CN108331435A - 基于清洁能源和无人机的户外智能帐篷系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种基于清洁能源和无人机的户外智能帐篷系统，其包括：帐篷、清洁能源发电设备、多个红外线幕墙、被动式红外探测器、多个无线接近传感器、无人机、电子篝火设备和主控制器；本发明构建四道预警及防御措施，第一道是控制无人机在距离帐篷1000米左右的或更远的区域内实现巡检；第二道是在帐篷周边100米构建红外线幕墙和利用无人机进行多种复杂类型的联合驱离作业；第三道是在帐篷周边10米布置被动式红外报警手段，并配合启动电子篝火装置对入侵的野生动物进行进一步的驱离防御作业；第四道是在帐篷本体上设置探测范围是0.01米的接近传感器和低强度的防御电网罩；通过上述四道措施以确保在野外探险人员的露营安全。

Description

基于清洁能源和无人机的户外智能帐篷系统

技术领域

本发明涉及用于户外的智能帐篷，具体涉及一种基于清洁能源和无人机的户外智能帐篷系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，野外宿营活动越来越普遍，如何防范来自宿营帐篷上空和地面周围的不安全侵扰，就显得十分重要，尤其是帐篷里的人熟睡时更需要在帐篷上安装必要的仪器，以防止侵扰者靠近帐篷，避免人身伤害。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的帐篷的预警距离太小，预警方式不严密，并且对动物的驱离手段过于单一，动物容易产生适应性从而使驱离手段失效，总体来说现有的帐篷安全性不够，无法有效保护野外露营用户的生命安全。

发明内容

本发明实施例提供一种基于清洁能源和无人机的户外智能帐篷系统，设置多层预警机制和综合性的高科技驱离手段，实现对猛兽侵袭的有效防御。

为达上述目的，提供一种基于清洁能源和无人机的用于防野兽侵袭的智能帐篷系统，其包括：帐篷、清洁能源发电设备、多个红外线幕墙、被动式红外探测器、多个无线接近传感器、无人机、电子篝火设备和主控制器；

所述帐篷的本体构成四层结构，从外至内依次包括：第一层是导电织物层、第二层是绝缘层、第三层是防水密封层、第四层是防兽网；所述导电织物层包括多个相互连接构成网格的导电电极、低压脉冲发生器和纺织布料，各所述导电电极通过导线与所述低压脉冲发生器相连接，各所述导电电极和所述低压脉冲发生器设置于所述纺织布料上，所述低压脉冲发生器内部设置锂电池，所述低压脉冲发生器与所述主控制器无线连接，用于根据所述主控制器的控制信号来发出或者停止发出低压脉冲；

所述清洁能源发电设备包括：风力发电机、光伏发电设备和储能电源，用于利用风能和太阳能发电，并将产生的电能存储于所述储能电源中，所述风力发电机通过连接法兰可拆卸地设置于所述帐篷的顶端的法兰连接部，所述光伏发电设备的太阳能电池板的支撑旋转轴与所述风力发电机的塔筒通过轴承相连接；

所述多个红外线幕墙，围绕在所述帐篷的外围设置，与所述帐篷之间具有第一预设距离，并且与所述主控制器无线连接，各红外线幕墙用于当探测到入侵动物时点亮自身配置的照明灯，控制该照明灯闪烁，并向所述主控制器无线发送第一入侵报警信号；

所述被动式红外探测器，设置于所述帐篷上，用于探测入侵动物，并当探测到入侵动物时向所述主控制器无线发送第二入侵报警信号，其探测范围是半径为第二预设距离的圆周区域，所述第二预设距离小于所述第一预设距离；

所述多个无线接近传感器，均匀设置在所述帐篷上，其与所述主控制器无线连接，用于检测接近所述帐篷的入侵动物，并向所述主控制器无线发送第三入侵报警信号，其感应距离在0.5厘米至10厘米，小于所述第二预设距离；所述接近传感器选自如下中至少一种：电容式接近传感器、电感式接近传感器、光电式接近传感器；所述无线接近传感器支持如下至少一种无线通信组网方式：WiFi、蓝牙、2G、3G、4G、5G、Zigbee，所述无线接近传感器采用内部锂电池供电；

所述无人机，其配置有扬声器、超声波驱赶器、LED脉冲光发射装置和火焰投影装置；所述无人机用于根据所述主控制器的无线控制信号在所述帐篷的周围空域盘旋，控制所述扬声器播放驱离动物的音频，控制所述超声波驱赶器向入侵的动物发出频率为25千赫兹至60千赫兹的超声波，控制所述LED脉冲光发射装置向入侵的动物发射脉冲频率为35至55赫兹的LED脉冲光，以及控制所述火焰投影装置向地面投影出火焰图案；

所述电子篝火设备，设置在所述红外线幕墙和所述帐篷之间，并且处于所述被动式红外探测器的探测范围以内的区域；所述电子篝火设备包括仿真篝火模拟装置，所述电子篝火设备与所述主控制器无线连接，用于当所述被动式红外探测器探测到入侵动物时，根据所述主控制器的控制信号而启动，通过所述仿真篝火模拟装置产生仿真的篝火和播放预存储的模拟柴火燃烧的爆裂声；

所述主控制器，设置于所述帐篷内，分别与所述风力发电机、所述光伏发电设备、所述无人机、所述红外线幕墙、所述被动式红外探测器、所述电子篝火设备、所述无线接近传感器和所述储能电源电连接，用于：当接收到所述红外线幕墙发送的第一入侵报警信号时，控制启动所述无人机起飞并驱离入侵的动物；当接收到所述被动式红外探测器发送的第二入侵报警信号时，控制启动所述电子篝火设备；以及，当接收到所述被动式红外探测器发送的第二入侵报警信号，并且还接收到所述接近传感器发送的第三入侵报警信号时，控制所述帐篷本体中的所述低压脉冲发生器发出低压脉冲，使所述帐篷的本体的最外侧表面带电。

可选地，所述仿真篝火模拟装置包括：

安装座、电机驱动装置、弹性轴、火焰片及发光体、喇叭、存储器、无线收发模块和控制电路板，所述电机驱动装置固定于所述安装座内，所述弹性轴的上端与所述火焰片的下端固定连接，所述火焰片伸出所述安装座外，所述发光体设置于所述安装座内并向所述火焰片的侧面照射光线，所述电机驱动装置的输出端与所述弹性轴的下端连接，所述电机驱动装置驱动所述弹性轴弹性摇摆以使所述火焰片摆动，所述控制电路板设置于所述安装座的下底面且与所述电机驱动装置、所述发光体、所述喇叭和所述存储器连接，所述存储器设置于所述控制电路板上，用于存储模拟的或录制的柴火燃烧的爆裂声；或者，

火焰体，由本体组件、主火焰布和LED灯组构成，所述火焰布和LED灯组设置于本体组件上端，本体组件包括：轴流风机、喇叭、存储器、无线收发模块和控制电路板；所述轴流风机，用于通过LED灯组的照射和轴流风机的供风使火焰布呈篝火的火焰状；所述控制电路板，与所述轴流风机和所述LED灯组电连接，用于控制所述LED灯组、所述轴流风机和所述喇叭；所述无线收发模块，用于与所述主控制器进行无线通信，所述存储器设置于所述控制电路板上，用于存储模拟的或录制的柴火燃烧的爆裂声。

进一步地，所述电子篝火设备还设置有多个行走轮、行走驱动电机、超声波测距传感器和驱兽剂喷射器，所述行走驱动电机驱动所述多个行走轮运动，所述超声波测距传感器用于检测障碍物距离并反馈至所述控制电路板，所述控制电路板无线接收所述主控制器的控制信号，控制所述电子篝火设备在所述帐篷的四周的至少一侧往复移动，并控制所述驱兽剂喷射器周期性地释放驱兽剂。

进一步地，所述清洁能源发电设备还包括：便携式水力发电机，其是依靠水力发电的移动电源，包括主机、驱动轴和涡轮，所述主机中内置有5W发电机和容量为至少5000mAh锂电池，所述主机通过所述驱动轴和所述涡轮连接，当把所述涡轮放在水流中时，水流带动所述涡轮转动，在所述主机中内置的5W发电机便将机械能转化为电能，然后将产生的电储存在所述锂电池中；所述主机上还设置有多个USB充电接口，所述主机通过其中一个USB接口与所述储能电源电连接，为所述主机中的锂电池充电。

进一步地，该系统还包括：设置在所述帐篷内的GPS报警定位模块，其根据所述主控制器的控制指令发射求救信号和所述帐篷所在地的经纬度信息；所述GPS报警定位模块包括GPS定位器、GPS通讯器及发送天线，所述GPS定位器用于通过卫星定位确定帐篷所在地的经纬度信息，所述GPS通讯器及发送天线用于发射求救信号和所述帐篷所在地的经纬度信息。

进一步地，在所述低压脉冲发生器上还设置有控制开关，在所述导电织物层中内置声音采集芯片，其电连接所述控制开关，通过声音控制所述控制开关的开启与关闭；所述声音采集芯片具有自带的存储器，其存储有预先设置的控制口令。

进一步地，该系统还包括无线网关，所述无线网关选自如下中的至少一种：zigbee网关、GPRS网关、3G无线网关、4G无线网关、5G无线网关、蓝牙网关、WiFi无线网关。

较佳地，所述无人机是多旋翼飞行器，每个所述旋翼分别与一驱动电机连接，所述无人机包括控制单元、红外探测及摄像单元、无线通信单元、图像处理单元、电源单元、电动云台和用于避障的超声波传感器，各驱动电机、电源单元、摄像单元、无线通信单元、图像处理单元，超声波传感器均与所述控制单元连接；所述电动云台对所述红外探测及摄像单元进行固定与支撑，并进行360度旋转；所述红外探测及摄像单元在所述电动云台驱动下进行360度扫描摄像监视，当检测到野生动物的红外热辐射时进行拍摄；所述图像处理单元用于对所述红外探测及摄像单元采集的图像进行对比分析以确定被拍摄的对象是否为目标野生动物，所述对比分析的处理包括：通过背景减除法提取被拍摄动物的特征图像，将所述特征图像与预先存储的目标野生动物的图像进行比对，如果特征相似度达到70％，则判定采集的图像中存在目标野生动物，并将所述判定结果发送给无人机的控制单元，由该控制单元将所述目标野生动物的图像传回到所述帐篷内的主控制器。

较佳地，所述主控制器上还集成有所述无人机的遥控器，所述主控制器还用于控制所述无人机预先对距离所述帐篷1公里范围内的区域内进行巡逻预警，探测目标野生动物和/或其栖息地。

较佳地，所述防兽网是经拉丝制造而成的网状织物，其材料包括聚乙烯和抗紫外线的化学助剂。

上述技术方案具有如下有益效果：

本发明的实施例构建了四道预警及防御措施，第一道预警及防御技术措施是控制无人机在距离帐篷1000米左右的或更远的区域内实现巡检，提前发现目标野生动物，第二道预警及防御技术措施是在帐篷周边100米左右构建围绕该帐篷的红外线幕墙系统进行入侵预警和利用无人机进行多种复杂类型的联合驱离作业；第三道预警及防御技术措施是在帐篷周边10米左右的范围内布置被动式红外报警手段，并配合启动电子篝火装置对入侵的野生动物进行进一步的驱离防御作业；第四道预警及防御技术措施是在帐篷本体上设置探测范围是0.01米左右接近传感器和低强度的防御电网罩，以阻止入侵动物进入帐篷内；通过上述四道预警及防御措施层层设防，进行全方位、立体的、远近结合的预警及驱离，以确保在野外特别是无人区的探险人员的野营安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的实施例的基于清洁能源和无人机的户外智能帐篷系统的结构示意图；

图2是本发明的实施例的电子篝火设备的一种结构的示意图；

图3是本发明的实施例的电子篝火设备的另一种结构的示意图；

图4是本发明的实施例的无人机的功能结构的示意图。

附图标号说明：

帐篷10、清洁能源发电设备20、多个红外线幕墙30、被动式红外探测器40、多个无线接近传感器50、无人机60、电子篝火设备70和主控制器80；

安装座71a、电机驱动装置72a、弹性轴73a、火焰片74a、发光体75a、喇叭76a、控制电路板77a、存储器78a、无线收发模块79a、轴流风机72b、火焰布74b。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，本发明的实施例提供一种基于清洁能源和无人机的户外智能帐篷系统，利用本系统可实现在野外露营时对陆地攻击性猛兽的预警与有效防御，这里所述的猛兽例如但不限于野狼群、鬣狗群、野猪、老虎、黑熊、猎豹、狮子等。该智能帐篷系统包括：帐篷10、清洁能源发电设备20、多个红外线幕墙30、被动式红外探测器40、多个无线接近传感器50、无人机60、电子篝火设备70和主控制器80。

所述帐篷10的本体构成四层结构，从外至内依次包括：第一层是导电织物层、第二层是绝缘层、第三层是防水密封层、第四层是防兽网；所述导电织物层包括多个相互连接构成网格的导电电极、低压脉冲发生器和纺织布料，各所述导电电极通过导线与所述低压脉冲发生器相连接，各所述导电电极和所述低压脉冲发生器设置于所述纺织布料上，所述低压脉冲发生器内部设置锂电池，所述低压脉冲发生器与所述主控制器无线连接，用于根据所述主控制器的控制信号来发出或者停止发出低压脉冲。低压脉冲对应的电流可以调整，例如调成较小电流，不会对人体产生危害。低压脉冲发生器内部的锂电池为5V至20V左右的锂电池，该电压等级较低不会伤害人体，也不会对来袭野生动物产生致命危害，仅用于将其击退。通过绝缘层的设置实现电隔离和电绝缘，以确保不会误伤本帐篷系统内的用户。

所述清洁能源发电设备20包括：风力发电机、光伏发电设备和储能电源，用于利用风能和太阳能发电，并将产生的电能存储于所述储能电源中，所述风力发电机通过连接法兰可拆卸地设置于所述帐篷的顶端的法兰连接部，所述光伏发电设备的太阳能电池板的支撑旋转轴与所述风力发电机的塔筒通过轴承相连接，也还可以与风力发电机的机舱相连接。通过连接法兰的方式，使便携式风力发电机与帐篷的连接更加稳固，风力发电机的平衡性更好，能抵御较强的风力，有利于其叶片更好地接收风能，提高风能吸收率，提高发电量，避免发电量损失。通过轴承相连接的方式，可以使该太阳能电池板被控制转动以更好接收阳光。进一步地，还可以设置太阳能追踪器，使得该太阳能电池板一直跟随太阳光，以提高太阳能发电效率。该便携式风力发电的塔筒可以采用伸缩筒设计，以减小长度提高便携性。在该便携式风力发电的塔筒内可以进一步设置变流器，对风力发电机产生的电能进行逆变和整流处理。在该便携式风力发电的塔筒内还可以进一步设置小型的变频器，将该变流器处理后的电流变频成不同电压等级标准的工作电压，以输出给不同的电子终端设备使用。在其他实施例中，法兰连接方式可被替换为吸盘连接方式，即可以在该帐篷本体的顶部区域设置玻璃钢连接部，该便携式风力发电机的塔筒底部设置有真空吸盘，该真空吸盘可牢固吸附在该玻璃钢连接部上，实现可靠连接与固定。在其他实施例中，还可以进一步在该便携式风力发电机的机舱顶部设置无人机的停机位置，或者在该机舱上设置延伸出来的停机板，作为无人机的停泊位。

所述多个红外线幕墙30，围绕在所述帐篷的外围设置，与所述帐篷之间具有第一预设距离，并且与所述主控制器无线连接，各红外线幕墙用于当探测到入侵动物时点亮自身配置的照明灯，控制该照明灯闪烁，并向所述主控制器无线发送第一入侵报警信号。红外线幕墙可实现对立体空间区域的探测，可以抵御雨、雾、霾、强烈气流、强烈阳光、沙尘等恶劣环境，其包括红外光墙柱和红外光栅组合。红外光栅可精确区分每条射束，以便采用多束红外线射束构成多线束的密集防卫，同时还可设定在规定的相邻二光束红外线射束被阻断时产生报警输出。在红外线幕墙配置有无线通信模块，例如ZIGBEE收发模块和天线，还可以在其顶部配置有小型的光伏发电板，以实现电能自供自足，避免接电线的麻烦。

所述被动式红外探测器40，设置于所述帐篷上，用于探测入侵动物，并当探测到入侵动物时向所述主控制器无线发送第二入侵报警信号，其探测范围是半径为第二预设距离的圆周区域，所述第二预设距离小于所述第一预设距离。被动红外探测器是依靠被动的吸收热能动物活动时身体散发出的红外热能进行报警的，也称热释红外探头，其探测器本身是不会发射红外线的，因此更加节省电能。

所述多个无线接近传感器50，均匀设置在所述帐篷上，其与所述主控制器80无线连接，用于检测接近所述帐篷的入侵动物，并向所述主控制器80无线发送第三入侵报警信号，其感应距离在0.5厘米至10厘米，小于所述第二预设距离；所述接近传感器选自如下中至少一种：电容式接近传感器、电感式接近传感器、光电式接近传感器；所述无线接近传感器支持如下至少一种无线通信组网方式：WiFi、蓝牙、2G、3G、4G、5G、Zigbee，所述无线接近传感器采用内部锂电池供电。

所述无人机60，其配置有扬声器、超声波驱赶器、LED脉冲光发射装置和火焰投影装置；所述无人机用于根据所述主控制器的无线控制信号在所述帐篷的周围空域盘旋，控制所述扬声器播放驱离动物的音频，例如可以是高分贝(70分贝以上)的重金属乐，猎犬的叫声，天敌的声音等，控制所述超声波驱赶器向入侵的动物发出频率为25千赫兹至60千赫兹的超声波，这种高频的超声波能影响野猪、黑熊等较大型危险动物的神经系统和心率，控制所述LED脉冲光发射装置向入侵的动物发射脉冲频率为35至55赫兹的LED脉冲光，以及控制所述火焰投影装置向地面投影出火焰图案。通过无人机向地面投影出火焰图案，可使得该火焰图案跟随无人机而动态移动，形成向入侵动物移动的虚拟火焰，使入侵的野生动物产生火苗即将燃烧到自己的错觉，从而更好地驱离入侵动物。在其他实施例中，该无人机60有人工手动控制模式，即可通过用户在主控制器80的触摸屏面板或遥控器上对无人机60进行飞行控制，例如调整其飞行高度、飞行姿态、飞行轨迹/路线，以控制安全飞行高度防止无人机被野兽击落，以及有针对性地在目标区域对野生猛兽实施驱离，提高驱离效率和节能。在一些实施例中，上述多种驱离手段可同时执行，或者有选择性地实施，或者交替实施，或者随机实施，不断变换组合方式，以进一步防止来袭的野外动物适应上述驱离手段。

所述电子篝火设备70，设置在所述红外线幕墙和所述帐篷之间，并且处于所述被动式红外探测器的探测范围以内的区域；所述电子篝火设备包括仿真篝火模拟装置，所述电子篝火设备与所述主控制器无线连接，用于当所述被动式红外探测器探测到入侵动物时，根据所述主控制器的控制信号而启动，通过所述仿真篝火模拟装置产生仿真的篝火和播放预存储的模拟柴火燃烧的爆裂声。本实施例通过电子篝火设备来制造虚拟的、逼真的巨型篝火，使得入侵的野生动物不敢靠近帐篷。模拟出的巨型篝火的火焰高度可控制在10-20米的高度，以对入侵的野生动物形成较强的心理震慑，同时满足防火安全要求，避免引发火灾。

所述主控制器80，设置于所述帐篷内，分别与所述便携式风力发电机、所述光伏发电设备、所述无人机、所述红外线幕墙、所述被动式红外探测器、所述电子篝火设备、所述无线接近传感器和所述储能电源电连接，用于：当接收到所述红外线幕墙发送的第一入侵报警信号时，控制启动所述无人机起飞并驱离入侵的动物；当接收到所述被动式红外探测器发送的第二入侵报警信号时，控制启动所述电子篝火设备；以及，当接收到所述被动式红外探测器发送的第二入侵报警信号，并且还接收到所述接近传感器发送的第三入侵报警信号时，控制所述帐篷本体中的所述低压脉冲发生器发出低压脉冲，使所述帐篷的本体的最外侧表面带电。

根据本发明的示例性实施例，该仿真篝火模拟装置70可以包括如下两种结构中的至少一种：

参阅图2，第一种实施方式，该仿真篝火模拟装置包括安装座71a、电机驱动装置72a、弹性轴73a、火焰片74a及发光体75a、喇叭76a、存储器78a、无线收发模块79a和控制电路板77a，所述电机驱动装置72a固定于所述安装座71a内，所述弹性轴73a的上端与所述火焰片74a的下端固定连接，所述火焰片74a伸出所述安装座71a外，所述发光体75a设置于所述安装座71a内并向所述火焰片74a的侧面照射光线，所述电机驱动装置72a的输出端与所述弹性轴73a的下端连接，所述电机驱动装置72a驱动所述弹性轴73a弹性摇摆以使所述火焰片74a摆动，所述控制电路板77a设置于所述安装座71a的下底面且与所述电机驱动装置72a、所述发光体75a、所述喇叭76a和所述存储器78a连接，所述存储器78a设置于所述控制电路板77a上，用于存储模拟的或录制的柴火燃烧的爆裂声。

参阅图3，第二种实施方式，该仿真篝火模拟装置包括火焰体，由本体组件、主火焰布74b和LED灯组75a构成，所述火焰布74b和LED灯组75a设置于本体组件上端，本体组件包括：轴流风机72b、喇叭76a、存储器78a、无线收发模块79a和控制电路板77a；所述仿真篝火模拟装置用于通过LED灯组25a的照射和轴流风机72b的供风使火焰布呈篝火的火焰状；控制电路板77a，与所述轴流风机72b和所述LED灯组75a电连接，用于控制所述LED灯组75a、所述轴流风机72b和所述喇叭76a；所述无线收发模块79a，用于与所述主控制器进行无线通信，所述存储器78a设置于所述控制电路板77a上，用于存储模拟的或录制的柴火燃烧的爆裂声。

根据本发明的示例性实施例所述电子篝火设备还可以进一步设置有多个行走轮、行走驱动电机、超声波测距传感器和驱兽剂喷射器，所述行走驱动电机驱动所述多个行走轮运动，所述超声波测距传感器用于检测障碍物距离并反馈至所述控制电路板，所述控制电路板无线接收所述主控制器的控制信号，控制所述电子篝火设备在所述帐篷的四周的至少一侧往复移动，并控制所述驱兽剂喷射器周期性地释放驱兽剂。通过设计可移动的巨型仿真电子篝火可以在本帐篷周围构建一道巨型火墙，阻吓入侵的野生动物靠近。

根据本发明的示例性实施例，所述清洁能源发电设备还可以进一步包括：便携式水力发电机，其是依靠水力发电的移动电源，包括主机、驱动轴和涡轮，所述主机中内置有5W发电机和容量为至少5000mAh锂电池(可充电电池)，所述主机通过所述驱动轴和所述涡轮连接，当把所述涡轮放在水流中时，水流带动所述涡轮的叶片转动，在所述主机中内置的例如5W发电机便将机械能(水流的动能)转化为电能，然后将产生的电储存在所述锂电池中；所述主机上还设置有多个USB充电接口，所述主机通过其中一个USB接口与所述储能电源电连接，为所述主机中的锂电池充电。通过给便携式水力发电机配置多个USB充电接口，可以同时为多台用电设备充电。在该便携式水力发电机的主机中还可以进一步配备嵌入式的变速传动装置，用来进行电力转换计算、操控涡轮设备的转动速度以及远程监控、紧急制动等操作。驱动轴可以是刚性的或柔性材料的驱动轴，刚性的驱动轴可以采用可伸缩设计以减小体积便于携带，柔性材料的驱动轴便于收卷放入该主机中。

根据本发明的示例性实施例，该基于清洁能源和无人机的用于防野兽侵袭的智能帐篷系统还可以包括：设置在所述帐篷内的GPS报警定位模块，其根据所述主控制器的控制指令发射求救信号和所述帐篷所在地的经纬度信息；所述GPS报警定位模块包括GPS定位器、GPS通讯器及发送天线，所述GPS定位器用于通过卫星定位确定帐篷所在地的经纬度信息，所述GPS通讯器及发送天线用于发射求救信号和所述帐篷所在地的经纬度信息。通过配置GPS报警定位模块，有利于搜救定位，及时获得救助。

根据本发明的示例性实施例，在所述低压脉冲发生器上还可进一步设置有控制开关，在所述导电织物层中内置声音采集芯片，其电连接所述控制开关，通过声音控制所述控制开关的开启与关闭；所述声音采集芯片具有自带的存储器，其存储有预先设置的控制口令。通过设计声控开关，在紧急情况下，或者主控制器失效时，提供多重保险机制可以确保能够方便快速地启动该低压脉冲发生器，使帐篷外表面通电以对来袭的攻击性野生动物进行防御，保障帐篷内人员生命安全。该控制开关也可以为物理按键，通过手动操作进行控制。

根据本发明的示例性实施例，该基于清洁能源和无人机的用于防野兽侵袭的智能帐篷系统还可以包括无线网关，所述无线网关选自如下中的至少一种：zigbee网关、GPRS网关、3G无线网关、4G无线网关、5G无线网关、蓝牙网关、WiFi无线网关。

参阅图4，根据本发明的示例性实施例，所述无人机是多旋翼飞行器，每个所述旋翼分别与一驱动电机连接，所述无人机包括控制单元、红外探测及摄像单元、无线通信单元、图像处理单元、电源单元、电动云台和用于避障的超声波传感器，各驱动电机、电源单元、摄像单元、无线通信单元、图像处理单元，超声波传感器均与所述控制单元连接；该无人机可进一步包括GPS定位系统，用于确定其当前所处的位置信息；所述电动云台对所述红外探测及摄像单元进行固定与支撑，并进行360度旋转；所述红外探测及摄像单元在所述电动云台驱动下进行360度扫描摄像监视，当检测到野生动物的红外热辐射时进行拍摄；所述图像处理单元用于对所述红外探测及摄像单元采集的图像进行对比分析以确定被拍摄的对象是否为目标野生动物，所述对比分析的处理包括：通过背景减除法提取被拍摄动物的特征图像，将所述特征图像与预先存储的目标野生动物的图像进行比对，如果特征相似度达到70％，则判定采集的图像中存在目标野生动物，并将所述判定结果发送给无人机的控制单元，由该控制单元将所述目标野生动物的图像传回到所述帐篷内的主控制器。本实施例中通过背景减除法提取被拍摄动物的特征图像，不限于背景减除法。运动目标检测是指在序列图像中检测出变化区域并将运动目标从背景图像中提取出来。运动目标检测算法有帧差法、光流法、背景减除法等。背景减除法是一种有效的运动对象检测算法，基本思想是利用背景的参数模型来近似背景图像的像素值，将当前帧与背景图像进行差分比较实现对运动区域的检测，其中区别较大的像素区域被认为是运动区域，而区别较小的像素区域被认为是背景区域。目前已有许多背景建模算法，可以概括为非回归递推和回归递推两类。非回归背景建模算法是动态的利用从某一时刻开始到当前一段时间内存储的新近观测数据作为样本来进行背景建模。非回归背景建模方法有最简单的帧间差分、中值滤波方法、Toyama等利用缓存的样本像素来估计背景模型。

根据本发明的示例性实施例，所述主控制器上还集成有所述无人机的遥控器，所述主控制器还用于控制所述无人机预先对距离所述帐篷1公里范围内的区域内进行巡逻预警，探测目标野生动物和/或其栖息地。通过该方法可以利用无人机预先进行远距离侦察，对可能出现的目标野生动物及其栖息地进行掌握，把预警范围扩大到帐篷系统1公里左右的范围内，相比于现有技术中的预警范围仅为数十米远的常规预警技术手段，预警范围与区域明显增大，人员安全性更有利于得到保障。

根据本发明的示例性实施例，所述防兽网是经拉丝制造而成的网状织物，其材料包括聚乙烯和抗紫外线的化学助剂。

本发明的实施例构建了四道预警及防御措施，第一道预警及防御技术措施是控制无人机在距离帐篷1000米左右的或更远的区域内实现巡检，提前发现目标野生动物，第二道预警及防御技术措施是在帐篷周边100米左右构建围绕该帐篷的红外线幕墙系统进行入侵预警和利用无人机进行多种复杂类型的联合驱离作业；第三道预警及防御技术措施是在帐篷周边10米左右的范围内布置被动式红外报警手段，并配合启动电子篝火装置对入侵的野生动物进行进一步的驱离防御作业；第四道预警及防御技术措施是在帐篷本体上设置探测范围是0.01米左右接近传感器和低强度的防御电网罩，以阻止入侵动物进入帐篷内；通过上述四道预警及防御措施层层设防，进行全方位、立体的、远近结合的预警及驱离，以确保在野外特别是无人区的探险人员的野营安全。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于清洁能源和无人机的户外智能帐篷系统，其特征在于，包括：帐篷、清洁能源发电设备、多个红外线幕墙、被动式红外探测器、多个无线接近传感器、无人机、电子篝火设备和主控制器；

所述帐篷的本体构成四层结构，从外至内依次包括：第一层是导电织物层、第二层是绝缘层、第三层是防水密封层、第四层是防兽网；所述导电织物层包括多个相互连接构成网格的导电电极、低压脉冲发生器和纺织布料，各所述导电电极通过导线与所述低压脉冲发生器相连接，各所述导电电极和所述低压脉冲发生器设置于所述纺织布料上，所述低压脉冲发生器内部设置锂电池，所述低压脉冲发生器与所述主控制器无线连接，用于根据所述主控制器的控制信号来发出或者停止发出低压脉冲；

所述清洁能源发电设备包括：风力发电机、光伏发电设备和储能电源，用于利用风能和太阳能发电，并将产生的电能存储于所述储能电源中，所述风力发电机通过连接法兰可拆卸地设置于所述帐篷的顶端的法兰连接部，所述光伏发电设备的太阳能电池板的支撑旋转轴与所述风力发电机的塔筒通过轴承相连接；

所述多个红外线幕墙，围绕在所述帐篷的外围设置，与所述帐篷之间具有第一预设距离，并且与所述主控制器无线连接，各红外线幕墙用于当探测到入侵动物时点亮自身配置的照明灯，控制该照明灯闪烁，并向所述主控制器无线发送第一入侵报警信号；

所述被动式红外探测器，设置于所述帐篷上，用于探测入侵动物，并当探测到入侵动物时向所述主控制器无线发送第二入侵报警信号，其探测范围是半径为第二预设距离的圆周区域，所述第二预设距离小于所述第一预设距离；

所述多个无线接近传感器，均匀设置在所述帐篷上，其与所述主控制器无线连接，用于检测接近所述帐篷的入侵动物，并向所述主控制器无线发送第三入侵报警信号，其感应距离在0.5厘米至10厘米，小于所述第二预设距离；所述接近传感器选自如下中至少一种：电容式接近传感器、电感式接近传感器、光电式接近传感器；所述无线接近传感器支持如下至少一种无线通信组网方式：WiFi、蓝牙、2G、3G、4G、5G、Zigbee，所述无线接近传感器采用内部锂电池供电；

所述无人机，其配置有扬声器、超声波驱赶器、LED脉冲光发射装置和火焰投影装置；所述无人机用于根据所述主控制器的无线控制信号在所述帐篷的周围空域盘旋，控制所述扬声器播放驱离动物的音频，控制所述超声波驱赶器向入侵的动物发出频率为25千赫兹至60千赫兹的超声波，控制所述LED脉冲光发射装置向入侵的动物发射脉冲频率为35至55赫兹的LED脉冲光，以及控制所述火焰投影装置向地面投影出火焰图案；

所述电子篝火设备，设置在所述红外线幕墙和所述帐篷之间，并且处于所述被动式红外探测器的探测范围以内的区域；所述电子篝火设备包括仿真篝火模拟装置，所述电子篝火设备与所述主控制器无线连接，用于当所述被动式红外探测器探测到入侵动物时，根据所述主控制器的控制信号而启动，通过所述仿真篝火模拟装置产生仿真的篝火和播放预存储的模拟柴火燃烧的爆裂声；

所述主控制器，设置于所述帐篷内，分别与所述风力发电机、所述光伏发电设备、所述无人机、所述红外线幕墙、所述被动式红外探测器、所述电子篝火设备、所述无线接近传感器和所述储能电源电连接，用于：当接收到所述红外线幕墙发送的第一入侵报警信号时，控制启动所述无人机起飞并驱离入侵的动物；当接收到所述被动式红外探测器发送的第二入侵报警信号时，控制启动所述电子篝火设备；以及，当接收到所述被动式红外探测器发送的第二入侵报警信号，并且还接收到所述接近传感器发送的第三入侵报警信号时，控制所述帐篷本体中的所述低压脉冲发生器发出低压脉冲，使所述帐篷的本体的最外侧表面带电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仿真篝火模拟装置包括：

安装座、电机驱动装置、弹性轴、火焰片及发光体、喇叭、存储器、无线收发模块和控制电路板，所述电机驱动装置固定于所述安装座内，所述弹性轴的上端与所述火焰片的下端固定连接，所述火焰片伸出所述安装座外，所述发光体设置于所述安装座内并向所述火焰片的侧面照射光线，所述电机驱动装置的输出端与所述弹性轴的下端连接，所述电机驱动装置驱动所述弹性轴弹性摇摆以使所述火焰片摆动，所述控制电路板设置于所述安装座的下底面且与所述电机驱动装置、所述发光体、所述喇叭和所述存储器连接，所述存储器设置于所述控制电路板上，用于存储模拟的或录制的柴火燃烧的爆裂声；或者，

火焰体，由本体组件、火焰布和LED灯组构成，所述火焰布和LED灯组设置于本体组件上端，本体组件包括：轴流风机、喇叭、存储器、无线收发模块和控制电路板；所述轴流风机，用于通过LED灯组的照射和轴流风机的供风使火焰布呈篝火的火焰状；所述控制电路板，与所述轴流风机和所述LED灯组电连接，用于控制所述LED灯组、所述轴流风机和所述喇叭；所述无线收发模块，用于与所述主控制器进行无线通信，所述存储器设置于所述控制电路板上，用于存储模拟的或录制的柴火燃烧的爆裂声。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电子篝火设备还设置有多个行走轮、行走驱动电机、超声波测距传感器和驱兽剂喷射器，所述行走驱动电机驱动所述多个行走轮运动，所述超声波测距传感器用于检测障碍物距离并反馈至所述控制电路板，所述控制电路板无线接收所述主控制器的控制信号，控制所述电子篝火设备在所述帐篷的四周的至少一侧往复移动，并控制所述驱兽剂喷射器周期性地释放驱兽剂。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述清洁能源发电设备还包括：便携式水力发电机，其是依靠水力发电的移动电源，包括主机、驱动轴和涡轮，所述主机中内置有5W发电机和容量为至少5000mAh锂电池，所述主机通过所述驱动轴和所述涡轮连接，当把所述涡轮放在水流中时，水流带动所述涡轮转动，在所述主机中内置的5W发电机便将机械能转化为电能，然后将产生的电储存在所述锂电池中；所述主机上还设置有多个USB充电接口，所述主机通过其中一个USB接口与所述储能电源电连接，为所述主机中的锂电池充电。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：设置在所述帐篷内的GPS报警定位模块，其根据所述主控制器的控制指令发射求救信号和所述帐篷所在地的经纬度信息；所述GPS报警定位模块包括GPS定位器、GPS通讯器及发送天线，所述GPS定位器用于通过卫星定位确定帐篷所在地的经纬度信息，所述GPS通讯器及发送天线用于发射求救信号和所述帐篷所在地的经纬度信息。

6.根据权利要求5中任一项所述的系统，其特征在于，在所述低压脉冲发生器上还设置有控制开关，在所述导电织物层中内置声音采集芯片，其电连接所述控制开关，通过声音控制所述控制开关的开启与关闭；所述声音采集芯片具有自带的存储器，其存储有预先设置的控制口令。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，还包括无线网关，所述无线网关选自如下中的至少一种：zigbee网关、GPRS网关、3G无线网关、4G无线网关、5G无线网关、蓝牙网关、WiFi无线网关。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述无人机是多旋翼飞行器，每个所述旋翼分别与一驱动电机连接，所述无人机包括控制单元、红外探测及摄像单元、无线通信单元、图像处理单元、电源单元、电动云台和用于避障的超声波传感器，各驱动电机、电源单元、摄像单元、无线通信单元、图像处理单元，超声波传感器均与所述控制单元连接；所述电动云台对所述红外探测及摄像单元进行固定与支撑，并进行360度旋转；所述红外探测及摄像单元在所述电动云台驱动下进行360度扫描摄像监视，当检测到野生动物的红外热辐射时进行拍摄；所述图像处理单元用于对所述红外探测及摄像单元采集的图像进行对比分析以确定被拍摄的对象是否为目标野生动物，所述对比分析的处理包括：通过背景减除法提取被拍摄动物的特征图像，将所述特征图像与预先存储的目标野生动物的图像进行比对，如果特征相似度达到70％，则判定采集的图像中存在目标野生动物，并将所述判定结果发送给无人机的控制单元，由该控制单元将所述目标野生动物的图像传回到所述帐篷内的主控制器。

9.根据权利要求8中任一项所述的系统，其特征在于，所述主控制器上还集成有所述无人机的遥控器，所述主控制器还用于控制所述无人机预先对距离所述帐篷1公里范围内的区域内进行巡逻预警，探测目标野生动物和/或其栖息地。

10.根据权利要求9中任一项所述的系统，其特征在于，所述防兽网是经拉丝制造而成的网状织物，其材料包括聚乙烯和抗紫外线的化学助剂。