CN210578658U - 一种无人游船集群监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种无人游船集群监控系统，包括无人游船和监控中心，其中无人游船上设置船端控制器、船端通讯设备、导航设备、避障设备、摄像设备和交互终端设备，所述监控中心设置中心控制器、中心通讯设备和服务器，所述无人游船经由通讯设备与监控中心交换数据；所述交互终端设备播放无人游船的影像信息或导游信息；所述中心控制器根据导航设备、避障设备的监测数据，统筹监控各无人游船的运行；本实用新型通过分享导航数据实现无人游船集群调度，通过分享避障数据提高水域障碍物的识别能力，通过5G通讯技术实现多艘无人游船间实景分享，满足乘客单次乘船多线观光的需求，保证游船安全且能最大化无人游船性能。

Description

一种无人游船集群监控系统

技术领域

本实用新型涉及机器人监控系统，尤其是一种无人游船集群监控系统。

背景技术

无人船是一种可以无需遥控,借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人,英文缩写为USV。国内外许多企业大力投入无人船的研制，充分发挥无人船低成本、无随船人员、低风险的优势，最大化体现水域机器人的价值。

游船分布在江河、湖泊、海湾各处景区，作为运输工具为游客享受水域风景提供服务，巡游路线较为固定，对船体平稳安全性要求较高。但是水域每条旅游线路上会被设置多艘无人游船，甚至在同一大型水域设置多条旅游线路，从而满足旅游旺季大量的游客需求；当多艘无人游船同水域工作时，无序行驶会引起航线堵塞，使水域游玩存在安全风险，现实中单线路上同一景点不同季节的动态变化会导致部分特色难以复现，如有些关口汛期有瀑布，枯水期无瀑布导致游客难以身临其境的享受瀑布美景，尤其是游客无足够时间在同时欣赏到多线路的景物，难免留下遗憾。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是：当下无人游船集群无法统筹调度，各艘无人游船之间不能实时交互或再现景观影像；通过一种无人游船集群监控系统搭建监控中心对多艘无人游船统筹管理，实现无人游船集群安全高效运作，实时交互或再现指定景点的景观影像，从而展示多线景点内容或再现景区特色内容。

本实用新型通过如下技术方案达到上述目的：提供一种无人游船集群监控系统，包括多艘无人游船和监控中心，所述无人游船包括船端控制器、船端通讯设备、摄像设备和交互终端设备，所述监控中心设置中心控制器、中心通讯设备和服务器；所述船端控制器为可编程控制器，作为无人游船的控制中枢，连接并监控船端通讯设备、摄像设备和交互终端设备；所述中心控制器为可编程控制器，作为监控中心的控制中枢，连接并监控中心通讯设备和服务器。

所述无人游船经由船端通讯设备、中心通讯设备与监控中心建立无线通讯链路实现数据交换，各无人游船将船端控制器的工况数据以及摄像设备的影像数据传送给中心控制器，并转存于服务器中；所述服务器分类存储各无人游船的工况数据和影像数据，当无人游船请求读取其它无人游船影像数据时，中心控制器根据请求内容，将服务器中其它无人游船的影像数据经由无线通讯链路发送给请求方，请求方的船端控制器将接收到的影像数据显示在交互终端设备上。

优选的，所述交互终端设备包括多个显示屏和/或VR虚拟设备，所述服务器保存有景区导游信息，并实时保存各无人游船的影像信息；所述船端控制器读取服务器的数据，然后驱动显示屏和/或VR虚拟设备播放影像数据和/或导游信息，显示屏安装于无人游船便于乘客观看的公共区域，其中第一个显示屏显示本无人游船中摄像设备的影像数据和/或导游信息，其它显示屏根据用户需求选择性播放指定无人游船中摄像设备的影像数据和/或导游信息；每个乘客的座位上配置一个VR虚拟设备，VR虚拟设备上设置启动按钮和选择按钮，乘客带上VR虚拟设备按下启动按钮开启VR虚拟设备，通过操作选择按钮选择播放关注对象的影像，或当无人游船处于特定景点时，根据无人游船的提示，激活特定景点特色景观的播放，配合无人游船的动力操作，复现特定景点的特色内容。

优选的，所述中心通讯设备包括5G通讯基站，所述船端通讯设备包括与5G通讯基站配套的5G终端设备，所述5G终端设备应用5G通讯技术交换数据，数据量大且延时小，能高效地实现多艘无人游船间实景分享，满足乘客单次乘船多线观光的好奇心。

优选的，所述船端通讯设备还包括数字电台和/或宽带电台，数字电台和/或宽带电台设备作为通讯备用设备，其对应的处理器与船端控制器连接，并安装于无人游船的船舱内，其对应的天线则安装于船顶上，所述中心通讯设备设置有与船端通讯设备对应型号的数字电台和/或宽带电台，其中数字电台主要传送工况信息，宽带电台主要传送影像信息。

优选的，所述无人游船还包括导航设备和避障设备，所述船端控制器监控导航设备和避障设备并将监控数据转发给中心控制器，所述中心控制器统筹管理所有无人游船的导航数据和避障数据，生成调度决策。

具体为，其中导航系统包括惯导系统和北斗电台。

所述惯导系统配套设置有惯导主天线和惯导副天线，北斗电台配套设置有电台天线；所述惯导主天线、惯导副天线和电台天线均安装在船顶上；所述惯导系统和北斗电台的处理器安装于船舱内，惯导主天线和惯导副天线通过导线与惯导系统的处理器相连，电台天线通过导线与北斗电台的处理器相连；所述北斗电台具备短报文通信能力；所述导航系统获取无人游船定位信息并经由无线通讯链路发送给监控中心；所述监控中心统筹管理各无人游船的定位信息，优化无人游船之间运行距离，使无人游船均匀配置于游玩水域。

所述避障系统包括毫米波雷达和激光雷达；所述毫米波雷达安装于船顶上；所述激光雷达设置两个，对称安装于船头和船尾护栏上；所述毫米波雷达为船端控制系统提供长距离大范围扫描信息，所述激光雷达为船端控制系统提供短距离小范围扫描信息，船端控制器将障碍信息经由无线通讯链路发送给监控中心；所述监控中心统筹分析各无人游船的避障信息，并将障碍物信息广播给无人游船集群，降低部分无人游船探测障碍物失败而导致事故的风险，还能对比多艘无人游船对同一障碍物的探测结果，实现障碍物信息的相互验证，降低障碍物误报的概率；所述监控中心还可以通过摄像设备传送的影像信息筛选和确定真实障碍物信息。

优选的，所述监控中心设置于游玩水域的中心地带，当单个所述5G通讯基站覆盖能力小于所有无人游船运行航道总面积时，可增加5G通讯基站数量来满足监控中心对所有无人游船的监控需求。

优选的，所述监控中心设置有气象设备，包括雨量计、风速风向仪、气温仪和气压计，中心控制器连接并监控气象设备工况数据，整理后存储到服务器中，然后循环传送给无人游船集群，中心控制器根据气象信息确定无人游船航行权限或速度范围。

优选的，所述5G通讯基站包括5G天线和射频模块，所述5G终端设备包括5G芯片（Balong 5000），所述5G终端设备接收5G通讯基站传送的影像数据，船端控制器将5G终端设备接收的影像信息显示在交互终端设备中。

本实用新型相比现有技术具有以下优点。

1、采用5G通讯技术满足大数据交换需求，通过监控中心实现无人游船集群内部影像信息共享，满足乘客单次乘船多线观光的好奇心。

2、监控中心根据无人游船导航系统的定位信息，统筹优化无人游船之间运行距离，使无人游船均匀配置于游玩水域。

3、监控中心统筹分析各无人游船的避障信息，并将障碍物信息广播给无人游船集群，降低部分无人游船探测障碍物失败而导致事故的风险，还能对比多艘无人游船对同一障碍物的探测结果，实现障碍物信息的相互验证，降低障碍物误报的概率；所述监控中心还可以通过摄像设备传送的影像信息筛选和确定真实障碍物信息。

4、数字电台/宽带电台实现通讯备份，当监控中心5G通讯故障时，无人游船集群内通过数字电台/宽带电台继续保持通讯。

5、监控中心将景点特色内容录制的影像保存到服务器，适时激活发送给无人游船并播放到交互终端设备上，配合无人游船的动力操作和VR虚拟设备，复现特定景点的特色内容。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例中监控中心和无人游船的组成结构图。

图2为本实用新型实施例中四艘无人游船和两个通讯基站工作状态示意图。

图中：1-船端控制器；2-船端通讯设备；3-摄像设备；4-交互终端设备；5-中心控制器；6-中心通讯设备；7-服务器；8-导航设备；9-避障设备；10-气象设备；201-5G终端设备；401-显示屏；402-VR虚拟设备；601-5G通讯基站。

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。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本实用新型。

实施用例1：如图1所示，提供一种无人游船集群监控系统，包括多艘无人游船和监控中心，所述无人游船包括船端控制器1、船端通讯设备2、摄像设备3和交互终端设备4，所述监控中心设置中心控制器5、中心通讯设备6和服务器7；所述船端控制器1为可编程控制器，作为无人游船的控制中枢，连接并监控船端通讯设备2、摄像设备3和交互终端设备4；所述中心控制器5为可编程控制器，作为监控中心的控制中枢，连接并监控中心通讯设备6和服务器7。

本实施例中，船端控制器1和中心控制器5均为以SIM32F系列CPU处理器为核心组成的控制箱；摄像设备3为海康威视500万鱼眼摄像头，每个无人游船船头和船尾各设置一个鱼眼摄像头；服务器7为联想TS250 服务器7。

本实施例中，所述无人游船经由船端通讯设备2、中心通讯设备6与监控中心建立无线通讯链路实现数据交换，各无人游船将船端控制器1的工况数据以及摄像设备3的影像数据传送给中心控制器5，并转存于服务器7中；所述服务器7分类存储各无人游船的工况数据和影像数据，当无人游船请求读取其它无人游船影像数据时，中心控制器5根据请求内容，将服务器7中其它无人游船的影像数据经由无线通讯链路发送给请求方，请求方的船端控制器1将接收到的影像数据显示在交互终端设备4上。

本实施例中，所述服务器7保存有景区导游信息，并实时保存各无人游船的影像信息；所述交互终端为显示屏401和VR虚拟设备402，具体是每个无人游船的公共区域上方安装三个显示屏401，其中第一个显示屏401播放本无人游船摄像设备3的影像信息，第二个显示屏401播放本无人游船导游信息和工况信息，第三个显示屏401播放其它旅游线路中同步启动的无人游船摄像设备3的影像信息，具体哪一条旅游线路及其无人游船可根据用户需求选择；每个座位上设置一个VR虚拟设备402，满足所有乘客同时使用需求； 所述VR虚拟设备402上设置“播放/停止”、“正向选择”、“反向选择”的按钮，乘客带上VR虚拟设备402按下“播放/停止”按钮开启VR虚拟设备402，通过操作选择按钮选择播放关注对象的影像，或当无人游船处于特定景点时，根据无人游船的提示，激活特定景点特色景观的同步播放，配合无人游船的动力操作，复现特定景点的特色内容，如枯水期模拟景区瀑布达到汛期景区真实瀑布的视觉效果。

本实施例中，所述中心通讯设备6包括5G通讯基站601，所述船端通讯设备2包括与5G通讯基站601配套的5G终端设备201，具体为，所述5G通讯基站601包括5G天线和射频模块，所述5G终端设备201包括Balong 5000的5G芯片；

所述5G终端设备201接收5G通讯基站601传送的影像数据，船端控制器1将5G终端设备201接收的影像信息显示在交互终端设备4中，所述5G终端设备201应用5G通讯技术交换数据，数据量大且延时小，能高效地实现多艘无人游船间实景分享，满足乘客单次乘船多线观光的好奇心。

本实施例中，所述船端通讯设备2还包括数字电台和宽带电台，数字电台和宽带电台设备作为无线通讯链路的备用设备，其对应的处理器与船端控制器1连接，并安装于无人游船的船舱内，其对应的天线则安装于船顶上，所述中心通讯设备6设置有与船端通讯设备2对应型号的数字电台和/或宽带电台，其中数字电台主要传送无人游船的工况信息，宽带电台主要传送无人游船的影像信息。

本实施例中，所述无人游船还包括导航设备8和避障设备9，所述船端控制器1监控导航设备8和避障设备9并将监控数据转发给中心控制器5，所述中心控制器5统筹管理所有无人游船的导航数据和避障数据，生成调度决策，具体的，所述导航系统包括惯导系统和北斗电台。

本实施例中，所述惯导系统配套设置有惯导主天线和惯导副天线，北斗电台配套设置有电台天线；所述惯导主天线、惯导副天线和电台天线均安装在船顶上；所述惯导系统和北斗电台的处理器安装于船舱内，惯导主天线和惯导副天线通过导线与惯导系统的处理器相连，电台天线通过导线与北斗电台的处理器相连；所述北斗电台具备短报文通信能力；所述导航系统获取无人游船定位信息并经由无线通讯链路发送给监控中心；所述监控中心统筹管理各无人游船的定位信息，优化无人游船之间运行距离，使无人游船均匀配置于游玩水域。

本实施例中，所述避障系统包括毫米波雷达和激光雷达；所述毫米波雷达安装于船顶上；所述激光雷达设置两个，对称安装于船头和船尾护栏上；所述毫米波雷达为船端控制系统提供长距离大范围扫描信息，所述激光雷达为船端控制系统提供短距离小范围扫描信息，船端控制器1将障碍信息经由无线通讯链路发送给监控中心；所述监控中心统筹分析各无人游船的避障信息，并将障碍物信息广播给无人游船集群，降低部分无人游船探测障碍物失败而导致事故的风险，还能对比多艘无人游船对同一障碍物的探测结果，实现障碍物信息的相互验证，降低障碍物误报的概率；所述监控中心还可以通过摄像设备3传送的影像信息筛选和确定真实障碍物信息。

本实施例中，所述监控中心设置于游玩水域的中心地带，当单个所述5G通讯基站601覆盖能力小于所有无人游船运行航道总面积时，可增加5G通讯基站601数量来满足监控中心对所有无人游船的监控需求。

本实施例中，所述监控中心设置有气象设备10，包括雨量计、风速风向仪、气温仪和气压计，中心控制器5连接并监控气象设备10工况数据，整理后存储到服务器7中，然后循环传送给无人游船集群，中心控制器5根据气象信息确定无人游船航行权限或速度范围。

本实施例中，VR虚拟设备402具体为VR虚拟头盔或VR虚拟眼镜。

实施用例2：如图2所示，在一个长40km，宽25km的景区水域搭建无人游船集群监控系统，选择覆盖范围直径35km的5G通讯基站601，并设置两条旅游线路分别为一号线和二号线，共四艘无人游船，分别为一号无人游船、二号无人游船、三号无人游船、四号无人游船；其中一号和二号无人游船循环运行于一号线，三号和四号无人游船循环运行于二号线；每个无人游船上设置一套5G终端设备201；其中一个5G通讯基站601的覆盖能力小于景区水域的总长度，可将监控中心建设在景区水域中心地带离左侧15km的地点，并在监控中心设置一号5G通讯基站601，然后在离左侧25km的地点设置二号5G通讯基站601，从而两个5G通讯基站601能完全满足所有无人游船与监控中心的通讯需求，无人游船的船端控制器1实时识别通讯状态最好的5G通讯基站601，并驱动5G终端设备201与通讯状态最好的5G通讯基站601建立无线通讯链路，确保无人游船全水域最佳通讯状态。

各无人游船将其当前工作状态通过无线通讯链路传送给中心控制器5并转存到中心服务器7中，监控中心统筹所有无人游船的运行数据，向无人游船下发下一步动作指令，实现多艘无人游船在景区水域有序运营。

无人游船集群监控运行的步骤如下。

步骤一：一号和二号无人游船停放在一号线起点，同时三号和四号无人游船停放在二号线起点，监控中心根据气象信息生成航行计划，并向各无人游船下发自主航行计划，航行计划中包括时间节点和航线信息。

步骤二：一号无人游船按照航行计划沿着一号线自主航行，同时三号无人游船按照航行计划沿着二号线自主航行，并通过无线通讯链路向监控中心实时汇报导航数据、避障数据和影像信息，中心控制器5将上述信息保存到服务器7中。

步骤三：一号无人游船的船端控制器1驱动其第一个显示屏401播放一号无人游船摄像设备3的影像信息，驱动其第二个显示屏401播放一号无人游船导游信息和工况信息，驱动其第三个显示屏401播放其它旅游线路中三号无人游船摄像设备3的影像信息；同理，三号无人游船的船端控制器1驱动其第一个显示屏401播放三号无人游船摄像设备3的影像信息，驱动其第二个显示屏401播放三号无人游船导游信息和工况信息，驱动其第三个显示屏401播放其它旅游线路中一号无人游船摄像设备3的影像信息。

步骤四：监控中心接收并保存一号和三号无人游船位置，当时间点和距离均满足条件时，监控中心给二号和四号无人游船下达起航指令，二号无人游船按照航行计划沿着一号线自主航行，同时四号无人游船按照航行计划沿着二号线自主航行，并通过无线通讯链路向监控中心实时汇报导航数据、避障数据和影像信息，中心控制器5将上述信息保存到服务器7中。

步骤五：在航行过程中，监控中心不断统计一号无人游船的避障信息，并分享给二号无人游船，当二号无人游船起航后，监控中心根据二号无人游船的避障信息修正已保存的避障信息，不断循化互检修正；监控中心不断统计三号无人游船的避障信息，并分享给四号无人游船，当四号无人游船起航后，监控中心根据四号无人游船的避障信息修正已保存的避障信息，不断循化互检修正。

步骤六：当监控中心监测到无人游船到达指定景点，但此景点由于特殊原因并不能展现特色内容时，船端控制器1驱动显示屏401文字提示乘客正确使用VR虚拟设备402，并将服务器7中保存好的景观影像播放到VR虚拟设备402，从而为乘客展示再现景区特色内容。

步骤七：当5G无线通讯链路不稳定时，无人游船集群监控系统启动数字电台和宽带电台建立通讯，确保无人游船的安全有序运行。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无人游船集群监控系统，包括多艘无人游船和监控中心，其特征在于，所述无人游船包括船端控制器（1）、船端通讯设备（2）、摄像设备（3）和交互终端设备（4），所述监控中心设置中心控制器（5）、中心通讯设备（6）和服务器（7），所述无人游船经由船端通讯设备（2）、中心通讯设备（6）与监控中心建立无线通讯链路实现数据交换，各无人游船将船端控制器（1）的工况数据以及摄像设备（3）的影像数据传送给中心控制器（5），并转存于服务器（7）；所述无人游船可将服务器（7）中其它无人游船的影像数据，显示在交互终端设备（4）上；

所述船端控制器（1）作为无人游船的控制中枢，连接并监控船端通讯设备（2）、摄像设备（3）和交互终端设备（4）；

所述中心控制器（5）作为监控中心的控制中枢，连接并监控中心通讯设备（6）和服务器（7）。

2.根据权利要求1所述无人游船集群监控系统，其特征在于，所述交互终端设备（4）包括多个显示屏（401）和/或VR虚拟设备（402），所述船端控制器（1）驱动显示屏（401）和/或VR虚拟设备（402）播放影像数据和/或导游信息。

3.根据权利要求2所述无人游船集群监控系统，其特征在于，所述中心通讯设备（6）包括5G通讯基站（601），所述船端通讯设备（2）包括5G终端设备（201）。

4.根据权利要求3所述无人游船集群监控系统，其特征在于，所述船端通讯设备（2）还包括数字电台和/或宽带电台，所述中心通讯设备（6）设置有与船端通讯设备（2）对应的数字电台和/或宽带电台。

5.根据权利要求4所述无人游船集群监控系统，其特征在于，所述无人游船还包括导航设备（8）和避障设备（9），所述船端控制器（1）监控导航设备（8）和避障设备（9）并将监控数据转发给中心控制器（5），所述中心控制器（5）统筹管理所有无人游船的导航数据和避障数据，生成调度决策。

6.根据权利要求3-5中任一所述无人游船集群监控系统，其特征在于，所述监控中心设置于游玩水域的中心地带，当单个所述5G通讯基站（601）覆盖能力小于所有无人游船运行航道总面积时，可增加5G通讯基站（601）数量来满足监控中心对所有无人游船的监控需求。

7.根据权利要求6所述无人游船集群监控系统，其特征在于，所述监控中心设置有气象设备（10），气象设备（10）包括雨量计、风速风向仪、气温仪和气压计。

8.根据权利要求7所述无人游船集群监控系统，其特征在于，所述5G通讯基站（601）包括5G天线和射频模块，所述5G终端设备包括5G芯片。

9.根据权利要求8所述无人游船集群监控系统，其特征在于，所示VR虚拟设备（402）为VR虚拟头盔和/或VR虚拟眼镜。

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