CN209606627U - 一种节点感应器阵列无人机巡检系统 - Google Patents

Abstract

一种节点感应器阵列无人机巡检系统，包括无人机1和所述无人机1装载的采集设备2、组成采集阵列的节点仪器3以及定向天线4，所述无人机1用于沿着预设路线进行巡检，所述预设路线是指根据所述节点仪器采集阵列确定的无人机1巡检路线；所述采集设备2是基于无线射频识别的扫描设备，用于对节点仪器3进行扫描，匹配线号和桩号；所述节点仪器3用于向所述采集设备2发出射频识别信号；所述定向天线4安装在所述采集设备2上，用于定向接收所述射频识别信号。本实用新型能够监控节点仪器工作状态，及时发现节点仪器的丢失问题；精准接收每个桩号位置的节点仪器发出的射频信号，保证数据的准确性；快速对节点仪器阵列进行巡视。

Description

一种节点感应器阵列无人机巡检系统

技术领域

本实用新型总体涉及地震勘探领域，更具体地，涉及一种节点感应器阵列无人机巡检系统。

背景技术

在地震勘探作业过程中，通常将有线地震感应器或无线节点仪器部署成采集阵列，或者城市的地势不平的区域，通常只采用无线节点仪器。但是，无线节点仪器部署后，需要用手簿记录无线节点仪器的部署地点的坐标、线号、桩号等信息，存入数据库，用于后期抽取数据。人工手持手簿进行节点仪器的信息记录和巡检时速度很慢；另外，由于节点仪器不具备数据传输功能，用户不能实施的监控其工作是否异常；节点仪器容易丢失，不能及时发现，会造成很长一段时间数据的丢失。

现有技术中不能解决监控节点仪器工作是否异常以及丢失的问题。

申请号为201810081422.4的发明专利提供了基于无人机的无线地震仪数据采集方法、设备及存储设备，基于无人机的无线地震仪数据采集方法，首先设置无线地震仪节点，设定无人机的飞行路径，所述无人机通过无线接收器和无线地震仪的无线通信设备的自动连接，对每个无线地震仪节点采集到的地震波数据进行收集，最后返回出发点，传输给主控制台，对数据进行分析，实现地震的预测。一方面没有对节点仪器的状态异常与否进行追踪，另一方面没有解决数据丢失问题。

实用新型内容

本实用新型需要解决的问题是，提供一种节点感应器阵列无人机巡检系统，能够及时发现节点仪器的异常，并能够形成记录文件作为用户对节点仪器进行维护的参考；能够实时回传异常信息；能够精确定位节点仪器。

本实用新型提供了一种节点感应器阵列无人机巡检系统，包括无人机1和所述无人机1装载的采集设备2、组成采集阵列的节点仪器3以及定向天线4，所述无人机1用于沿着预设路线进行巡检，所述预设路线是指根据所述节点仪器采集阵列确定的无人机1巡检路线；所述采集设备2是基于无线射频识别的扫描设备，用于对节点仪器3进行扫描，匹配线号和桩号；所述节点仪器3用于向所述采集设备2发出射频识别信号；所述定向天线4安装在所述采集设备2上，用于定向接收所述射频识别信号。

根据本实用新型的一个实施方式，所述采集设备2包括信号采集单元21、图像采集单元22、数据处理单元23、存储单元24和控制单元25，所述信号采集单元21用于采集节点仪器3的状态信息；所述图像采集单元22用于发现节点仪器3异常时，获取异常节点仪器3坐标点的图像；所述数据处理单元23与所述图像采集单元22、信号采集单元21连接，用于将所述信号采集单元21采集的状态信息形成第一巡检表，将异常节点坐标的图像与坐标点形成第二巡检表；所述存储单元24与所述数据处理单元23连接，用于预先存储节点仪器3采集阵列排布以及存所述第一巡检表和第二巡检表；所述控制单元25与所述信号采集单元21、图像采集单元22、数据处理单元23、存储单元24连接，用于控制所述信号采集单元21进行数据采集，在节点仪器3异常时控制所述图像采集单元22进行图像采集。

根据本实用新型的一个实施方式，所述采集设备2还包括通信单元26，所述通信单元26与所述控制单元25连接，用于将所述第一巡检表和所述第二巡检表实时回传以及用于实现远程控制。

根据本实用新型的一个实施方式，所述第一巡检表包括线号、桩号、节点仪器序列号、坐标。

根据本实用新型的一个实施方式，所述第二巡检表包括线号、桩号、节点仪器序列号、坐标、图像。

根据本实用新型的一个实施方式，所述图像采集单元22采用红外成像、可见光成像、声波成像中的任一种。

根据本实用新型的一个实施方式，所述无人机1和所述采集设备2共用一套电池供电。

根据本实用新型的一个实施方式，所述采集设备2的扫描距离的可选范围是0-500米。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的系统，还包括远端控制器，所述远端控制器与所述无人机1实时通信，用于在需要时控制所述无人机1。

本实用新型能够监控节点仪器工作状态，及时发现节点仪器的丢失问题；精准接收每个桩号位置的节点仪器发出的射频信号，保证数据的准确性；快速对节点仪器阵列进行巡视，能快速对异常节点仪器的搜寻、识别；能够提供不同的数据传输方式和操控方式，适应性强。

附图说明

图1是一种节点感应器阵列无人机巡检系统；

图2是定向天线接收到三个射频信号的示意图；

图3是采集设备的示意图；以及

图4是通信单元的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本实用新型中的组件、技术，以便本实用新型的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本实用新型权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

图1示出了一种节点感应器阵列无人机巡检系统。

如图1所示，一种节点感应器阵列无人机巡检系统，包括无人机1和所述无人机1装载的采集设备2、组成采集阵列的节点仪器3以及定向天线4，所述无人机1用于沿着预设路线进行巡检，所述预设路线是指根据所述节点仪器采集阵列确定的无人机1巡检路线；所述采集设备2是基于无线射频识别的扫描设备，用于对节点仪器3进行扫描，匹配线号和桩号；所述节点仪器3用于向所述采集设备2发出射频识别信号；所述定向天线4安装在所述采集设备2上，用于定向接收所述射频识别信号。

在巡检前，首先根据所述节点仪器采集阵列的排列，制定合适的巡检路线，并将确定的巡检线路输入到无人机1中，将节点仪器3采集阵列的排列存储在所述采集设备2中。所述无人机1按照所述巡检路线飞行，按照预设悬停于每个节点仪器3的上空，对节点仪器3进行扫描。

所述采集设备2和所述节点仪器3之间通过射频设别技术进行通信，所述节点仪器3发出射频信号，所述采集设备2接收并识别射频信号。

所述定向天线4安装在所述采集设备2上，垂向地心设置，能够精准识别无人机1所悬停的位置正下方的节点仪器3。当所述无人机1由于地形因素或者其他因素，造成与底面的距离较大，进一步导致所述采集设备2扫描范围扩大，从而同时接收到多个节点仪器3发出的射频信号，由于本实用新型采用了定向天线4，将定向天线4的长瓣接收方向垂向地心，接收到的位于无人机1悬停位置正下方的节点仪器3发出的射频信号最强，所以能够精准对所述节点仪器3进行扫描和信息采集。

图2示出了定向天线接收到射频信号的示意图。

如图2所示，在部署坐标的位置，接收到一个振幅较强的信号以及八个振幅较小的信号，所述采集设备2对振幅较强的信号进行识别，作为此处节点仪器3的射频信号处理。所述八个振幅较小的信号，即为附近节点发出的射频信号。

图3示出了采集设备2的示意图。

如图3所示，所述采集设备2包括信号采集单元21、图像采集单元22、数据处理单元23、存储单元24和控制单元25，所述信号采集单元21用于采集节点仪器3的状态信息；所述图像采集单元22用于发现节点仪器3异常时，获取异常节点仪器3坐标点的图像；所述数据处理单元23与所述图像采集单元22、信号采集单元21连接，用于将所述信号采集单元21采集的状态信息形成第一巡检表，将异常节点坐标的图像与坐标点形成第二巡检表；所述存储单元24与所述数据处理单元23连接，用于预先存储节点仪器3采集阵列排布以及存所述第一巡检表和第二巡检表；所述控制单元25与所述信号采集单元21、图像采集单元22、数据处理单元23、存储单元24连接，用于控制所述信号采集单元21进行数据采集，在节点仪器3异常时控制所述图像采集单元22进行图像采集。

巡检前，将节点仪器采集阵列的排列存储在所述存储单元24，在巡检过程中产生的巡检结果也存储在所述存储单元24。

所述信号采集单元21与所述节点仪器3之间采用射频识别技术，所述信号采集单元21可以是能够接收射频信号并进行识别的接收器。

所述数据处理单元23通过从所述存储单元24读取节点仪器3采集阵列排布，确定部署坐标，并将节点仪器3采集阵列排布与信号采集单元21所采集的信息进行组合，形成各种巡检表。

所述第一巡检表和所述第二巡检表是将巡检情况进行初步分类的处理方式，还可以包括其他巡检表。

本实用新型进行节点仪器3巡检时，至少包括以下几种情况，

第一种情况，无人机1根据所述节点仪器采集阵列的排布，实时与GPS卫星进行自身的定位调整，按照预存的巡检路线飞行至阵列中应该存在某个节点仪器3的坐标，悬停，所述信号采集单元21通过所述定向天线4识别某个节点仪器3发出的射频信号，并进行识别。如果节点仪器3正好位于预存节点仪器3阵列的位置，则进行数据采集，数据采集包括坐标、节点仪器3序列号、桩号等。信息采集单元将上述采集的数据传输至所述数据处理单元23，由所述数据处理单元23将上述数据形成与序列号相关联的对照表，即得到第一巡检表。如表1所示，是第一巡检表的例表。

表1.

线号	桩号	部署坐标	实际坐标	序列号	巡检时间
						2#	41	45,45	45,45	PN201812	9:21:33
…	…	…	…	…	…
						3#	85	49,57	49,57	PN201711	9:24:10
…	…	…	…	…	…
						4#	96	82,128	82,128	PN806251	9:26:07

第二种情况，当无人机1飞行至阵列中应该存在的某个节点仪器3的坐标时，悬停，所述信息采集单元通过所述定向天线4搜索节点仪器3发出的射频信号，感应到节点仪器3偏离部署坐标时，所述控制单元25启动所述图像采集单元22，在部署坐标位置进行图像采集，然后控制单元25控制所述无人机1飞行至节点仪器3上方，进行数据采集的同时，再次进行图像采集，并将上述数据回传至数据处理单元23，数据处理单元23将上述数据形成与节点仪器3序列号相关联的对照表，即第二巡检表。如表2所示，是第二巡检表的例表。

表2.

线号

桩号

部署坐标

第一图像

实际坐标

第二图像

序列号

巡检时间

2#

47

45,85

图像1

45,56

图像2

PN201856

10:21:33

…

…

…

…

…

…

3#

84

49,58

图像3

49,84

图像4

PN201774

10:24:10

…

…

…

…

…

…

4#

20

82,33

图像5

45,29

图像6

PN806283

10:26:07

第三种情况，所述无人机1根据所述节点仪器3采集阵列的排布，实时与GPS卫星进行自身的定位调整，按照预存的巡检路线飞行至阵列中应该存在某个节点仪器3的坐标，悬停，所述信号采集单元21通过所述定向天线4识别某个节点仪器3发出的射频信号，并进行识别。无法获取此处节点仪器3的射频信号，所述控制单元25控制图像采集单元22在部署位置坐标位置采集图像，并且所述控制单元25控制所述无人机1以一定区域盘旋一次，如果找到节点仪器3的射频信号，则按照第二种情况处理，如果仍然未找到，则回归原位，并将上述数据回传至数据处理单元23，数据处理单元23将上述数据形成与图像相关联的对照表，即第三巡检表。如表3所示，是第三巡检表的例表。

表3.

线号

桩号

部署坐标

第一图像

实际坐标

第二图像

序列号

巡检时间

2#

48

45,60

图像

…

…

11:21:33

…

…

…

…

…

…

3#

66

49,75

图像

…

…

11:24:10

…

…

…

…

…

…

4#

72

82,30

图像

…

…

11:26:07

图4示出了通信单元的示意图。

如图4所示，所述采集设备2还包括通信单元26，所述通信单元26与所述控制单元25连接，用于将所述第一巡检表和所述第二巡检表实时回传。

所述通信单元26通过与所述控制单元25连接，进而通过所述控制单元25和其他单元连接。

所述通信单元26通过远程通讯，可以与用户的其他设备进行数据传输，将所述存储单元24中的数据传输至用户，用户及时根据得到的数据进行业务的安排。同时，用户也可以通过所述通信单元26对所述无人机1进行远程操作，将自动飞行模式更换为手动控制模式，或者对采集设备2的参数进行在线的修改等。

根据本实用新型的一个实施方式，还可以选择不回传所述第一巡检表，所述控制单元25可以根据所述存储单元24中是否存储了第二巡检表和第三巡检表，控制所述通信单元26在发现第二巡检表或第三巡检表之后，触发回传，回传内容仅限于节点仪器异常的情况，即第二巡检表或第三巡检表，避免了通讯数据占用过多的带宽。

根据本实用新型的一个实施方式，所述第一巡检表包括线号、桩号、节点仪器序列号、坐标。

根据本实用新型的一个实施方式，所述第二巡检表包括线号、桩号、节点仪器序列号、坐标、图像。

所述第一巡检表和所述第二巡检表的组成要素也可以根据需要进行调整。

根据本实用新型的一个实施方式，所述图像采集单元22采用红外成像、可见光成像、声波成像中的任一种。所述图像采集单元22可以是照相机、摄像机等。

根据本实用新型的一个实施方式，所述无人机1和所述采集设备2共用一套电池供电。

根据本实用新型的一个实施方式，所述采集设备2的扫描距离的可选范围是0-500米。

本实用新型中，除了采用定向天线4之外，还可以通过调节所述采集设备2的扫描范围来进行对节点仪器3的精准定位，以及在部署坐标位置未找到节点仪器3时，寻找节点仪器3。例如，将所述采集设备2的飞行高度为10米，两个节点仪器3的最小距离为25米，当所述采集设备2悬停于某个节点仪器3上空时，所述采集设备2距离其他节点仪器3的最小距离为26.9米，所以可以将其扫描范围调节到小于26.9米，即不会受到其他节点仪器3的影响，可以对节点仪器3精准定位。再如，如果某部署坐标位置未找到节点仪器3，则可以采用适当调节增加所述采集设备2的扫描范围的方式进行搜寻。

根据本实用新型的一个实施方式，所述的系统，还包括远端控制器，所述远端控制器与所述无人机1实时通信，用于在需要时控制所述无人机1。

所述远端控制器与所述通信单元无线连接，所述远端控制器不仅可以用于控制无人机1，还可以实时控制图像采集设备2，对节点仪器3采集阵列现场进行监视。

本实用新型能够监控节点仪器工作状态，及时发现节点仪器的丢失问题；精准接收每个桩号位置的节点仪器发出的射频信号，保证数据的准确性；快速对节点仪器阵列进行巡视，还能够实时监控采集阵列现场，能快速对异常节点仪器的搜寻、识别；能够提供不同的数据传输方式和操控方式，适应性强。

应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (9)

1.一种节点感应器阵列无人机巡检系统，其特征在于，包括无人机(1)和所述无人机(1)装载的采集设备(2)、组成采集阵列的节点仪器(3)以及定向天线(4)，

所述无人机(1)用于沿着预设路线进行巡检，所述预设路线是指根据所述节点仪器采集阵列确定的无人机(1)巡检路线；

所述采集设备(2)是基于无线射频识别的扫描设备，用于对节点仪器(3)进行扫描，匹配线号和桩号；

所述节点仪器(3)用于向所述采集设备(2)发出射频识别信号；

所述定向天线(4)安装在所述采集设备(2)上，用于定向接收所述射频识别信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集设备(2)包括信号采集单元(21)、图像采集单元(22)、数据处理单元(23)、存储单元(24)和控制单元(25)，

所述信号采集单元(21)用于采集节点仪器(3)的状态信息；

所述图像采集单元(22)用于发现节点仪器(3)异常时，获取异常节点仪器(3)坐标点的图像；

所述数据处理单元(23)与所述图像采集单元(22)、信号采集单元(21)连接，用于将所述信号采集单元(21)采集的状态信息形成第一巡检表，将异常节点坐标的图像与坐标点形成第二巡检表；

所述存储单元(24)与所述数据处理单元(23)连接，用于预先存储节点仪器采集阵列排布以及存所述第一巡检表和第二巡检表；

所述控制单元(25)与所述信号采集单元(21)、图像采集单元(22)、数据处理单元(23)、存储单元(24)连接，用于控制所述信号采集单元(21)进行数据采集，在节点仪器(3)异常时控制所述图像采集单元(22)进行图像采集。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述采集设备(2)还包括通信单元(26)，所述通信单元(26)与所述控制单元(25)连接。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一巡检表包括线号、桩号、节点仪器序列号、坐标。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二巡检表包括线号、桩号、节点仪器序列号、坐标、图像。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述图像采集单元(22)采用红外成像、可见光成像、声波成像中的任一种。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无人机(1)和所述采集设备(2)共用一套电池供电。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采集设备(2)的扫描距离的可选范围是0-500米。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括远端控制器，所述远端控制器与所述无人机(1)实时通信，用于在需要时控制所述无人机(1)。