CN217689804U - 一种多旋翼无人机智能方舱控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多旋翼无人机智能方舱控制装置，主要功能包括：无人机方舱状态监控，方舱外部数据采集，无人机起飞控制以及无人机降落控制；多旋翼无人机智能方舱控制系统及装置一方面采集无人机起降环境的环境数据，包括风速、风向、大气压力、光照、紫外线、雨量、视频等数据，另一方面结合纵向电机实现无人机停放平台的自动升降及限位，结合横向电机实现无人机停放后的姿态固定及夹紧、自动充电动作，同时提供方舱内部温湿度采集、舱门状态跟踪采集、舱内视频图像采集、舱内空调压缩机控制、电池充电状态采集及电量采集、自动照明等一系列采集及控制功能，使得管理人员能够全面了解舱内的实时情况，提供智能化辅助决策。

Description

一种多旋翼无人机智能方舱控制装置

技术领域

本实用新型涉及方舱控制系统以及装置领域，具体涉及一种多旋翼无人机智能方舱控制装置。

背景技术

无人机巡检目前在电力、交通、水利、公安、城市治理等领域已普遍常态化应用，但是无人机巡检的历程一直受制于电池容量的影响，无法实现长跨度、远距离的巡检值守，基于多旋翼无人机智能方舱即是基于此提供无人机起降环境及视频监测、无人机自动引导精准起降-无人机自动回收停放-无人机电池更换与管理，除此之外配合后台操作系统，可以实现无人机操控系统远程一键飞行，可远程操控无人机飞行方向、姿态、高度、拍摄角度、相机焦距等功能。

现有的无人机巡检大多还采用人工控制，手动换电的方式开展工作，自动化、智能化程度不高，因此智能的无人机巡检在电力、交通、水利、公安、城市治理等领域具有显著的社会经济价值，一种智能多旋翼无人机方舱控制系统及装置即是无人机智能化巡检所必须的硬件操作平台。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种多旋翼无人机智能方舱控制系统及装置，技术效果：本实用新型主要在为无人机智能化巡检提供了智能化的硬件操作平台，无需人为干预，显著提升无人机的使用效率，降低使用成本，显著提升无人机巡检的智能化水平。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:

一种多旋翼无人机智能方舱控制装置，包括方舱状态监控子系统、方舱外部环境数据采集子系统，方舱升降同步控制子系统，后台数据交互子系统，其主要特征在于：所述的方舱状态监控子系统由信号数据采集板、压力传感器、温湿度传感器、烟雾传感器、充电接近开关传感器、红外感应传感器、舱内全彩视频终端组成，主要实现无人机充电电流、电压、充电接口夹紧状态、舱内温湿度、烟雾数据采集、舱门开关状态、照明自适应感应、空调状态自适应控制、舱内视频图像采集等。

所述的方舱外部环境数据采集子系统由微型气象传感器、无线数据采集终端、室外红外夜视视频终端组成，主要实现无人机起飞前及飞行过程中环境风速、风向、雨量、光照、大气压、紫外线、温湿度等参数的实时数据采集以及环境的视频图像采集。

所述的方舱升降同步控制子系统由升降同步带、同步步进电机、升降接近开关传感器、 UPS电源模块、刮杆及刮杆电机组成，起飞控制主要实现无人机起飞前舱内、舱外状态评估、接收后台无人机起飞指令并反馈、开方舱顶部舱盖、无人机停放平台启动上升并限位、无人机夹杆释放并限位、无人机起飞、无人机停放平台启动下降并限位、关方舱顶部舱盖。降落控制主要实现无人机降落前舱内、舱外状态评估、接收后台无人机降落指令并反馈返航、开方舱顶部舱盖、无人机停放平台启动上升并限位、无人机精准定位并降落至停放平台、无人机夹杆扶正归中并加紧、无人机停放平台启动下降并限位、关方舱顶部舱盖并开始充电。

所述后台交互子系统由交换机、工控机等网络终端组成，主要通过有线数据交互与后台服务平台进行数据交互，全流程跟踪无人机方舱的工作流程并提供决策信息。

优选地，所述模拟信号数据采集板基于嵌入式MCU开发，运行RTT实时物联网系统，实现电压、电流功率采集。

优选地，所述压力传感器、温湿度传感器、烟雾传感器采用RS485接口方式与模拟信号数据采集板进行通信。

优选地，所述充电接近开关传感器和降落接近开关传感器均为毫米级接近开关，开关感应距离可调，输出信号为开关量。

优选地，所述微型气象站为一体式多参数微型气象监测站，包含风速、风向、雨量、光照、大气压、紫外线、温湿度等多各因子监测，RS485接口输出。

优选地，所述无线数据采集终端采用4G通信、基于嵌入式MCU开发，运行RTT实时物联网系统，遵循TCP/IP协议，实现采集数据的远程上报及反控。

优选地，所述升降平台采用步进电机驱动同步带的方式进行平台升降机夹杆控制，PWM 驱动控制。

优选地，所述视频监控终端、交换机及工控机均采用有线连接的方式与后台进行实时网络通信。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：该装置一方面采集无人机起降环境的环境数据，包括风速、风向、大气压力、光照、紫外线、雨量、视频等数据，另一方面结合纵向电机实现无人机停放平台的自动升降及限位，结合横向电机实现无人机停放后的姿态固定及夹紧、自动充电动作，同时提供方舱内部温湿度采集、舱门状态跟踪采集、舱内视频图像采集、舱内空调压缩机控制、电池充电状态采集及电量采集、自动照明等一系列采集及控制功能，使得管理人员能够全面了解舱内的实时情况，提供智能化辅助决策，除此之外，舱内还提供烟雾报警及自动消防装置，防治在恶劣环境下因电池老化充电造成的舱内火灾等情况发生，及时发现隐患问题并进行处理。

本实用新型主要为无人机智能化巡检提供了智能化的硬件操作平台，无需人为干预，显著提升无人机的使用效率，降低使用成本，显著提升无人机巡检的智能化水平。

附图说明

图1为无人机方舱智能控制平台系统分布图。

图2为无人机方舱状态监控流程图。

图3为无人机方舱外部环境数据采集流程图。

图4为无人机起飞控制流程图。

图5为无人机降落控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图1-5对本实用新型作进一步描述。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-5所示，一种多旋翼无人机智能方舱控制装置，包括方舱状态监控子系统、方舱外部环境数据采集子系统，方舱升降同步控制子系统，后台数据交互子系统。所述的方舱状态监控子系统由模拟信号数据采集板、压力传感器、温湿度传感器、烟雾传感器、充电接近开关传感器、红外感应传感器、舱内全彩视频终端组成，主要实现无人机充电电流、电压、充电接口夹紧状态、舱内温湿度、烟雾数据采集、舱门开关状态、照明自适应感应、空调状态自适应控制、舱内视频图像采集等。

如图2所示，图2中反映了无人机方舱状态监控各个模块之间的工作流程。

所述信号数据采集板基于嵌入式MCU开发，运行RTT实时物联网系统，实现电压、电流、功率、传感器数据采集，所述信号数据采集板中的模拟信号指的是电压和电流信号，其主要功用是对无人机的充电状态进行监控，通过采集无人机充电的电压和电流信号来判定无人机的充电状态。

所述压力传感器和充电接近开关传感器结合判定无人机的充电接口夹紧状态，并将相关状态信息上报决策，充电接口如果有故障，断电并上报故障，充电接口正常，正常充电并监控采集其充电电流和电压信息。所述压力传感器和充电接近开关传感器采用市面上的现有设备技术，本实用新型只是利用其功能。

舱内温湿度以及空调状态自适应控制主要依靠温湿度传感器进行监控，并将信号传输到后台交互子系统，控制空调进行相应的调节。

烟雾数据采集主要依靠烟雾传感器采集烟雾数据，舱门开关状态、照明自适应感应以及舱内视频图像采集主要依靠红外感应传感器、舱内全彩视频终端完成相关数据采集并上传，所述方舱还设辅助照明设备，在光线不足的情况下，启动辅助照明。

如图3所示，所述的方舱外部环境数据采集子系统由微型气象传感器、无线数据采集终端、室外红外夜视视频终端组成，主要实现无人机起飞前及飞行过程中环境风速、风向、雨量、光照、大气压、紫外线、温湿度等参数的实时数据采集以及环境的视频图像采集。所述微型气象站为一体式多参数微型气象监测站，包含风速、风向、雨量、光照、大气压、紫外线、温湿度等多各因子监测，RS485接口输出。

所如图4-图5所示，方舱升降同步控制子系统由升降同步带、同步步进电机、升降接近开关传感器、UPS电源模块、刮杆及刮杆电机组成，起飞控制主要实现无人机起飞前舱内、舱外状态评估、接收后台无人机起飞指令并反馈、开方舱顶部舱盖、无人机停放平台启动上升并限位、无人机夹杆释放并限位、无人机起飞、无人机停放平台启动下降并限位、关方舱顶部舱盖。降落控制主要实现无人机降落前舱内、舱外状态评估、接收后台无人机降落指令并反馈返航、开方舱顶部舱盖、无人机停放平台启动上升并限位、无人机精准定位并降落至停放平台、无人机夹杆扶正归中并加紧、无人机停放平台启动下降并限位、关方舱顶部舱盖并开始充电。

具体的，如图4，起飞控制，无人机起飞之前，方舱状态监控子系统对方舱内的环境状态以及无人机的电力状态进行监控，保证内部环境以及无人机的电力状态良好，同时方舱外部环境数据采集子系统对方舱外部的风速、风向、雨量、光照、大气压、紫外线、温湿度进行采集并上传，后台交互子系统判定室内和室外环境是否适合无人机起飞，判定不适合起飞，则起飞程序中断并上报，判定方舱内以及外部环境适合无人机起飞，舱门打开，同步步进电机带动升降同步带上升，无人机上升到起飞平台，刮板动作，无人机夹杆释放，无人机起飞，无人机停放台下降，然后关闭舱门。

图5，降落控制，无人机执行完任务之后返航，交互子系统控制无人机行程，返航到方舱时候，舱门打开，同步步进电机上升至预设平台，无人机在预设路线程序以及升降接近开关的指引下实施精准降落，刮板动作，夹板加紧限位，无人机停放平台下降并限位，关闭舱门，采集充电接口处的夹紧状态，确保充电接口连接无误，实施充电，直到充满电。

所述后台交互子系统由交换机、工控机等网络终端组成，主要通过有线数据交互与后台服务平台进行数据交互，全流程跟踪无人机方舱的工作流程并提供决策信息。

需要说明的是，本实用新型中所涉及的传感器、一体式多参数微型气象监测站、无线数据采集终端等用于采集环境信息、电力信息的程序设备为现有多参数物联网技术的使用，本实用新型具体的产品型号不做限定。

本实用新型还包括工控机和交换机，交换机主要用于能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机，满足本实用新型的实用需求，工控机对生产过程中使用的机器设备、生产流程、数据参数等进行监测与控制，工控机和交换机主要在本实用新型的后台交互系统，所述工控机和交换机也采用现有常规技术，本实用新型直接使用其功能。

本实用新型的工作原理如下：

方舱状态监控子系统通过模拟信号数据采集板对压力传感器、温湿度传感器、烟雾传感器、接近开关传感器、红外传感器、舱内视频终端等传感器的数据进行采集分析，判断当前方舱内部的状态是否正常，一旦发现异常数据，一方面加密监测剔除偶然异常数据，另一方面当确定多次数据异常时即上报异常数据至平台，提醒操作人员关注舱内状态，并进行舱内视频抓拍录像，供事后分析查证。

方舱外部环境采集子系统即通过无线数据采集终端及一体式微型气象站对舱外风速、风向、雨量、光照、大气压、紫外线、温湿度等多各因子监测进行实时数据采集监测，结合数据分析结果给出是否适合无人机飞行状态指令，并上报平台，同时当无人机执行任务指令时，舱外的视频终端则进行全程录像，供任务过程查验。

方舱升降平台控制子系统及通过上下竖向及水平横向同步带和驱动步进电机、刮杆等进行升降平台的上下升降控制及水平刮杆操控，同时结合接近开关进行升降和刮杆限位，用于在无人机起飞和降落阶段的配合控制。

后台交互子系统则借助工控机、交换机与无人机方舱智能控制平台进行通信及数据交互，一方面实时上报方舱数据信息，另一方面实时接收平台下发指令并解析控制方舱动作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,术语“设置”、“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多旋翼无人机智能方舱控制装置，其特征在于，包括方舱状态监控子系统、方舱外部环境数据采集子系统、方舱升降同步控制子系统、后台数据交互子系统；

方舱状态监控子系统由信号数据采集板、压力传感器、温湿度传感器、烟雾传感器、充电接近开关传感器、红外感应传感器、舱内全彩视频终端组成，负责监控方舱内部状态和舱内环境；

方舱外部环境数据采集系统由微型气象传感器、无线数据采集终端、室外红外夜视视频终端组成，负责监控方舱外部环境；

方舱升降同步控制子系统由升降同步带、同步步进电机、升降接近开关传感器、UPS电源模块、刮杆及刮杆电机组成，负责控制无人机起飞和降落；

后台数据交互子系统由工控机、交换机、路由器、无线数据采集终端、室外红外夜视视频终端组成，负责数据传输及交互，跟踪无人机工作流程；所述后台数据交互子系统与舱状态监控子系统、方舱外部环境数据采集子系统和方舱升降同步控制子系统分别连接，接收平台下发指令并解析控制方舱动作。

2.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机智能方舱控制装置，其特征在于，所述信号数据采集板基于嵌入式MCU开发，运行RTT实时物联网系统，实现电压、电流、功率和传感器数据采集。

3.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机智能方舱控制装置，其特征在于，所述压力传感器、温湿度传感器、烟雾传感器采用RS485接口方式与信号数据采集板进行通信。

4.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机智能方舱控制装置，其特征在于，所述接近开关传感器均为毫米级接近开关，开关感应距离可调，输出信号为开关量。

5.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机智能方舱控制装置，其特征在于，所述微型气象传感器为一体式多参数微型气象监测站，包含风速、风向、雨量、光照、大气压、紫外线和温湿度多各因子监测，RS485接口输出。

6.如权利要求1所述的一种多旋翼无人机智能方舱控制装置，其特征在于，所述无线数据采集终端采用4G通信、基于嵌入式MCU开发，运行RTT实时物联网系统，遵循TCP/IP协议，实现采集数据的远程上报及反控。

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