CN211857249U - 一种基于无人机的智能安全监工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种基于无人机的智能安全监工系统，其特征在于包括：温度传感器、气体传感器、震动传感器、红外传感器、湿度传感器、电磁感应传感器、温度传感器终端、气体传感器终端、震动传感器终端、红外传感器终端、湿度传感器终端、电磁感应传感器终端、传感器网关、无线通信模块、无人机、无人机前侧摄像头、无人机后侧摄像头、无人机左侧摄像头、无人机右侧摄像头、无人机上端摄像头、无人机下端摄像头、无人机上端、三维激光雷达、云服务器、网络摄像头、用户终端。本实用新型通过无人机结合多种传感器实现了在线监控。本实用新型提高工作区域安全风险因素信息的整合分析能力以及事故预防能力，减少因事故导致的人员财产损失。

Description

一种基于无人机的智能安全监工系统

技术领域

本实用新型涉及智能监控技术领域，尤其涉及一种基于无人机的智能安全监工系统。

背景技术

现代建造过程中常见安全生产和施工管理中的多种隐患和问题，例如，安全标识不清晰导致高风险施工、工人不进行规范作业未悬挂安全带，施工现场地方混乱无序生产、施工过程不规范影响交通进而影响生产效率。

现有工地管理过程中常采用关键区域安装摄像监控的方式进行视频监控的方式来记录，辅助管理。现有大量无线传感器、无人机等智能装备在其他领域应用，但现有装备对执行技术人员水平要求较高，不能被广泛应用。因此设计一种基于无人机的智能安全监工系统，应用于开放式的大型建造工地和建筑工地，实现无人机自动巡查、视频数据综合隐患分析与危险预警等功能。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种基于无人机的智能安全监工系统，其特征在于包括：温度传感器、气体传感器、震动传感器、红外传感器、湿度传感器、电磁感应传感器、温度传感器终端、气体传感器终端、震动传感器终端、红外传感器终端、湿度传感器终端、电磁感应传感器终端、传感器网关、无线通信模块、无人机、无人机前侧摄像头、无人机后侧摄像头、无人机左侧摄像头、无人机右侧摄像头、无人机上端摄像头、无人机下端摄像头、无人机上端、三维激光雷达、云服务器、网络摄像头、用户终端；

所述温度传感器与所述温度传感器终端通过有线方式连接；所述气体传感器与所述气体传感器终端通过有线方式连接；所述震动传感器与震动传感器终端通过有线方式连接；所述红外传感器与所述红外传感器终端通过有线方式连接；所述湿度传感器与所述湿度传感器终端通过有线方式连接；所述电磁感应传感器与所述电磁感应传感器终端通过有线方式连接；所述传感器网关分别与所述的温度传感器终端、气体传感器终端、震动传感器终端、红外传感器终端、湿度传感器终端、电磁感应传感器终端通过无线方式依次连接；所述传感器网关与所述无线通信模块通过有线方式连接；所述无线通信模块与所述云服务器过无线方式连接；所述无人机中控制模块分别与所述的无人机前侧摄像头、无人机后侧摄像头、无人机左侧摄像头、无人机右侧摄像头、无人机上端摄像头、无人机下端摄像头、无人机上端三维激光雷达通过有线方式依次连接；所述无人机与所述云服务器通过无线方式连接；所述云服务器与所述网络摄像头通过无线方式连接；所述云服务器与所述用户终端通过无线方式连接；所述用户终端通过无线与云服务器通过无线方式连接；

所述的温度传感器、气体传感器、震动传感器、红外传感器、湿度传感器、电磁感应传感器分别部署于建筑内不同区域位置。

所述无人机前侧摄像头固定于所述无人机的前侧机翼上；所述无人机后侧摄像头固定于所述无人机的后侧机翼上；所述无人机左侧摄像头固定于所述无人机的左侧机翼上；所述无人机右侧摄像头固定于所述无人机的右侧机翼上；所述无人机上端摄像头固定于所述无人机的顶端；所述无人机下端摄像头固定于所述无人机的底端；所述无人机上端三维激光雷达固定于无人机上端；

所述温度传感器用于采集环境温度，将环境温度通过所述温度传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述气体传感器用于采集气体浓度，将气体浓度通过所述气体传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述震动传感器用于采集震动速度，将震动速度通过所述震动传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述红外传感器用于采集红外电平，将红外电平通过所述红外传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述湿度传感器用于采集环境湿度，将环境湿度通过所述湿度传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述电磁感应传感器用于采集磁场强度，将磁场强度通过所述电磁感应传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述传感器网关将环境温度与温度阈值比较，若环境温度大于温度阈值则将环境温度、温度传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关将气体浓度与气体阈值比较，若气体浓度大于气体阈值则将气体浓度、气体传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关将震动速度与速度阈值比较，若震动速度大于速度阈值则将震动速度、震动传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关判断红外电平是否跳变，若红外电平发生跳变则将红外传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关将环境湿度与湿度阈值比较，若环境湿度大于湿度阈值则将环境湿度、湿度传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关将磁场强度与磁场阈值比较，若磁场强度大于磁场阈值则将磁场强度、磁场感应传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向前方飞行则通过所述无人机前侧摄像头采集飞行前方图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向后方飞行则通过所述无人机后侧摄像头采集飞行后方图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向左侧飞行则通过所述无人机左侧摄像头采集飞行左侧图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向右侧飞行则通过所述无人机右侧摄像头采集飞行右侧图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向上方飞行则通过所述无人机上端摄像头采集飞行上方图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向下方飞行则通过所述无人机下端摄像头采集飞行下方图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块通过所述无人机上端三维激光雷达采集飞行环境的三维数据信息，以判定无人机安全飞行轨迹。

所述用户终端包括不局限于iOS，Android，Windows移动设备，用来接收云服务器发出的警报，并能实时查看云服务器内采集的信息；

所述网络摄像头采集道路图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测。

本实用新型优点在于：

提高工作区域内突发事件，突遇不利于无人机飞行的自然环境条件引起的无人机故障的无人机自保能力，提高工作区域内人员的安全性，降低无人机失控导致的人员装备安全风险；

亟待提高工作区域安全风险因素信息的整合分析能力，提高工作区域内的事故预防能力，减少因事故导致的人员财产损失。

附图说明

图1：本实用新型系统结构框图。

图2：本实用新型传感器建筑区域布置图。

图3：本实用新型无人机摄像头布置图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型装置，并不用于限定本实用新型装置唯一配置。

如图1所示，为本实用新型系统结构框图，一种基于无人机的智能安全监工系统，其特征在于包括：温度传感器、气体传感器、震动传感器、红外传感器、湿度传感器、电磁感应传感器、温度传感器终端、气体传感器终端、震动传感器终端、红外传感器终端、湿度传感器终端、电磁感应传感器终端、传感器网关、无线通信模块、无人机、无人机前侧摄像头、无人机后侧摄像头、无人机左侧摄像头、无人机右侧摄像头、无人机上端摄像头、无人机下端摄像头、无人机上端三维激光雷达、云服务器、网络摄像头、用户终端；

所述温度传感器与所述温度传感器终端通过有线方式连接；所述气体传感器与所述气体传感器终端通过有线方式连接；所述震动传感器与震动传感器终端通过有线方式连接；所述红外传感器与所述红外传感器终端通过有线方式连接；所述湿度传感器与所述湿度传感器终端通过有线方式连接；所述电磁感应传感器与所述电磁感应传感器终端通过有线方式连接；所述传感器网关分别与所述的温度传感器终端、气体传感器终端、震动传感器终端、红外传感器终端、湿度传感器终端、电磁感应传感器终端通过无线方式依次连接；所述传感器网关与所述无线通信模块通过有线方式连接；所述无线通信模块与所述云服务器过无线方式连接；所述无人机中控制模块分别与所述的无人机前侧摄像头、无人机后侧摄像头、无人机左侧摄像头、无人机右侧摄像头、无人机上端摄像头、无人机下端摄像头、无人机上端三维激光雷达通过有线方式依次连接；所述无人机与所述云服务器通过无线方式连接；所述云服务器与所述网络摄像头通过无线方式连接；所述云服务器与所述用户终端通过无线方式连接；所述用户终端通过无线与云服务器通过无线方式连接。

所述温度传感器型号为DS18B20数字式测温元件；所述气体传感器型号MH-440D型红外传感器，MH410D型传感器；所述震动传感器型号为VESZD111001震动传感VESZD111001震动传感器；所述红外传感器型号为三波段红外火焰探测器三波段红外火焰探测器；所述湿度传感器型号为湿度传感器TH3605；所述电磁感应传感器型号为WXS-J2431型；所述温度传感器终端型号为单片机AT89C2051I/O口；所述气体传感器终端型号为单片机AT89C2051I/O口；所述震动传感器终端型号为单片机AT89C2051I/O口；所述红外传感器终端型号为单片机AT89C2051I/O口；所述湿度传感器终端型号为单片机AT89C2051I/O口；所述电磁感应传感器终端型号为单片机AT89C2051I/O口；所述传感器网关型号为NB-IOT无线传感器网关；所述无线通信模块型号为PTR4000无线数传模块；所述无人机型号为基于pixhawk平台二次开发无人机；所述无人机前侧摄像头型号为山狗F68 4K；所述无人机后侧摄像头型号为山狗F68 4K；所述无人机左侧摄像头型号为山狗F68 4K；所述无人机右侧摄像头型号为山狗F68 4K；所述无人机上端摄像头型号为山狗F68 4K；所述无人机下端摄像头型号为山狗F68 4K；所述无人机上端三维激光雷达型号为VLP-161 3-D LiDAR；所述云服务器型号为阿里云服务器；所述网络摄像头型号DS-2CD2645EF(D)V2-I400万1/3"CMOS ICR日夜型筒型网络摄像机；所述用户终端型号为包括不局限于iOS，Android，Windows移动设备。

如图2所示，所述的温度传感器、气体传感器、震动传感器、红外传感器、湿度传感器、电磁感应传感器分别部署于建筑内不同区域位置。

如图3所示，所述无人机前侧摄像头固定于所述无人机的前侧机翼上；所述无人机后侧摄像头固定于所述无人机的后侧机翼上；所述无人机左侧摄像头固定于所述无人机的左侧机翼上；所述无人机右侧摄像头固定于所述无人机的右侧机翼上；所述无人机上端摄像头固定于所述无人机的顶端；所述无人机下端摄像头固定于所述无人机的底端；所述无人机上端三维激光雷达固定于无人机上端。

所述温度传感器采集环境温度，将环境温度通过所述温度传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述气体传感器采集气体浓度，将气体浓度通过所述气体传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述震动传感器采集震动速度，将震动速度通过所述震动传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述红外传感器采集红外电平，将红外电平通过所述红外传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述湿度传感器采集环境湿度，将环境湿度通过所述湿度传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述电磁感应传感器采集磁场强度，将磁场强度通过所述电磁感应传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述传感器网关将环境温度与温度阈值比较，若环境温度大于温度阈值则将环境温度、温度传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关将气体浓度与气体阈值比较，若气体浓度大于气体阈值则将气体浓度、气体传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关将震动速度与速度阈值比较，若震动速度大于速度阈值则将倾斜角度、震动传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关判断红外电平是否跳变，若红外电平发生跳变则将红外传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关将环境湿度与湿度阈值比较，若环境湿度大于湿度阈值则将环境湿度、湿度传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关将磁场强度与磁场阈值比较，若磁场强度大于磁场阈值则将磁场强度、磁场感应传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述温度传感器施工时分别置于混泥土内部以及外部，控制混泥土表面和内部温差控制在设计要求的范围内，当设计无具体要求，温差不宜超过25℃，且混泥土内部温度不超过65℃，否则混泥土容易出现内部裂缝或者贯穿性裂缝；

所述气体传感器置于工作环境中，MH--440D型红外传感器对空气中存在的甲烷进行检测，MH--440D型红外传感器对空气中存在的二氧化碳进行检测，甲烷和二氧化碳浓度阈值均设置为0.5％，减少施工过程中浅层气的泄露和喷发造成的人员伤亡与施工设备损害；

所述震动传感器置于建筑表面垂直方向上允许最大震动速度3.2mm/s，水平方向上允许最大震动速度6.4mm/s，保护建筑物的安全；

所述红外传感器置于工作环境中，发现施工现场火灾，及时报警；

所述湿度传感器置于工作环境中，阈值设置为30％-70％,保证施工环境适宜；

所述电磁传感器置于工作环境中，磁场强度阈值设为0.1毫特斯拉，保证无人机系统正常工作，且保护工作人员的身体健康；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向前方飞行则通过所述无人机前侧摄像头采集飞行前方图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向后方飞行则通过所述无人机后侧摄像头采集飞行后方图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向左侧飞行则通过所述无人机左侧摄像头采集飞行左侧图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向右侧飞行则通过所述无人机右侧摄像头采集飞行右侧图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向上方飞行则通过所述无人机上端摄像头采集飞行上方图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向下方飞行则通过所述无人机下端摄像头采集飞行下方图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块通过所述无人机上端三维激光雷达采集飞行环境的三维数据信息，生成点云图，以判定无人机安全飞行轨迹；

所述用户终端接收所述云服务器发出的警报，并能实时查看所述云服务器内采集的信息；

所述网络摄像头采集道路图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测。

应当理解，上述实施例仅用于对本实用新型进行描述，并非对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型启示下，在不脱离本实用新型专利要求保护的范围情况下，可以对所述实施例进行替换或变性，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于无人机的智能安全监工系统，其特征在于包括：温度传感器、气体传感器、震动传感器、红外传感器、湿度传感器、电磁感应传感器、温度传感器终端、气体传感器终端、震动传感器终端、红外传感器终端、湿度传感器终端、电磁感应传感器终端、传感器网关、无线通信模块、无人机、无人机前侧摄像头、无人机后侧摄像头、无人机左侧摄像头、无人机右侧摄像头、无人机上端摄像头、无人机下端摄像头、无人机上端三维激光雷达、云服务器、网络摄像头、用户终端；

所述温度传感器与所述温度传感器终端通过有线方式连接；所述气体传感器与所述气体传感器终端通过有线方式连接；所述震动传感器与震动传感器终端通过有线方式连接；所述红外传感器与所述红外传感器终端通过有线方式连接；所述湿度传感器与所述湿度传感器终端通过有线方式连接；所述电磁感应传感器与所述电磁感应传感器终端通过有线方式连接；所述传感器网关分别与所述的温度传感器终端、气体传感器终端、震动传感器终端、红外传感器终端、湿度传感器终端、电磁感应传感器终端通过无线方式依次连接；所述传感器网关与所述无线通信模块通过有线方式连接；所述无线通信模块与所述云服务器过无线方式连接；所述无人机中控制模块分别与所述的无人机前侧摄像头、无人机后侧摄像头、无人机左侧摄像头、无人机右侧摄像头、无人机上端摄像头、无人机下端摄像头、无人机上端三维激光雷达通过有线方式依次连接；所述无人机与所述云服务器通过无线方式连接；所述云服务器与所述网络摄像头通过无线方式连接；所述云服务器与所述用户终端通过无线方式连接；所述用户终端通过无线与云服务器通过无线方式连接；

所述的温度传感器、气体传感器、震动传感器、红外传感器、湿度传感器、电磁感应传感器分别部署于建筑内不同区域位置；

所述无人机前侧摄像头固定于所述无人机的前侧机翼上；所述无人机后侧摄像头固定于所述无人机的后侧机翼上；所述无人机左侧摄像头固定于所述无人机的左侧机翼上；所述无人机右侧摄像头固定于所述无人机的右侧机翼上；所述无人机上端摄像头固定于所述无人机的顶端；所述无人机下端摄像头固定于所述无人机的底端；所述无人机上端三维激光雷达固定于无人机上端。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的智能安全监工系统，其特征在于：

所述温度传感器用于采集环境温度，将环境温度通过所述温度传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述气体传感器用于采集气体浓度，将气体浓度通过所述气体传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述震动传感器用于采集震动速度，将震动速度通过所述震动传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述红外传感器用于采集红外电平，将红外电平通过所述红外传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述湿度传感器用于采集环境湿度，将环境湿度通过所述湿度传感器终端无线传输至所述传感器网关；

所述电磁感应传感器用于采集磁场强度，将磁场强度通过所述电磁感应传感器终端无线传输至所述传感器网关。

3.根据权利要求1所述的基于无人机的智能安全监工系统，其特征在于：

所述传感器网关将环境温度与温度阈值比较，若环境温度大于温度阈值则将环境温度、温度传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关将气体浓度与气体阈值比较，若气体浓度大于气体阈值则将气体浓度、气体传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关将震动速度与速度阈值比较，若震动速度大于速度阈值则将震动速度、震动传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关判断红外电平是否跳变，若红外电平发生跳变则将红外传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关将环境湿度与湿度阈值比较，若环境湿度大于湿度阈值则将环境湿度、湿度传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述传感器网关将磁场强度与磁场阈值比较，若磁场强度大于磁场阈值则将磁场强度、磁场感应传感器部署位置通过无线通信模块无线传输至所述云服务器进行在线监控，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端。

4.根据权利要求1所述的基于无人机的智能安全监工系统，其特征在于：

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向前方飞行则通过所述无人机前侧摄像头采集飞行前方图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向后方飞行则通过所述无人机后侧摄像头采集飞行后方图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向左侧飞行则通过所述无人机左侧摄像头采集飞行左侧图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向右侧飞行则通过所述无人机右侧摄像头采集飞行右侧图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向上方飞行则通过所述无人机上端摄像头采集飞行上方图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端；

所述无人机中控制模块判定若飞行方向是向下方飞行则通过所述无人机下端摄像头采集飞行下方图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测，进一步通过所述云服务器无线传输至所述用户终端。

5.根据权利要求1所述的基于无人机的智能安全监工系统，其特征在于：

所述无人机中控制模块通过所述无人机上端三维激光雷达采集飞行环境的三维数据信息，以判定无人机安全飞行轨迹。

6.根据权利要求1所述的基于无人机的智能安全监工系统，其特征在于：

所述用户终端用来接收云服务器发出的警报，并能实时查看云服务器内采集的信息；

所述网络摄像头采集道路图像，并无线传输至所述云服务器进行在线监测。

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