CN110196453A - 一种应用于常无人平台的异物监测报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于常无人平台的异物监测报警系统，包括重力感应器、高分贝蜂鸣器、继电器、单片机、蓝牙适配器、高频载波通信模块、区域总服务器；其中，高频载波通信模块包括阻波器、结合电容器、连接滤波器、高频收/发信机；所述阻波器安装于选定区域电力线两端；所述单片机、蓝牙适配器、继电器放置于无线充电平台内部；所述无线充电平台的上表面放置重力感应器，侧面放置高分贝蜂鸣器。本发明通过高频载波通信模块使用高频载波技术建立无线充电平台之间的信息共享，使用重力感应器实时监测无线充电平台情况，使用单片机进行逻辑处理确定相应方案，实现了对无线充电平台的异物监测、驱赶以及报警。

Description

一种应用于常无人平台的异物监测报警系统

技术领域

本发明涉及在线监测领域，具体涉及一种应用于常无人平台的异物监测报警系统。

背景技术

近年来无人机巡检、机器人巡检等技术由于其可靠性高、人力成本低、可全天候等特点在电网巡线、天然气巡检等方面得到了广泛的应用。而由于无人机、机器人等工具的续航能力差，人工换电麻烦，设立无线充电平台让设备自行充电的方式得到了发展，而在户外的场合如天然气管道的巡检系统中，无线充电平台可能会受到落枝落叶、鸟兽栖居的影响而无法使用。

发明内容

本发明的主要目的是为了解决户外无线充电平台受到外物影响的问题，提供一种应用于常无人平台的异物监测报警系统。

本发明的第二目的在于建立多个无线充电平台的信息共享通道，使得在某些无线充电平台无法使用时仍然可以有效调度巡检机器进行充电。

本发明的目的可以通过以下技术方案达到：

一种应用于常无人平台的异物监测报警系统，包括重力感应器、高分贝蜂鸣器、继电器、单片机、蓝牙适配器、高频载波通信模块、区域总服务器；

所述区域总服务器内安装有高频收发/信机，该高频收/发信机依次经过高频载波通信模块中的结合电容器、连接滤波器而后与电力线相连；

其中，高频载波通信模块包括阻波器、结合电容器、连接滤波器、高频收/发信机；

进一步的，所述阻波器安装于选定区域电力线两端；

进一步的，所述选定区域包括n个充电平台，区域内具体充电平台数量根据实际运行情况人为选定；

进一步的，每一个无线充电平台，即常无人平台内部的单片机依次经过高频载波通信模块中的高频收/发信机、结合电容器、连接滤波器而后与电力线相连，高频收/发信机、结合电容器、连接滤波器、电力线间皆通过高频电缆相连；另，若选定区域内有n个无线充电平台，则有n个重力感应器、n个高分贝蜂鸣器、n个继电器、n个单片机、n个蓝牙适配器、n+1 个结合电容器、n+1个连接滤波器、n+1个高频收/发信机和1个区域总服务器、2个阻波器。

进一步的，所述高频载波通信模块中的高频收/发信机与无线充电平台内部的单片机连接，单片机分别与重力感应器、蓝牙适配器、继电器通过杜邦线相连，继电器与高分贝蜂鸣器、电源相连，控制高分贝蜂鸣器是否工作；所述重力感应器放置于无线充电平台的上表面，所述高分贝蜂鸣器放置于无线充电平台侧面，所述单片机、蓝牙适配器、继电器放置于无线充电平台内部；重力感应器用于感应是否有物体在无线充电平台上，蓝牙适配器用于判断是否无人机落于平台，高分贝蜂鸣器用于驱赶鸟兽等活物；

优选的，在高频载波通信模块中，所述高频收/发信机的高频载波的频率选择30-500kHz；

优选的，阻波器为并联谐振的LC电路，其谐振频率为载波频率，用以阻断载波向外传播，且在工频下电感的阻抗小于设定值，即：

式中，f为载波频率，L、C为谐振电路电感、电容参数，X_lim为工频下允许的最大阻抗；

优选的，结合电容器容量选取小于设定值，在工频下阻抗大于设定值，用以阻断工频信号传播，即：

式中，C₁为结合电容器容量，X′_lim为工频下最小允许阻抗；

优选的，连接滤波器选用在载波频率下与结合电容器构成串联谐振的电感，电感值用以下式子进行确定：

式中，L₁为连接滤波器电感值；

进一步的，异物检测报警系统的处理逻辑如下：

begin：

i＝1

while(weight＞weight_set&by＝0&i＜5)

{ring the bell；

delay 5s；

stop ringing

delay 5s；

i＝i+1；

continue；}

if(i≥5&weight＞weight_set&bt＝0)

{send message；

wait for the response；}

else return begin；

(4)

其中，bt为蓝牙信号，取值为0代表未匹配。

当重力感应器测量到在无线充电平台上的物体质量大于设定值，而无人机又未降落于此时，可判定为“有异物”，而后将会在异物持续停留在平台上的情况下启动高分贝蜂鸣器，高分贝蜂鸣器每次响铃时间为5秒，若异物为活物如鸟兽等将会被驱赶，高分贝蜂鸣器停止响铃5秒后若重力感应器测量到在无线充电平台上的物体质量仍然大于设定值，则继续响铃，若是高分贝蜂鸣器启动4次后异物仍在，即认为异物为死物，则将“此充电平台有异物”的信息通过高频收/发信机经载波通道，即电力线发送给区域总服务器进行处理，区域总服务器根据此信息派遣巡检机器检查无线充电平台信息从而判断无线充电平台是可以继续使用还是说需要暂时停机在缺少此无线充电平台的情况下重新调度巡检机器充电方案。

本发明通过高频载波通信模块使用高频载波技术即阻断高频载波传播到区域外、阻止工频电流流到高频收/发信机，以选定区域内的电力线作为信息通道，建立无线充电平台之间的信息共享，使用重力感应器实时监测无线充电平台情况，使用单片机进行逻辑处理确定相应方案，实现了对无线充电平台的异物监测、驱赶以及报警。

附图说明

图1为本发明所述载波部分与区域总服务器接线图；

图2位本发明所述无线充电平台处以单片机为核心的元件接线图；

图中，阻波器1；结合电容器2；连接滤波器3；高频发/发信机4；区域总服务器5；电力线6；重力感应器7；高分贝蜂鸣器8；继电器9；单片机10；蓝牙适配器11；无线充电平台12；无人机13；220V交流电源14。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

实施例：

本实施例公开了一种应用于常无人平台的异物监测报警系统，如图1-图2所示，包括阻波器1、结合电容器2、连接滤波器3、高频发/发信机4、区域总服务器5、电力线6、重力感应器7、高分贝蜂鸣器8、继电器9、单片机10、蓝牙适配器11；

如图1、图2所示，高频载波通信模块包括阻波器1、结合电容器2、连接滤波器3、高频收/发信机4；

所述区域总服务器5内安装有高频收发/信机4，该高频收/发信机4依次经过高频载波通信模块中的结合电容器2、连接滤波器3而后与电力线6相连；

进一步的，所述阻波器1安装于选定区域电力线6两端；

进一步的，所述选定区域包括n个无线充电平台12，区域内具体无线充电平台12数量根据实际运行情况人为选定；

进一步的，每一个无线充电平台12，即常无人平台内部的单片机10依次经过高频收/发信机4、结合电容器2、连接滤波器3而后与电力线6相连，高频收/发信机4、结合电容器2、连接滤波器3、电力线6间皆通过高频电缆相连；

进一步的，所述高频收/发信机4与单片机10连接，单片机10分别与重力感应器7、蓝牙适配器11、继电器9通过杜邦线相连，继电器9与高分贝蜂鸣器8、220V交流电源14相连，控制高分贝蜂鸣器8是否工作；所述区域总服务器5安装有高频收/发信机4；所述重力感应器7放置于无线充电平台12的上表面，所述高分贝蜂鸣器8放置于无线充电平台12侧面，所述单片机10、蓝牙适配器11、继电器9放置于无线充电平台12内部；重力感应器7 用于感应是否有物体在无线充电平台12上，蓝牙适配器11用于判断是否无人机13落于平台，高分贝蜂鸣器8用于驱赶鸟兽等活物；

选取载波频率为200kHz，选取W_weight＝30g，令X_lim＝0.02Ω，根据式(1)可取 L＝10μH,C＝63.3nF。

令X′_lim＝100kΩ，根据式(2)可取C₁＝50nF，根据式(3)计算得L₁＝39.79μH。

进一步的，异物检测报警系统的处理逻辑如下：

begin：

i＝1

while(weight＞weight_set&by＝0&i＜5)

{ring the bell；

delay 5s；

stop ringing

delay 5s；

i＝d+1；

continue；}

if(i≥5&weight＞weight_set&bt＝0)

{send message；

wait for the response；}

else return begin；

其中，bt为蓝牙信号，取值为0代表未匹配。

当重力感应器7测量到在无线充电平台12上的物体质量大于设定值，而无人机13又未降落于此时，可判定为“有异物”，而后将会在异物持续停留在无线充电平台12上的情况下启动高分贝蜂鸣器8，高分贝蜂鸣器8每次响铃时间为5秒，若异物为活物如鸟兽等将会被驱赶，高分贝蜂鸣器8停止响铃5秒后若重力感应器7测量到在无线充电平台12上的物体质量仍然大于设定值，则继续响铃，若是高分贝蜂鸣器8启动4次后异物仍在，即认为异物为死物，则将“此充电平台有异物”的信息通过高频收/发信机4经载波通道，即电力线6发送给区域总服务器5进行处理，区域总服务器5根据此信息派遣巡检机器，即无人机13检查无线充电平台12信息从而判断无线充电平台12是可以继续使用还是说需要暂时停机在缺少此无线充电平台12的情况下重新调度巡检机器充电方案。

本发明通过高频载波通信模块使用高频载波技术即阻断高频载波传播到区域外、阻止工频电流流到高频收/发信机4，以选定区域内的电力线6作为信息通道，建立无线充电平台之间的信息共享，使用重力感应器7实时监测无线充电平台情况，使用单片机10进行逻辑处理确定相应方案，实现了对无线充电平台12的异物监测、驱赶以及报警。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种应用于常无人平台的异物监测报警系统，其特征在于：包括重力感应器、高分贝蜂鸣器、继电器、单片机、蓝牙适配器、高频载波通信模块、区域总服务器；

所述区域总服务器内安装有高频收发/信机，该高频收/发信机依次经过高频载波通信模块中的结合电容器、连接滤波器而后与电力线相连；

其中，高频载波通信模块包括阻波器、结合电容器、连接滤波器、高频收/发信机；所述阻波器安装于选定区域电力线两端，每一个无线充电平台即常无人平台内部的单片机依次经过高频载波通信模块中的高频收/发信机、结合电容器、连接滤波器而后与电力线相连，高频收/发信机、结合电容器、连接滤波器、电力线间皆通过高频电缆相连；

另，若选定区域内有n个无线充电平台，则有n个重力感应器、n个高分贝蜂鸣器、n个继电器、n个单片机、n个蓝牙适配器、n+1个结合电容器、n+1个连接滤波器、n+1个高频收/发信机和1个区域总服务器、2个阻波器；

所述高频载波通信模块中的高频收/发信机与无线充电平台内部的单片机连接；所述单片机分别与重力感应器、蓝牙适配器、继电器通过杜邦线相连，继电器与高分贝蜂鸣器、电源相连，控制高分贝蜂鸣器是否工作；所述重力感应器放置于无线充电平台的上表面，所述高分贝蜂鸣器放置于无线充电平台侧面，所述单片机、蓝牙适配器、继电器放置于无线充电平台内部。

2.根据权利要求1所述的一种应用于常无人平台的异物监测报警系统，其特征在于，所述重力感应器用于感应是否有物体在无线充电平台上，实时监测无线充电平台情况；所述蓝牙适配器用于判断是否无人机落于平台；所述高分贝蜂鸣器用于驱赶鸟兽等活物；所述高频载波通信模块使用高频载波技术，即阻断高频载波传播到区域外、阻止工频电流流到高频收/发信机，以选定区域内的电力线作为信息通道，建立无线充电平台之间的信息共享。

3.根据权利要求1所述的一种应用于常无人平台的异物监测报警系统，其特征在于，在高频载波通信模块中，所述高频收/发信机的高频载波的频率选择30-500kHz。

4.根据权利要求1所述的一种应用于常无人平台的异物监测报警系统，其特征在于，所述阻波器为并联谐振的LC电路，其谐振频率为载波频率，用以阻断高频载波传播到区域外，且在工频下电感的阻抗应小于设定值，即：

式中，f为载波频率，L、C为谐振电路电感、电容参数，X_lim为工频下允许的最大阻抗。

5.根据权利要求1所述的一种应用于常无人平台的异物监测报警系统，其特征在于，所述结合电容器容量选取应小于设定值，在工频下阻抗应大于设定值，用以阻止工频电流流到高频收/发信机，即：

式中，C₁为结合电容器容量，X′_lim为工频下最小允许阻抗。

6.根据权利要求1所述的一种应用于常无人平台的异物监测报警系统，其特征在于，所述连接滤波器选用在载波频率下与结合电容器构成串联谐振的电感，电感值用以下式子进行确定：

式中，L₁为连接滤波器电感值。

7.根据权利要求4所述的一种应用于常无人平台的异物监测报警系统，其特征在于：异物检测报警系统的处理逻辑为：

当重力感应器测量到在无线充电平台上的物体质量大于设定值，而无人机又未降落于此时，可判定为“有异物”，而后将会在异物持续停留在平台上的情况下启动高分贝蜂鸣器，高分贝蜂鸣器每次响铃时间为5秒，若异物为活物如鸟兽等将会被驱赶，高分贝蜂鸣器停止响铃5秒后若重力感应器测量到在无线充电平台上的物体质量仍然大于设定值，则继续响铃，若是高分贝蜂鸣器启动4次后异物仍在，即认为异物为死物，则将“此充电平台有异物”的信息通过高频收/发信机经载波通道，即电力线发送给区域总服务器进行处理，区域总服务器根据此信息派遣巡检机器检查无线充电平台信息从而判断无线充电平台是可以继续使用还是说需要暂时停机在缺少此无线充电平台的情况下重新调度巡检机器充电方案。