天线和当地气象监测仪；所述管状高塔的悬臂杆末端悬挂设置有所述悬挂式充电贮存装置，用于所述无人机的户外贮存与充电；在所述管状高塔的悬臂杆上部还设置有所述差分定位基准站和当地气象监测仪，所述差分定位基准站用于所述无人机在任务飞行过程中以及返航归巢飞行时的导航定位；所述当地气象监测仪用于实时测量当地气象参数，并将该气象参数传输至所述无人机远程控制中心；所述地面数据链天线安装在所述管状高塔的顶部，用于所述无人机的远距离图像和数据传输。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述无人值守前端设备还包括监控摄像头、前端控制单元和供电单元；所述监控摄像头安装在所述管状高塔的悬臂杆下部，用于监视所述无人机捕获释放过程，当地天气及现场实况，将监视图像实时传输至所述无人机远程控制中心；所述前端控制单元和供电单元均设置在所述管状高塔上，所述前端控制单元根据接收到的所述远程控制中心任务指令控制所述无人机和悬挂式充电贮存装置动作，并将采集到的信息反馈至所述远程控制中心；所述供电单元用于为所述悬挂式充电贮存装置、差分定位基准站、当地气象监测仪、监控摄像头和前端控制单元供电。

4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于：所述无人机包括捕获适配结构、无人机本体和任务载荷；所述捕获适配结构由捕获杆和适配球头构成，所述捕获杆底部设置在所述无人机本体顶部，所述捕获杆的顶部设置有所述适配球头，所述适配球头的顶部中心设置有用于为所述无人机充电的充电接口，该充电接口与所述悬挂式充电贮存装置配合；所述任务载荷设置在所述无人机本体底部。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述悬挂式充电贮存装置包括安装基座、防护罩、固定筒、防护罩驱动机构、无人机捕获释放机构、主控制器、温度调节模块、充电控制模块和导向锥；所述安装基座固定安装在所述管状高塔的悬臂杆末端，所述安装基座上通过所述防护罩驱动机构连接所述防护罩，在所述安装基座下部设置有所述固定筒，所述固定筒上设置有所述无人机捕获释放机构；在所述固定筒下部设置有所述导向锥，所述导向锥外侧表面上设置有所述温度调节模块、主控制器和充电控制模块，所述主控制器与所述前端控制单元连接，所述前端控制单元将接收到的所述远程控制中心传输至的任务指令传输至所述主控制器；所述防护罩驱动机构、无人机捕获释放机构和充电控制模块都与所述主控制器连接；所述主控制器内还设置有无线控制模块，用于控制所述无人机。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述防护罩驱动机构包括电动推杆、连杆、铰接臂和支架；所述电动推杆设置在所述安装基座顶部，所述电动推杆活动端设置有连接件，所述连接件两端分别与一所述连杆的第一端铰接；所述铰接臂第一连接端与一所述连杆第二端和支架一端铰接，所述铰接臂第二连接端与所述防护罩固定连接；所述支架另一端固定连接在所述安装基座侧壁。

7.如权利要求5或6所述的系统，其特征在于：所述充电控制模块包括直线运动输出机构、锁定充电柱和监测控制模块；所述直线运动输出机构安装于所述固定筒的顶部且输出端朝下；所述锁定充电柱设置在所述直线运动输出机构的输出端，与所述无人机上适配球头顶部的充电接口配合；所述直线运动输出机构、锁定充电柱均与所述监测控制模块连接，所述监测控制模块设置在所述导向锥外侧表面，所述监测控制模块根据接收到的所述主控制器传输至的控制指令实现对无人机的充电控制，并监测电池实时电量与电池健康状态参数，将参数经所述前端控制单元传输至所述远程控制中心。

8.如权利要求5或6所述的系统，其特征在于：所述无人机捕获释放机构包括多个处于同一高度且沿导向锥周向分布的支持部件，所述支持部件与支持部件驱动机构的输出端连接，所述支持部件驱动机构与所述主控制器连接；所述支持部件的第一端与第一支座铰接，所述支持部件驱动机构的固定端与第二支座铰接，所述支持部件驱动机构的输出端铰接在所述支持部件的中部；所述第一支座、第二支座均固定安装在所述固定筒上；所述支持部件的第二端用于卡固所述无人机的适配球头工作端，且通过开设在所述固定筒上的窗口伸入所述固定筒。

9.如权利要求5或6所述的系统，其特征在于：所述固定筒的侧壁上设置光电开关，所述光电开关的光路穿过所述固定筒，所述光电开关与所述主控制器连接。

10.一种基于如权利要求1所述系统的无人值守常态化区域无人机监测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)无人机远程控制中心实时监测无人值守前端设备所在当地风速、温湿度及天气情况，当上述参数满足无人机飞行条件时，向前端控制单元发出无人机任务飞行指令；

2)前端控制单元接收到任务指令后，控制差分定位基准站、地面数据链天线和悬挂式充电贮存装置开机自检，各项状态及参数正常后，向主控制器发出防护罩张开指令；

3)主控制器控制防护罩驱动机构动作，驱动防护罩张开，并将张开到位信号传递给前端控制单元；前端控制单元向主控制器依次发出无人机开机指令和无人机解锁释放指令，无人机释放后，向下方及侧向运动，完成出巢飞行，进入任务飞行阶段；无人机任务飞行过程中，通过差分定位实现高精度导航，进行任务飞行；

4)地面数据链天线实时接收无人机获取的图像和数据，以及无人机电池电量参数，并回传给无人机远程控制中心；

5)无人机电量不足时，或任务临时变更时，无人机自主规划航线，返航归巢；

6)无人机飞行至悬挂式充电贮存装置下方时，通过无人机上视觉导航，高精度悬停于悬挂式充电贮存装置正下方，然后向上飞行；

7)当无人机进入导向锥后，被导入固定筒，最终被捕获释放机构捕获并锁定，同时建立充电接口，对无人机进行接触式快速充电；

8)无人机充电完毕后，根据无人机远程控制中心任务指令，复飞或贮存；贮存时，悬挂式无人机贮存装置的防护罩合拢，将无人机包裹起来，贮存空间温度调节模块工作，将防护罩内温度控制在无人机长期贮存需要的温度范围内。