CN205384515U - 一种基于无人机平台的林火监测和智能识别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无人机平台的林火监测和智能识别系统，包括无人机平台以及地面终端，所述无人机平台包括电子设备舱、电调、碳纤维机臂、无刷电机、螺旋桨、无刷平台以及可见光摄像头，所述地面终端包括一遥控器和地面站，所述电子设备舱包括自动驾驶仪、接收机、图传模块、数传模块、GPS模块、罗盘模块、锂电池、电压电流传感器以及烟雾报警器，所述图传模块和数传模块通过射频信号与地面站实现数据传输，所述遥控器通过射频信号与接收机控制连接，利用无人机实施林火监测实时性好、机动灵活、使用和维护成本低，能够在较低虚警率的情况下，监测并自动识别可见光视频图像。

Description

一种基于无人机平台的林火监测和智能识别系统

技术领域

本实用新型涉及森林火灾预防技术领域，具体涉及一种基于无人机平台的林火监测和智能识别系统。

背景技术

森林防火工作多采用人工方式，设置防火指挥部，办公室，安排大量人员进行巡视，每年将消耗大量的人力物力财力。随着新技术和新设备的不断发展，已逐渐出现了护林塔、瞭望塔和护航飞机检测等火灾监测手段，但受到监测范围、时次有限和费用高昂的约束，尤其在人迹罕见的原始森林，作用受到产量限制。另外，航护飞机很难做到全天候飞行，特别是在森林火灾发生时火场上空能见度极低，即使是航护飞机能达到火场上空，观察员也无法详细观察到地面火场情况，而在这种情况下飞行又存着安全隐患。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术不足，现提出一种基于无人机平台的林火监测和智能识别系统，具有续航时间长、影像高清晰实时传输、高危地区探测、机动灵活性高等特点，该系统对气象的要求低，且使用和维护成本低。

(二)技术方案

本实用新型通过如下技术方案实现：本实用新型提出了一种基于无人机平台的林火监测和智能识别系统，包括无人机平台以及地面终端，所述无人机平台包括电子设备舱、电调、碳纤维机臂、无刷电机、螺旋桨、无刷平台以及可见光摄像头，所述螺旋桨通过桨帽紧固在无刷电机上，无刷电机通过电机座固定于碳纤维机臂的外侧边，所述电调固定于电子设备舱的底部，所述无刷平台固定于电调的底部，可见光摄像头通过螺丝紧固于无刷平台上，所述地面终端包括一遥控器和地面站，所述电子设备舱包括自动驾驶仪、接收机、图传模块、数传模块、GPS模块、罗盘模块、锂电池、电压电流传感器以及烟雾报警器，所述图传模块和数传模块通过射频信号与地面站实现数据传输，所述遥控器通过射频信号与接收机控制连接。

作为一种改进，所述无刷电机设置有4个且呈X形布置，每相邻两个无刷电机旋转方向相反。

(三)有益效果

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

本实用新型提到的一种基于无人机平台的林火监测和智能识别系统，利用无人机实施林火监测实时性好、机动灵活、使用和维护成本低，能够在较低虚警率的情况下，监测并自动识别可见光视频图像。

附图说明

图1是无人机平台组件结构示意图。

图2无人机电机旋转方向俯视图。

图3电子设备舱内部组件连接关系示意图。

图4地面终端系统组成示意图。

图5是林火图像识别算法流程图。

1-无人机平台；2-地面终端；11-电子设备舱；12-电调；13-碳纤维机臂；14-无刷电机；15-螺旋桨；16-无刷平台；17-可见光摄像头；21-遥控器；22-地面站；111-自动驾驶仪；112-接收机；113-图传模块；114-数传模块；115-GPS模块；116-罗盘模块；117-锂电池；118-电压电流传感器；119-烟雾报警器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在图1中，碳纤维机臂13、电调12、无刷电机14、螺旋桨15、电子设备舱11、无刷云台16和可见光摄像头17等主要部件共同组成无人机平台1。其中，螺旋桨15通过桨帽紧固在无刷电机14上，并通过电机座一同安装在碳纤维机臂13的外侧。为方便接收电子设备舱11输出的电机控制信号，电调12安装在电子设备舱11底部，以达到控制无刷电机14转速的目的，可见光摄像头17通过螺丝紧固在无刷云台16上，用以实现林火视频的稳定采集。

图2中，无人机以X模式工作，即以北向为前进方向，右上角为1#无刷电机14，左下角为2#无刷电机14，旋转方向为逆时针，相应的，螺旋桨15为正桨；左上角为3#无刷电机14，右下角为4#无刷电机14，旋转方向为顺时针，相应的，螺旋桨15为反桨。

图3是无人机电子设备舱11内部组件连接关系示意图，自动驾驶仪111是电子设备舱11的核心，接收机112和数传模块114是无人机平台1控制信号的输入设备。其中，自动驾驶仪111通过杜邦线与接收机112相连，并能自动接收PWM控制信号；自动驾驶仪111通过串口与数传模块114相连，并能够接收地面终端2发出的无人机控制信号，当输入设备采集信号后，经自动驾驶仪111的导航和控制算法计算，进一步将控制电机转速的PWM信号输出给安装在电子设备舱11底部的电调12。自动驾驶仪111通过串口与GPS模块115相连，并按照UART协议获取位置信息，自动驾驶仪111通过I²C接口与罗盘模块116相连，以获取航向信息，电子设备舱11内部还集成了图传模块113，它通过AV视频线与可见光摄像头17相连，并将图像无线传输至地面终端2，烟雾报警器119与自动驾驶仪111通过串口相连，实现烟雾感应和声光报警，其内置电池供电工作。无刷云台16、图传模块113、电调12和电压电流传感器118均由电子设备舱11内置锂电池117供电，电压为12v，电压电流传感器118模块经5v降压后为自动驾驶仪111供电，并负责监测平台总体剩余电量。

图4所示的地面终端2共包括两个部分：遥控器11和地面站12。遥控器11能够通过2.4G射频信号操控无人机飞行和模式切换；地面站12通过数传模块114接收无人机飞行状态，通过图传模块113接收无人机采集到的林火视频图像并进行火情监控和智能识别。

在图5所示的算法流程中，首先基于林火与森林在亮度、色度上的显著差异，采用四元数DCT变换视觉显著性检测算法初步筛选出林火候选区域，其次对候选区域每隔10帧进行16*16像素的时空分块，并基于协方差矩阵提取时空分块图像的颜色、纹理和帧间差分特征，然后利用训练好的支持向量机模型对时空分块图像进行分类，当判为林火的时空分块数量大于3且空间分布满足设定的条件时，则判断有林火发生。一旦检测到林火，立即声光报警，并提取林火的形状、面积、蔓延速度等信息。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (2)

1.一种基于无人机平台的林火监测和智能识别系统，包括无人机平台(1)以及地面终端(2)，其特征在于：所述无人机平台(1)包括电子设备舱(11)、电调(12)、碳纤维机臂(13)、无刷电机(14)、螺旋桨(15)、无刷平台(16)以及可见光摄像头(17)，所述螺旋桨(15)通过桨帽紧固在无刷电机(14)上，无刷电机(14)通过电机座固定于碳纤维机臂(13)的外侧边，所述电调(12)固定于电子设备舱(11)的底部，所述无刷平台(16)固定于电调(12)的底部，可见光摄像头(17)通过螺丝紧固于无刷平台(16)上，所述地面终端(2)包括一遥控器(21)和地面站(22)，所述电子设备舱(11)包括自动驾驶仪(111)、接收机(112)、图传模块(113)、数传模块(114)、GPS模块(115)、罗盘模块(116)、锂电池(117)、电压电流传感器(118)以及烟雾报警器(119)，所述图传模块(113)和数传模块(114)通过射频信号与地面站(22)实现数据传输，所述遥控器(21)通过射频信号与接收机(112)控制连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机平台的林火监测和智能识别系统，其特征在于：所述无刷电机(14)设置有4个且呈X形布置，每相邻两个无刷电机(14)旋转方向相反。