CN112179401A - 一种海洋港口安全无人机检测系统 - Google Patents

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郭舒璐
孙立晶
田丙奇
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Abstract

本发明公开了一种海洋港口安全无人机检测系统，包括设置在海洋港口的起落架、显示屏、警报器、无人机和上位机；无人机与上位机信号连接，无人机包括LTE通讯模块、UWB定位模块B和检测单元；上位机包括中央处理模块、状态分析模块、预警模块、安全评定模块、UWB定位模块A和信号收发器。通过设置无人机对海洋港口环境进行环境检测，并将检测到的数据信号通过LTE通讯模块发送给上位机，上位机内的状态分析模块对当前海洋港口的状态进行分析，并将分析后的数据信号发送至安全评定模块，安全评定模块对当前海洋港口环境状态安全等级进行评定，提前对工作人员进行示警，避免机械设备受损，保护人身和生产安全。

Description

一种海洋港口安全无人机检测系统
技术领域
本发明涉及港口安全检测技术领域，具体为一种海洋港口安全无人机检测系统。
背景技术
海洋(SEA)，地理名词，是地球上最广阔的水体的总称。地球表面被各大陆地分隔为彼此相通的广大水域称为海洋，海洋的中心部分称作洋，边缘部分称作海，彼此沟通组成统一的水体。
港口是位于海、江、河、湖、水库沿岸，具有水陆联运设备以及条件以供船舶安全进出和停泊的运输枢纽。港口是水陆交通的集结点和枢纽处，是工农业产品和外贸进出口物资的集散地，也是船舶停泊、装卸货物、上下旅客、补充给养的场所。沿海港口建设重点围绕煤炭、集装箱、进口铁矿石、粮食、陆岛滚装、深水出海航道等运输系统进行，特别加强了集装箱运输系统的建设。
引发海洋灾害的原因主要有大气的强烈扰动，如热带气旋、温带气旋等；海洋水体本身的扰动或状态骤变；海底地震、火山爆发及其伴生之海底滑坡、地裂缝等。海洋自然灾害不仅威胁海上及海岸，有些还危及自岸向陆广大纵深地区的城乡经济和人民生命财产的安全。上述海洋灾害还会在受灾地区引起许多次生灾害和衍生灾害。如：风暴潮、风暴巨浪引起海岸侵蚀、土地盐碱化；海洋污染引起生物毒素灾害，再引起人畜中毒等。
近年来我国海洋港口的安全生产情况有所改善，港口的安全管理措施取得了预期的好效果，发生港口重大事故出现工伤的数量大幅减小。海洋港口由于临近海洋的原因，海洋上经常发生的海啸、台风、风暴等自然灾害易威胁港口的正常工作，在港口机械化、自动化的形势下，需要高技能的操作人员来控制机械设备。由于机械设备容易受到风暴、台风、雷电等自然条件的破坏，在没有提前预警的情况下，机器设备受损，资源遭受浪费，还会间接影响到港口工作人员的人身安全和生产安全。为此，现有技术需要一种海洋港口安全无人机检测系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海洋港口安全无人机检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种海洋港口安全无人机检测系统，包括设置在海洋港口的起落架、显示屏、警报器、无人机和上位机，所述无人机与上位机信号连接，所述无人机包括LTE通讯模块、UWB定位模块B和检测单元，所述上位机包括中央处理模块、状态分析模块、预警模块、安全评定模块、UWB定位模块A和信号收发器，所述检测单元连接LTE通讯模块，所述中央处理模块与状态分析模块交互连接，所述中央处理模块与信号收发器交互连接，所述状态分析模块连接安全评定模块，所述安全评定模块连接预警模块，所述预警模块连接中央处理模块；
所述中央处理模块，用于处理无人机检测到的海洋港口环境数据；
所述检测单元，用于检测海洋港口环境；
所述UWB定位模块B，用于配合上位机内的UWB定位模块A，定位无人机所在地理位置；
所述LTE通讯模块，用于与上位机内的信号收发器传输与接收数据；
所述状态分析模块，用于分析通过信号收发器接收到的海洋港口环境数据状态；
所述安全评定模块，用于评定当前海洋港口环境状态安全等级；
所述预警模块，用于在当前海洋港口出现危险状况时，将危险信号发送至中央处理模块。
优选的：所述无人机上还设有TVS抗雷击保护单元；
所述TVS抗雷击保护单元，用于在出现雷雨天气时，防止无人机内电路受雷电影响无法正常工作的情况出现。
优选的：所述上位机连接警报器，所述上位机连接显示屏；
所述显示屏，用于显示当前海洋港口环境安全等级；
所述警报器，用于在当前海洋港口出现危险情况时，发出警报。
优选的：所述警报器为高分贝蜂鸣器或红黄蓝色霓虹灯中的任意一种或两种混合。
优选的：所述检测单元包括环境检测模块和电量检测模块；
所述环境检测模块，用于检测海洋环境；
所述电量检测模块，用于检测当前无人机剩余电量。
优选的：所述环境检测模块包括温湿度传感器和风速传感器。
优选的：所述安全评定模块包括一级安全状态模式、二级安全状态模式和三级安全状态模式，所述一级安全状态模式为海洋港口无危险状态情况出现，所述二级安全状态模式为海洋港口将出现危险状态，提示港口工作人员暂停工作，所述三级安全状态模式为海洋港口已出现危险状态，需马上撤离海洋港口。
优选的：所述LTE通讯模块为具备2g、3g、4g、5g、蓝牙或局域网任意一种功能的通讯设备。
本发明还提供了一种海洋港口安全无人机检测的方法，所述方法使用本发明的一种海洋港口安全无人机检测系统，所述方法包括：无人机从起落架起飞，UWB定位模块B配合UWB定位模块A，实时定位无人机所在地理位置，同时，无人机按照预设轨迹进行巡检时，通过检测单元对海洋港口环境进行环境检测，并将检测到的数据信号通过LTE通讯模块发送给上位机内的信号收发器，信号收发器将接收到的信号发送至中央处理模块，中央处理模块将数据信号发送给状态分析模块，状态分析模块对当前海洋港口的状态进行分析，并将分析后的数据信号发送至安全评定模块，安全评定模块对当前海洋港口环境状态安全等级进行评定，然后在显示屏上显示出当前海洋港口的安全状态等级，当海洋港口状态达到二级安全状态模式时，警报器启动，发出提示警报，提示港口工作人员暂停工作，当三级安全状态模式启动时，警报器发出危险警报，通知工作人员马上撤离海洋港口，可以有效对当前海洋港口的安全进行示警，使得工作人员能够提前收放好机械设备，避免机械设备受损，同时，保护港口工作人员的人身安全和生产安全，同时，电量检测模块检测当前无人机剩余电量，并在无人机剩余电量较低时，将状态信号发送给中央处理模块，并返回起落架充电，TVS抗雷击保护单元在出现雷雨天气时，防止无人机内电路受雷电影响无法正常工作的情况出现。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置无人机对海洋港口环境进行环境检测，并将检测到的数据信号通过LTE通讯模块发送给上位机，上位机内的状态分析模块对当前海洋港口的状态进行分析，并将分析后的数据信号发送至安全评定模块，安全评定模块对当前海洋港口环境状态安全等级进行评定，提前对港口工作人员进行示警，使得工作人员能够提前收放好机械设备，避免机械设备受损，同时，保护港口工作人员的人身安全和生产安全。
附图说明
图1为本发明的系统模块示意图。
图2为本发明TVS抗雷击保护单元的电路示意图。
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。
实施例
请参阅图1-2，根据本发明的一个具体实施方案的海洋港口安全无人机检测系统包括设置在海洋港口的起落架、显示屏、警报器、无人机和上位机，所述起落架用于所述无人机的起落；无人机与上位机信号连接，无人机包括LTE通讯模块、UWB定位模块B和检测单元；上位机包括中央处理模块、状态分析模块、预警模块、安全评定模块、UWB定位模块A和信号收发器，检测单元连接LTE通讯模块，中央处理模块与状态分析模块交互连接，中央处理模块与信号收发器交互连接，状态分析模块连接安全评定模块，安全评定模块连接预警模块，预警模块连接中央处理模块；中央处理模块，用于处理无人机检测到的海洋港口环境数据，包括自然环境数据例如风速、雨量或人的获得；检测单元，包括各种传感器，例如风速传感器、湿度计、光传感器、温度传感器，用于检测海洋港口环境；UWB定位模块B，用于配合上位机内的UWB定位模块A，定位无人机所在地理位置，例如通过GPS或北斗进行定位；LTE通讯模块，用于与上位机内的信号收发器传输与接收数据；状态分析模块，用于分析通过信号收发器接收到的海洋港口环境数据状态，例如安全或危险；安全评定模块，用于评定当前海洋港口环境状态安全等级；预警模块，用于在当前海洋港口出现危险状况时，将危险信号发送至中央处理模块。
本实施例中，具体的：无人机上还设有TVS抗雷击保护单元。TVS抗雷击保护单元，用于在出现雷雨天气时，防止无人机内电路受雷电影响无法正常工作的情况出现。在一个实施方案中，TVS抗雷击保护单元可以采用本领域常用的防雷措施。
本实施例中，具体的：上位机连接警报器，上位机连接显示屏。显示屏，用于显示当前海洋港口环境安全等级；警报器，用于在当前海洋港口出现危险情况时，发出警报。显示器可以安装在服务器端或者客户端(例如移动设备)。所述报警器可以为声学报警器或光学报警器。
本实施例中，具体的：警报器为高分贝蜂鸣器或红黄蓝色霓虹灯中的任意一种或两种混合；可以采用多种方式，根据当前港口需求进行自由设计。
本实施例中，具体的：检测单元包括环境检测模块和电量检测模块。环境检测模块，包括各种传感器，例如风速传感器、湿度计、光传感器、温度传感器，用于检测海洋环境；电量检测模块，用于检测当前无人机剩余电量，并在无人机剩余电量较低时，将状态信号发送给中央处理模块，并返回起落架充电。电量检测模块可以与电池耦合在一块。
本实施例中，具体的：环境检测模块包括温湿度传感器和风速传感器；温湿度传感器用于检测当前海洋港口的温湿度信息，风速传感器用于检测当前海洋港口的风速信息。
本实施例中，具体的：安全评定模块包括一级安全状态模式、二级安全状态模式和三级安全状态模式，一级安全状态模式为海洋港口无危险状态情况出现，二级安全状态模式为海洋港口将出现危险状态，提示港口工作人员暂停工作，三级安全状态模式为海洋港口已出现危险状态，需马上撤离海洋港口；通过设置一级安全状态模式、二级安全状态模式和三级安全状态模式，可以清晰明白的告诉正在施工的工作人员当前的海洋港口安全状态。
本实施例中，具体的：LTE通讯模块为具备2g、3g、4g、5g、蓝牙或局域网任意一种功能的通讯设备；使用多种通讯功能，便于信息的及时传递。
工作原理或者结构原理，使用时，无人机从起落架起飞，UWB定位模块B配合UWB定位模块A，实时定位无人机所在地理位置，同时，无人机按照预设轨迹进行巡检时，通过检测单元对海洋港口环境进行环境检测，并将检测到的数据信号通过LTE通讯模块发送给上位机内的信号收发器，信号收发器将接收到的信号发送至中央处理模块，中央处理模块将数据信号发送给状态分析模块，状态分析模块对当前海洋港口的状态进行分析，并将分析后的数据信号发送至安全评定模块，安全评定模块对当前海洋港口环境状态安全等级进行评定，然后在显示屏上显示出当前海洋港口的安全状态等级，当海洋港口状态达到二级安全状态模式时，警报器启动，发出提示警报，提示港口工作人员暂停工作，当三级安全状态模式启动时，警报器发出危险警报，通知工作人员马上撤离海洋港口，可以有效对当前海洋港口的安全进行示警，使得工作人员能够提前收放好机械设备，避免机械设备受损，同时，保护港口工作人员的人身安全和生产安全，同时，电量检测模块检测当前无人机剩余电量，并在无人机剩余电量较低时，将状态信号发送给中央处理模块，并返回起落架充电，TVS抗雷击保护单元在出现雷雨天气时，防止无人机内电路受雷电影响无法正常工作的情况出现。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种海洋港口安全无人机检测系统，其特征在于：包括设置在海洋港口的起落架、显示屏、警报器、无人机和上位机；所述无人机与上位机信号连接；所述无人机包括LTE通讯模块、UWB定位模块B和检测单元；所述上位机包括中央处理模块、状态分析模块、预警模块、安全评定模块、UWB定位模块A和信号收发器；所述检测单元连接LTE通讯模块；所述中央处理模块与所述状态分析模块交互连接，所述中央处理模块与所述信号收发器交互连接，所述状态分析模块连接所述安全评定模块，所述安全评定模块连接所述预警模块，所述预警模块连接所述中央处理模块；
所述中央处理模块，用于处理无人机检测到的海洋港口环境数据；
所述检测单元，用于检测海洋港口环境；
所述UWB定位模块B，用于配合上位机内的UWB定位模块A，定位无人机所在地理位置；
所述LTE通讯模块，用于与上位机内的信号收发器传输与接收数据；
所述状态分析模块，用于分析通过信号收发器接收到的海洋港口环境数据状态；
所述安全评定模块，用于评定当前海洋港口环境状态安全等级；
所述预警模块，用于在当前海洋港口出现危险状况时，将危险信号发送至中央处理模块。
2.根据权利要求1所述的海洋港口安全无人机检测系统，其特征在于：所述无人机上还设有TVS抗雷击保护单元；
所述TVS抗雷击保护单元，用于在出现雷雨天气时，防止无人机内电路受雷电影响无法正常工作的情况出现。
3.根据权利要求1所述的海洋港口安全无人机检测系统，其特征在于：所述上位机连接警报器，所述上位机连接显示屏；
所述显示屏，用于显示当前海洋港口环境安全等级；
所述警报器，用于在当前海洋港口出现危险情况时，发出警报。
4.根据权利要求3所述的海洋港口安全无人机检测系统，其特征在于：所述警报器为高分贝蜂鸣器或红黄蓝色霓虹灯中的任意一种或两种混合。
5.根据权利要求1所述的海洋港口安全无人机检测系统，其特征在于：所述检测单元包括环境检测模块和电量检测模块；
所述环境检测模块，用于检测海洋环境；
所述电量检测模块，用于检测当前无人机剩余电量。
6.根据权利要求5所述的海洋港口安全无人机检测系统，其特征在于：所述环境检测模块包括温湿度传感器和风速传感器。
7.根据权利要求1所述的海洋港口安全无人机检测系统，其特征在于：所述安全评定模块包括一级安全状态模式、二级安全状态模式和三级安全状态模式，所述一级安全状态模式为海洋港口无危险状态情况出现，所述二级安全状态模式为海洋港口将出现危险状态，提示港口工作人员暂停工作，所述三级安全状态模式为海洋港口已出现危险状态，需马上撤离海洋港口。
8.根据权利要求1所述的海洋港口安全无人机检测系统，其特征在于：所述LTE通讯模块为具备2g、3g、4g、5g、蓝牙或局域网任意一种功能的通讯设备。
9.一种海洋港口安全无人机检测的方法，其特征在于：所述方法使用根据权利要求1-8任一项的海洋港口安全无人机检测系统，所述方法包括：无人机从起落架起飞，UWB定位模块B配合UWB定位模块A，实时定位无人机所在地理位置，同时，无人机按照预设轨迹进行巡检时，通过检测单元对海洋港口环境进行环境检测，并将检测到的数据信号通过LTE通讯模块发送给上位机内的信号收发器，信号收发器将接收到的信号发送至中央处理模块，中央处理模块将数据信号发送给状态分析模块，状态分析模块对当前海洋港口的状态进行分析，并将分析后的数据信号发送至安全评定模块，安全评定模块对当前海洋港口环境状态安全等级进行评定，然后在显示屏上显示出当前海洋港口的安全状态等级，当海洋港口状态达到二级安全状态模式时，警报器启动，发出提示警报，提示港口工作人员暂停工作，当三级安全状态模式启动时，警报器发出危险警报，通知工作人员马上撤离海洋港口，可以有效对当前海洋港口的安全进行示警，使得工作人员能够提前收放好机械设备，避免机械设备受损，同时，保护港口工作人员的人身安全和生产安全，同时，电量检测模块检测当前无人机剩余电量，并在无人机剩余电量较低时，将状态信号发送给中央处理模块，并返回起落架充电，TVS抗雷击保护单元在出现雷雨天气时，防止无人机内电路受雷电影响无法正常工作的情况出现。
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