DE102017119686A1

DE102017119686A1 - System zur Überwachung, Exploration und Inspektion mittels Drohnen

Info

Publication number: DE102017119686A1
Application number: DE102017119686.2A
Authority: DE
Inventors: Paul Rheinländer; Andreas Rheinländer
Original assignee: Rheinlaender Andreas; Rheinlaender Paul
Current assignee: Rheinlaender Andreas; Rheinlaender Paul
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2019-02-28
Also published as: AU2018322758A1; WO2019042997A1; AU2018322758B2; EA202090600A1; CN111149074A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung und Exploration umfassend eine Anzahl von Drohnen, eine Anzahl von Andockstationen, mindestens eine weiterverarbeitende Stelle und mindestens ein Steuerungssystem, wobei die Drohnen zumindest einen Sensor und zumindest ein Kommunikationsmittel umfassen und die Andockstationen zumindest ein Kommunikationsmittel umfassen, wobei die Kommunikationsmittel eine Kommunikation zwischen zumindest einigen Andockstationen und zumindest einigen Drohnen miteinander und/oder untereinander ermöglichen. Das System ist insbesondere für den Einsatz im Berg- und Tiefbau geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung, Exploration und Inspektion mittels Drohnen insbesondere im Berg-, Tunnel- und Tiefbau oder von Objekten, insbesondere von Gebäuden, Räumen, Tunnelsystemen oder Höhlensystemen.
Drohnen werden im zivilen Bereich sowohl zu privaten als auch zu gewerblichen Zwecken eingesetzt. Im gewerblichen Bereich dienen Drohnen insbesondere dazu, Bild- oder sonstige Daten zu liefern, deren Beschaffung auf anderem Wege mit höheren Kosten oder einem höheren Aufwand verbunden wäre oder deren Beschaffung auf anderem Wege nicht möglich gewesen wäre. Beispiele hierfür sind Luftaufnahmen, die früher nur mit Hubschraubern, aufwändiger Filmtechnik und einem entsprechenden Kostenaufwand möglich waren, oder auch Aufnahmen in beengten Räumlichkeiten oder schwer zugänglichem Gelände. Auch Daten, deren Beschaffung bisher nur unter Gefährdung menschlichen Lebens möglich oder wegen der möglichen Gefährdung menschlichen Lebens unmöglich war, können heutzutage häufig durch den Einsatz von Drohnen beschafft werden.
Zunehmend wird auch die Möglichkeit diskutiert, Drohnen zur Auslieferung beispielsweise von Waren zu nutzen. So erweitert sich der Einsatz von Drohnen im zivilen Bereich stetig.
Im gewerblichen und industriellen Bereich werden derzeit für die Objektüberwachung - auch im Berg- und Tiefbau - insbesondere fest installierte Systeme eingesetzt. Beispiele hierfür, auf die sich die Erfindung jedoch keinesfalls beschränkt, sind der Strebabbau im Bergbau oder der Tunnelbau im Tiefbau. Weitere Beispiele für die Anbringung fest installierter Systeme sind die Überwachung von Gebäuden oder Hallen. An strategisch günstigen Punkten wird jeweils ein Sensor installiert, häufig beispielsweise optische Systeme, die periodisch oder permanent Daten erfassen und diese an weiterverarbeitende Stellen leiten. Die Daten werden in der Regel gespeichert und bei Bedarf sofort oder später ausgewertet. Teils dienen die Datenaufzeichnungen rein dokumentarischen Zwecken.
Nachteilig an den bekannten fest installierten Systemen ist, dass sie zum einen teuer in der Anschaffung sind, denn je nach Größe des zu überwachenden Bereichs müssen eine Vielzahl von Sensoren installiert werden, zum anderen sind die Sensoren an die fest installierten Punkte gebunden. Eine spontane Einsicht in durch die Sensoren nicht erfassbare Punkte ist über ein fest installiertes System nicht möglich.
Teilweise werden bereits heute Drohnen zur Überwachung, Inspektion und Exploration im gewerblichen und industriellen Bereich eingesetzt. Die Drohnen werden hierbei meist nur zeitlich begrenzt eingesetzt und dienen keiner permanenten Überwachung. Sie ersetzen derzeit insbesondere keine fest installierten Überwachungssysteme. Auch handelt es sich in aller Regel um Einzeldrohnen, die über die Dauer ihres Einsatzes jeweils von einem Menschen gesteuert werden müssen. Es wäre jedoch wünschenswert, wenn Drohnen effizient auch als Ersatz für fest installierte Systeme, beispielsweise als permanentes Überwachungs-, Inspektions- oder Explorationssystem, eingesetzt werden könnten.
Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung ein Überwachungs-, Inspektions- und/oder Explorationssystem zur Verfügung zu stellen, das mit Sensoren ausgestattete Drohnen umfasst.
Auch ist es Aufgabe der Erfindung ein Überwachungs-, Inspektions- und/oder Explorationssystem zur Verfügung zu stellen, das weitgehend autark arbeiten kann.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Überwachungs-, Inspektions- und/oder Explorationssystem zur Verfügung zu stellen, das geeignet ist, die von den Drohnen erfassten Daten an ein Speicher- und/oder Datenverarbeitungssystem weiterzuleiten.
Es ist auch Aufgabe der Erfindung ein Überwachungs-, Inspektions- und/oder Explorationssystem zur Verfügung zu stellen, das für den Einsatz im Berg- und Tiefbau geeignet ist.
Zudem ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Überwachungs-, Inspektions- und/oder Explorationssystem zur Verfügung zu stellen, das modular aufgebaut ist und durch das möglicherweise bereits vorhandene Systeme auch stufenweise austausch- und/oder erweiterbar sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale auch in beliebiger und technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und somit weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
Ein erfindungsgemäßes System zur Überwachung, Inspektion und Exploration umfasst zumindest eine Anzahl von Drohnen mit zumindest einem Sensor, eine Anzahl von Andockstationen, eine weiterverarbeitende Stelle und eine Steuerungseinheit.
Die Auswahl der geeigneten Drohne richtet sich primär nach dem geplanten Einsatzzweck. Insofern ist unter einer Drohne im Sinne dieser Erfindung jegliches unbemanntes Luftfahrzeug zu verstehen, das vom Boden aus über eine Fernbedienung durch einen Menschen oder einen Computer steuerbar ist. Bei den in dem erfindungsgemäßen System zu verwendenden Drohnen handelt es sich bevorzugt um sogenannte Multicopter, insbesondere Quadrocopter. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solch einen Drohnentyp beschränkt.
Die Drohnen in dem erfindungsgemäßen System umfassen zumindest einen Sensor, der für den jeweiligen Einsatzzweck entsprechend auswählbar ist. Denkbar sind hier alle möglichen Arten von Sensoren wie beispielsweise mechanische, thermoelektrische, resistive, piezoelektrische, kapazitive, induktive, optische, magnetische, optoelektronische, elektrochemische, Temperatur-, Abstands-, Druck-, Gas- oder auch Biosensoren. Vorzugsweise sind die Drohnen mit zumindest einem Abstandssensor und zumindest einem weiteren Sensor zur Datenerhebung ausgestattet. Ein solcher weiterer Sensor kann auch ein Laser oder ein RF-Sensor (ein elektromagnetischer Sensor) sein. Diese Sensoren erlauben beispielsweise eine genaue Vermessung der Umgebung und helfen so, eine dreidimensionale Abbildung des Raumes zu erstellen, in dem sich die Drohne bewegt. Dies ist beispielsweise überall dort vorteilhaft, wo entsprechend den sich gegebenenfalls auch verändernden Räumlichkeiten die dort arbeitenden Maschinen neu ausgerichtet werden müssen.
Die Drohnen umfassen in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest ein Speicherelement, in dem die über die Sensoren erfassten Daten zumindest zeitlich begrenzt speicherbar sind. Ein solches Speicherelement ist jedoch je nach Anwendungsanforderung optional. Die erfassten Daten werden bevorzugt an ein nachfolgendes Empfängersystem übermittelt. Ein nachfolgendes Empfängersystem ist in einer bevorzugten Ausführungsform sowohl zum Empfangen als auch zum Senden von Daten konzipiert. Ein nachfolgendes Empfängersystem kann beispielsweise eine Andockstation, eine Relaisstation oder eine weiterverarbeitende Stelle sein. Der Fachmann wählt das für seinen Zweck am besten geeignete System.
So sind auch Ausführungsformen der Erfindung denkbar, bei denen die erfindungsgemäßen Systeme Drohnen umfassen, die selbst Relaisstationen aufweisen. Vorteilhaft ist daran, dass die so ausgestatteten Drohnen sehr flexibel das vorhandene Netzwerk an Relaisstationen erweitern können.
Eine weiterverarbeitende Stelle im Sinne dieser Erfindung ist eine Stelle, an die Daten übermittelt und in der die Daten gegebenenfalls gespeichert werden können. Die Übermittlung der Daten kann von den Drohnen direkt oder von den Andockstationen erfolgen. Die weiterverarbeitende Stelle kann ein elektronisches Datenverarbeitungssystem (EDV) zur Weiterverarbeitung der Daten und einen Speicher umfassen. Prinzipiell muss in der weiterverarbeitenden Stelle keine Weiterverarbeitung der Daten im Sinne einer Aufbereitung oder Auswertung durchgeführt werden. Prinzipiell kann eine weiterverarbeitende Stelle im Sinne dieser Erfindung auch ein weiterer Datenspeicher sein, der gegebenenfalls über eine Relaisstation verfügt. Die weiterverarbeitende Stelle verfügt über kabellose und gegebenenfalls über kabelgebundene Kommunikationssysteme. Die Kommunikationssysteme dienen zur Kommunikation zwischen weiterverarbeitender Stelle und Drohne und/oder zur Kommunikation zwischen weiterverarbeitender Stelle und Andockstation. Gegebenenfalls verfügt die weiterverarbeitende Stelle über weitere Kommunikationssysteme, über die sie von einem übergeordneten System steuerbar ist.
Eine Andockstation im Sinne dieser Erfindung bietet den Drohnen einen Landeplatz, an dem sich die Drohne ohne Flugbewegungen aufhalten kann. Die Andockstationen verfügen über kabellose und gegebenenfalls über kabelgebundene Kommunikationssysteme. Die Kommunikationssysteme dienen zur Kommunikation der Andockstationen untereinander, zur Kommunikation zwischen Andockstation und Drohne und/oder zur Kommunikation zwischen Andockstation und weiterverarbeitender Stelle und/oder für Steuerungssysteme zur Steuerung der Drohnen, wobei für die unterschiedlichen Kommunikationsarten unterschiedliche oder auch gleiche Systeme verwendet werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Andockstationen zugleich Relaisstationen.
Eine Relaisstation im Sinne dieser Anmeldung ist ein Übertragungselement, das empfangene Signale weiterleitet. Eine Relaisstation im Sinne dieser Anmeldung kann insbesondere eine entsprechend ausgestattete Andockstation, eine entsprechend ausgestattete Drohne oder eine weiterverarbeitende Stelle sein.
Die Drohnen in dem erfindungsgemäßen System umfassen zumindest ein kabelloses Kommunikationssystem. Das Kommunikationssystem kann zur Kommunikation und/oder Übermittlung von Daten der Drohnen untereinander, zur Kommunikation und/oder Übermittlung von Daten zwischen Drohne und Andockstation und zur Kommunikation und/oder Übermittlung von Daten zwischen Drohne und weiterverarbeitender Stelle dienen, wobei für die unterschiedlichen Kommunikations- und Übermittlungswege unterschiedliche oder auch gleiche Kommunikationssysteme verwendet werden können.
Die Andockstationen sind zumindest hinsichtlich der Stromversorgung über Kabel miteinander verbindbar.
Drohne und Andockstation umfassen jeweils ein Andockelement, über das sie miteinander verbindbar sind. Das Andockelement kann ein magnetisches und/oder mechanisches Element umfassen. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Andockelemente von Drohne und Andockstation nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip funktionieren, es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, bei denen im Wesentlichen nur die Drohen oder nur die Andockstation über ein entsprechendes Andockelement verfügt. Wichtig ist dabei, dass die Drohne nur so an die Andockstation andockbar ist, dass alle notwendigen Kontakte und Übertragungswege zwischen Drohne und Andockstation, beispielweise zur Energie- und/oder Datenübertragung, nach dem Andocken verbunden beziehungsweise verbindbar sind.
Zumindest eine der Andockstationen umfasst eine Ladestation für Drohnen. Die Drohnen können somit über die Ladestation der Andockstation mit Energie versorgt werden und so beispielsweise vorhandene Akkus aufladen oder die übertragene Energie für sonstige Aufgaben während des Aufenthalts in der Andockstation nutzen, beispielsweise für den Betrieb der Sensoren oder die Übertragung von Daten. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen alle Andockstationen eine Ladestation.
Die Energieübertragung zwischen Drohne und Andockstation kann drahtlos oder mittels elektrischer Kontakte erfolgen. Bevorzugt ist eine drahtlose Energieübertragung vor allem in Umgebungen, in denen eine schnelle Verunreinigung der Kontakte zu befürchten ist und somit eine ausreichende Energieübertragung nicht gewährleistet erscheint. Dies ist insbesondere in besonders staubanfälligen Umgebungen der Fall, wie man sie aus dem Berg- und Tiefbau kennt.
Die Kommunikation zwischen Drohne und Andockstation findet bevorzugt kabellos statt. Die Kommunikation zwischen den Andockstationen und der weiterverarbeitenden Stelle kann sowohl kabellos als auch kabelgebunden stattfinden. Maßgeblich für die Entscheidung für eine kabellose oder eine kabelgebundene Kommunikation ist immer der geplante Einsatzzweck des erfindungsgemäßen Systems.
Sollen die Andockstationen beispielsweise besonders mobil sein, dann bietet sich für die Kommunikation der Andockstationen untereinander eine kabellose Kommunikation an, da kabelgebundene Systeme durch die feste Verkabelung tendenziell an Mobilität einbüßen. Zudem sind Kabel grundsätzlich anfällig für Beschädigungen, insbesondere wenn diese häufiger neu verlegt werden müssen. Limitierend für ein kabelloses System kann eine unzureichende Sender-Empfänger-Reichweite sein, was insbesondere im Berg- und Tiefbau problematisch sein kann, wenn kabellose Signale aufgrund der besonderen Geometrie und Geografie des Einsatzortes nur kurze Reichweiten erzielen. In diesem Fall kann eine kabelgebundene Kommunikation oder eine Kommunikation über Relaisstationen in Betracht kommen. So sind in einer bevorzugten Ausführungsform die Andockstationen zugleich Relaisstationen.
Bevorzugt dienen die Andockstationen in dem erfindungsgemäßen System auch der Steuerung der Drohnen, wobei verschiedene Steuerungsoptionen denkbar sind. Die Andockstationen könnten die Drohnen gleichsam wie mit einer Fernbedienung in Echtzeit steuern. Auch wäre es denkbar, dass die Andockstationen eine bestimmte Flugroute in die Drohne einspeisen, die diese dann abfliegt und anschließend zu einer Andockstation zurückkehrt. Auch wäre es denkbar, dass die von einer Drohne zu absolvierende Flugstrecke durch eine bestimmte Reihenfolge von anzufliegenden Andockstationen bestimmt wird, wobei die jeweils auf der zu absolvierenden Flugroute nächste Andockstation ein Signal aussendet, dem die entsprechende Drohne folgt.
Entsprechende Steuerungen und Signalübertragungen können beispielsweise auch durch Leitsysteme basierend auf Lasertechnologie oder RFID (radiofrequency identification) erfolgen, wobei die Andockstationen und Drohnen entsprechende Sender- und Empfängermodule umfassen müssen.
Die Andockstationen sind über ein drahtloses oder kabelgebundenes Kommunikationssystem mit einer Steuereinheit verbunden. Ein EDV-System kann ein Steuerungssystem umfassen. Das Steuerungssystem stellt beispielsweise Flugrouten und Steuerungsparameter für die Drohnen bereit, die über die Andockstationen in die Drohnen gespeichert oder über die Andockstationen an die Drohnen übermittelt werden. Insofern kann eine Andockstation, die zur Steuerung einer Drohne dient, auch lediglich der Übermittler der Steuerungsinformationen beispielsweise des EDV Systems sein, ohne selbst aktiv an der Steuerung oder der Berechnung der Flugrouten beteiligt zu sein.
Die Steuereinheit kann bevorzugt Teil der EDV der weiterverarbeitenden Stelle sein.
Es sind in dem erfindungsgemäßen System sowohl mehrere Steuereinheiten als auch mehrere weiterverarbeitende Stellen denkbar.
Neben den zuvor beschriebenen Andockstationen kann das erfindungsgemäße System optional weitere Ruheplätze umfassen, an denen sich die Drohnen im Wesentlichen ohne Flugbewegungen aufhalten können. Ein Andocken an den Ruhestationen kann analog dem Andocken an eine der Andockstationen möglich sein, es sind hier jedoch auch einfachere Andockmechanismen denkbar, beispielsweise über einen Magneten, da die Ruheplätze im Wesentlichen nicht über die Kommunikations- und Ladesysteme der Andockstation verfügen.
In Systemen, bei denen auch zumindest einige Drohnen Relaisstationen umfassen, können die Ruheplätze auch dazu dienen, das Relaisnetzwerk der Andockstationen zu erweitern.
Das erfindungsgemäße System ist insbesondere zur Verwendung bei der Exploration, Inspektion und/oder Überwachung im Berg-, Tief- oder Tunnelbau oder von Objekten, insbesondere von Gebäuden, Räumen, Tunnelsystemen oder Höhlensystemen, geeignet.
Das erfindungsgemäße System weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass die Realisation der Explorations- beziehungsweise Überwachungseinrichtung über Andockstationen und Drohnen deutlich flexibler ist als über ein fest installiertes System. Insbesondere kann je nach Aufgabenstellung die Anzahl der mit Sensoren ausgestatteten Drohnen gegenüber fest installierten Sensoren auf ein Minimum beschränkt werden, da eine einzelne mit Sensoren ausgestattete Drohne einen deutlich größeren Bereich abzubilden vermag als dies ein einzelner fest installierter Sensor kann.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren und Anwendungsbeispielen näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und Anwendungsbeispiele besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigten Ausführungsvarianten beschränkt. Insbesondere umfasst die Erfindung, soweit es technisch sinnvoll ist, beliebige Kombinationen der technischen Merkmale, die in den Ansprüchen aufgeführt oder in der Beschreibung als erfindungsrelevant beschrieben sind.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems in einer im Bergbau bevorzugt einzusetzenden Variante.
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems in einer in der Inspektion von Tunnelsystemen bevorzugt einzusetzenden Variante.

1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 1, das insbesondere dort eingesetzt werden kann, wo eine kabellose Datenübertragung zwischen den Andockstationen wünschenswert ist, die Sendereichweite jedoch eingeschränkt ist, beispielsweise im Berg- oder Tiefbau.
Die in dem Ausführungsbeispiel gewählten Anzahlen insbesondere von Andockstationen A₁ - A_N , Relaisstationen R₁ - R_N-2 und Drohnen D₁ - D_N/2 ist beispielhaft und dient lediglich der Veranschaulich der geplanten Anwendung in einem Gebiet mit geringer Sendereichweite. Ebenso sind sämtliche Dimensionen und gewählten Abstände zwischen den einzelnen Elementen des Systems rein aus anschaulichen Zwecken so gewählt wie dargestellt.
Die Anzahl der Drohnen D in dem System hängt stark von der notwendigen Überwachungsdichte ab. In dem beispielhaften System ist jede zweite Andockstation mit einer Drohne besetzt. Die Drohnen pendeln in einem zu bestimmenden Zyklus zwischen den Andockstationen. Im Vergleich zu einem fest installierten System ergibt sich somit eine Einsparung von 50% an Überwachungssensoren. Die Drohnen D können zudem flexibel eingesetzt werden und bei Bedarf auch solche Bereiche in dem Gebiet erfassen, die von einem vergleichbaren fest installierten System an den Festlegungspunkten der Andockstationen A₁ - A_N , nicht erfasst werden könnten.
Die Andockstationen A verfügen über gegebenenfalls mehrere Kommunikationssysteme, um untereinander und mit den Drohnen kommunizieren zu können. Die Auswahl geeigneter und die Anzahl verwendeter Kommunikationssysteme hängen von dem geplanten Einsatz des Systems ab. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß 1 umfassen die Andockstationen A Kommunikationssysteme zur kabellosen Kommunikation mit den Drohnen und untereinander. Zusätzlich umfasst die Andockstation A_N ein kabelgebundenes Kommunikationssystem zur weiterverarbeitenden Stelle W.
In Gebieten mit geringer Senderreichweite bietet es sich an, sämtliche Andockstationen A mit zusätzlichen Relaisstationen R auszustatten, gegebenenfalls mit Ausnahme der jeweils ersten und letzten Andockstation A₁ , A_N in der Kette. Eine Relaisstation R an der Andockstation A₁ kann sich erübrigen, da von hier keine Signale per Relaisstation an eine weitere Station geleitet werden müssen, eine Relaisstation R an der Andockstation A_N kann sich erübrigen, da diese über ein Datenkabel K mit der weiterverarbeitenden Stelle W verbunden ist und somit von der Andockstation A_N keine Signale per Relaisstation weitergeleitet werden müssen.
Über das Datenkabel K erfolgt die Weiterleitung der Daten der Andockstationen A beziehungsweise der Drohnen D.
Zur Sicherstellung der Stromversorgung sind die Andockstationen A₁ - A_N an eine kabelgebundene Energieversorgung E angeschlossen. Die Energiezufuhr kann über die weiterverarbeitende Stelle W gegebenenfalls gestützt durch eine EDV erfolgen.
Die Andockstationen A können über eine Ladestation für Drohnen verfügen. Je nach Einsatzzweck kann es sinnvoll sein, jede Andockstation A mit einer Ladestation auszurüsten, es kann jedoch auch sinnvoll sein, nur so viele Andockstationen mit Ladestationen auszurüsten wie sich Drohnen D in dem System befinden.
Die Andockstation A_N ist über ein kabelgebundenes Kommunikationssystem mit einer Steuereinheit S verbunden. Ein EDV-System kann ein Steuerungssystem umfassen. Das Steuerungssystem S stellt beispielsweise Flugrouten und Steuerungsparameter für die Drohnen D bereit, die über die Andockstationen A in die Drohnen D gespeichert oder über die Andockstationen A an die Drohnen D übermittelt werden. Insofern kann eine Andockstation A, die zur Steuerung einer Drohne dient, auch lediglich der Übermittler der Steuerungsinformationen beispielsweise des EDV Systems sein, ohne selbst aktiv an der Steuerung oder der Berechnung der Flugrouten beteiligt zu sein. Die Steuereinheit kann bevorzugt Teil der EDV der weiterverarbeitenden Stelle sein.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Steuerung der Drohnen D über die Andockstationen A erfolgt. Hier wäre es beispielsweise denkbar, die Drohnen D einem Signal folgen, das von der jeweils als nächstes anzufliegenden Andockstation A ausgesendet wird. Ebenso wäre es in diesem beispielhaften System vorstellbar, dass die Drohne D₁ in einem zu bestimmenden Zyklus zwischen den Andockstationen A₁ und A₂ pendelt, die Drohne D₂ in einem zu bestimmenden Zyklus zwischen den Andockstationen A₃ und A₄ pendelt usw.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 1, das insbesondere dort eingesetzt werden kann, wo eine kabellose Datenübertragung zwischen den Andockstationen A wünschenswert ist und eine gute Sendereichweite erzielt werden kann. Zusätzlich ist dieses System für eine zyklische Überwachung des entsprechenden Gebiets ausgelegt.
Die in dem Ausführungsbeispiel gewählten Anzahlen insbesondere von Andockstationen A₁ - A_N , Relaisstationen R₁ - R_N-1 und Drohnen D₁ - D_N/2 ist beispielhaft und dient lediglich der Veranschaulich der geplanten Anwendung. Ebenso sind sämtliche Dimensionen und gewählten Abstände zwischen den einzelnen Elementen des Systems rein aus anschaulichen Zwecken so gewählt wie dargestellt.
Die Anzahl der Drohnen D in dem System hängt stark von der notwendigen Überwachungsdichte ab. In dem beispielhaften System wird nur eine Drohne eingesetzt. Die Drohne pendelt in einem zu bestimmenden Zyklus oder nach Notwendigkeit zwischen den Andockstationen. Im Vergleich zu einem fest installierten System ergibt sich somit eine Einsparung von 75% an Überwachungssensoren. Die Drohne D kann zudem flexibel eingesetzt werden und bei Bedarf auch solche Bereiche in dem Gebiet erfassen, die von einem vergleichbaren fest installierten System an den Festlegungspunkten der Andockstationen A₁ - A_N , nicht erfasst werden könnten.
Die Andockstationen A verfügen über gegebenenfalls mehrere Kommunikationssysteme, um untereinander und mit der Drohne kommunizieren zu können. Die Auswahl geeigneter und die Anzahl verwendeter Kommunikationssysteme hängen von dem geplanten Einsatz des Systems ab. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß 2 umfassen die Andockstationen A Kommunikationssysteme zur kabellosen Kommunikation mit der Drohne und untereinander. Aufgrund der guten Sendereichweite umfasst die Andockstation A_N kein kabelgebundenes Kommunikationssystem zur weiterverarbeitenden Stelle W, sondern kommuniziert mit dieser kabellos, was zu einer weiteren Erhöhung der Flexibilität des Systems führt.
Optional können die Andockstationen A mit zusätzlichen Relaisstationen R ausgestattet werden. Eine Relaisstation R an der Andockstation A₁ kann sich erübrigen, da von hier keine Signale per Relaisstation an eine weitere Station geleitet werden müssen, eine Relaisstation R an der Andockstation A_N erscheint in diesem System sinnvoll, da so kabellose Signale von der weiterverarbeitenden Stelle W gegebenenfalls direkt an die empfangende Andockstation A weitergeleitet werden können.
Über die Andockstation A_N beziehungsweise die Relaisstation R_N-1 erfolgt die Weiterleitung der Daten der Andockstationen A beziehungsweise der Drohnen D an die weiterverarbeitende Stelle W.
Zur Sicherstellung der Stromversorgung sind die Andockstationen A₁ - A_N an eine kabelgebundene Energieversorgung E angeschlossen. Die Energiezufuhr kann über die weiterverarbeitende Stelle W gegebenenfalls gestützt durch EDV erfolgen.
Die Andockstationen A können über eine Ladestation für Drohnen verfügen. Je nach Einsatzzweck kann es sinnvoll sein, jede Andockstation A mit einer Ladestation auszurüsten, es kann jedoch auch sinnvoll sein, nur so viele Andockstationen mit Ladestationen auszurüsten, wie sich Drohnen D in dem System befinden.
Die Andockstation A_N ist über ein drahtloses Kommunikationssystem mit einer Steuereinheit verbunden. Ein EDV-System kann ein Steuerungssystem umfassen. Das Steuerungssystem stellt beispielsweise Flugrouten und Steuerungsparameter für die Drohnen bereit, die über die Andockstationen in die Drohnen gespeichert oder über die Andockstationen an die Drohnen übermittelt werden. Insofern kann eine Andockstation, die zur Steuerung einer Drohne dient, auch lediglich der Übermittler der Steuerungsinformationen beispielsweise des EDV Systems sein, ohne selbst aktiv an der Steuerung oder der Berechnung der Flugrouten beteiligt zu sein. Die Steuereinheit kann bevorzugt Teil der EDV der weiterverarbeitenden Stelle sein.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Steuerung der Drohne D über die Andockstationen A erfolgt. Hier wäre es beispielsweise denkbar, dass die Drohne D einem Signal folgt, das von der jeweils als nächstes anzufliegenden Andockstation A ausgesendet wird.
Bezugszeichenliste

A: Andockstation
D: Drohne
E: Energieleitung
EDV: Elektronisches Datenverarbeitungssystem
K: Kommunikationsleitung
R: Relaisstation
S: Steuerungssystem
W: Weiterbearbeitende Stelle

Claims

System zur Überwachung und Exploration umfassend - eine Anzahl von Drohnen; - eine Anzahl von Andockstationen; - mindestens eine weiterverarbeitende Stelle und - mindestens ein Steuerungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass - die Drohnen zumindest einen Sensor und zumindest ein Kommunikationsmittel umfassen und - die Andockstationen zumindest ein Kommunikationsmittel umfassen, wobei die Kommunikationsmittel eine Kommunikation von Andockstationen und Drohnen miteinander und/oder untereinander ermöglichen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drohnen und die weiterverarbeitenden Stellen Mittel zur Datenübertragung umfassen.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Andockstation Mittel zur Datenübertragung umfasst, die geeignet sind, Daten von Drohnen zu empfangen und diese Daten an eine weiterverarbeitende Stelle zu übertragen.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Andockstation eine Ladestation für Drohnen umfasst.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Andockstation eine Relaisstation zum Empfang und zur Weiterleitung von Signalen umfasst.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Andockstation eine Relaisstation zum Empfang und zur Weiterleitung von Daten umfasst.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezufuhr zu den Andockstationen kabelgebunden ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragung von der Ladestation einer Andockstation an die Drohne drahtlos ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System weiterhin Ruheplätze für die Drohnen umfasst.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Drohne eine Relaisstation umfasst.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Drohnen und ein Teil der Andockstationen ein Leitsystem basierend auf Lasertechnologie und/oder RFID umfassen.
Verwendung eines Systems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Exploration und/oder Inspektion und/oder Überwachung im Berg-, Tief- oder Tunnelbau oder von Objekten, insbesondere von Gebäuden, Räumen, Tunnelsystemen oder Höhlensystemen.