SK500572020A3 - Zariadenie na diaľkové monitorovanie svetelnotechnických parametrov životného prostredia upraveným dronom - Google Patents

Abstract

Zariadenie na diaľkové monitorovanie svetelnotechnických parametrov životného prostredia upraveným dronom možno zaradiť do oblasti tvorby inteligentných systémov monitorovania stavu životného prostredia. Zariadenie pozostáva z inteligentnej multikoptéry (1) s kamerou a vysielačom (4) s ovládacími prvkami, pričom na závesnom zariadení (5) napojenom na spodnú časť stojana multikoptéry (1) je merací prístroj (6), ktorý je vodičom (7) fixovaným lepivou páskou (3) spojený so snímačom (8) upevnenom obojstrannou páskou (9) na vrchu multikoptéry (1) medzi jej vrtuľami, pričom kamera multikoptéry (1) umožňuje súbežné sledovanie okolia a meraných hodnôt meracieho prístroja (6), ktorý je v podvese vytvorenom prídavnou zvislou konštrukciou stojok (2) fixovaných lepivou páskou (3) k spodnej časti stojana multikoptéry (1), pričom monitorované údaje sú následne spracované v tabletovom počítači (10).

Description

SK 50057-2020 A3

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu usporiadania jednotlivých komponentov zariadenia na diaľkové monitorovanie svetelnotechnických parametrov životného prostredia upraveným dronom. Vynález je alternatívnym spôsobom na merame intenzity osvetlenia v životnom prostredí denným, umelým, či zdmženým osvetlením v určitej výške nad terénom. Monitorovanie ďalších svetelnotechnických parametrov napríklad ultrafialového (UV) žiarenia, infračerveného (IR) žiarenia slnka, farby svetla atď. súvisí s tvorbou inteligentných systémov monitorovania stavu životného prostredia.

Doterajší stav techniky

Určovanie svetelnotechnických parametrov životného prostredia meraním napríklad hodnoty intenzity denného osvetlenia na horizontálnej rovine v určitej výške je možné rôznymi spôsobmi. Prvotné merania založené na fixovaní snímačov v určitej výške na pomocnej konštrukcii neumožňovali dynamiku merania v rôznych výškach. Aj výstup človeka so senzorom po rebríku do určitej výšky, či výlez na strechu, sú poznačené možnými rizikami. Z tohto dôvodu sa pre merania osvedčili balóny, spočiatku používané balóny na vojenské účely, neskôr i na účely meteorológie. Meteorologické balóny sú dnes sofistikovanejšie a vynášajú náklad - prístroj (sondu) cez padák a radarový kútový odrážač. Nevýhodou balónov je to, že sú unášané vzdušnými prúdmi a hoci existujú nástroje na predikciu letu a miesta pristátia balónu, s úplnou presnosťou sa miesto pristátia nedá určiť. Preto je balón vybavený GPS modulom na zisťovanie polohy. Elektronika v sonde počas letu posiela na zem rádiovým prenosom požadované údaje (intenzitu osvetlenia, UV žiarenia, GPS polohu a iné), údaje však môžu byť nepresné v dôsledku tienenia svetelných lúčov hmotou balónu. Vďaka telemetrii je možné sledovať aktuálnu polohu a výšku balónu a pri klesaní nájsť miesto dopadu. Náklad by mal aj po dopade na zem vysielať rádiový signál, vďaka ktorému je možné náklad (sondy) dohľadať aj v náročnejšom teréne. Nevýhodou tohto riešenia je teda zložitá manévrovacia schopnosť balónu a možnosť poškodenia sondy pri pristávam padákom. Veľkou výhodou balónov s meracími sondami je však výška doletu až do 30 km, ktorú lietadlami nedosiahneme. Pre tento diaľkový prieskum Zeme boli neskôr nasadené vzducholode, lietadlá, vrtuľníky, družice a satelity. Prvé aplikácie boli na vojenské účely, neskôr aj na civilné využitie. Podľa umiestnenia snímačov - sond sa diaľkový prieskum delí na letecký a kozmický. Pri týchto spomínaných aplikáciách je dôležité, aby snímač svetlo-technických parametrov nebol tienený hmotou balóna, helikoptéry, či lietadla.

Letecký diaľkový prieskum v nižších výškových doletoch, približne pár desiatok metrov, môžu zabezpečiť aj drony. Dron je diaľkovo riadené bezpilotné lietadlo - UAV (Unmanned Aerial Vehicle). Inteligentné drony - multikoptéry s GPS si zapamätajú miesto vzletu a vrátia sa naň, vyhýbajú sa prekážkam vďaka zabudovaným senzorom, vytvárajú prostredníctvom zabudovanej kamery fotografie a videá, vie sa im zadať trasa letu, zostávajú visieť na jednom mieste a to je výhoda pri monitoringu merania parametrov príslušnými snímačmi v danej výške. Je to teda nové využitie dronu pri meraní svetelnotechnických parametrov životného prostredia. Prevádzkovanie multikoptéry sa posudzuje ako výkon letových prác, preto podlieha táto činnosť oprávneniu na výkon od Dopravného úradu. Doterajšie využitie multikoptér závisí od ich konštrukčného riešenia, použitých materiálov, nosnosti nákladu, prevádzkovania - funkčnosti akumulátorov.

Podstata vynálezu

Podstatu zariadenia na diaľkové monitorovanie svetelnotechnických parametrov životného prostredia upraveným dronom tvorí samotný dron s kamerou - inteligentná multikoptéra minimálne so štyrmi vrtuľami a s kamerou schopnou vytvárať video a fotografie. Štvorsmerový systém detekcie prekážok umožňuje vyhýbať sa prekážkam za letu. Táto multikoptéra má v nosnej konštrukcii záves s kamerou a systémy detekcie prekážok (spodný a predný), USB port, LED indikátor kamery, slot pre micro - SD kartu kamery, predné LED, letový indikátor modulu, motory, vrtule, antény v tvare stojky na pristávame, inteligentný pohonný akumulátor s indikátorom stavu a hlavný vypínač.

Dron je riadený vysielačom s ovládacími prvkami na vytvárame snímok, videa, nastavovanie expozície, ovládame závesu kamery a samotnej navigácie dronu. Obraz z kamery je možné v reálnom čase sledovať na výklopnej obrazovke monitoru. Súčasťou vysielača sú okrem rôznych ovládačov a oznamovačov aj antény, držiak, akumulátor a nabíjacia zásuvka. Dron a vysielač sú komerčne dostupné.

Na monitorovanie svetelnotechnických parametrov je potrebné k spodnej časti dronu k stojkám upevniť závesné zariadenie a na to umiestniť meracie zariadenie na požadované merame, pričom snímač príslušného svetelnotechnického parametra (pre intenzitu osvetlenia, UV žiarenia, IR žiarenia a pod.) je fixovaný obojstrannou lepiacou páskou a bude lokalizovaný na vrchu dronu medzi vrtuľami a spojený káblom fixovaným

SK 50057-2020 A3 lepiacou páskou k telu dronu. Snímač nemá brániť rotačnému pohybu vrtúľ dronu. Záves s meracím prístrojom musí mať takú vzdialenosť od kamery, aby bolo možné kamerou natáčať nielen na sledovanie okolia, ale aj na odčítavame meraných hodnôt na oznamovači (displeji) meracieho prístroja v danom čase. Z tohto dôvodu je spravidla merací prístroj v podvese pod stojkou dronu. Na upevnenie závesnej konštrukcie s meracím prístrojom je potrebné dron pred uvedenou montážou upraviť predĺžením nožičiek stojanu prídavnou konštrukciou. Táto prídavná konštrukcia zo štyroch samostatných nožičiek je fixovaná k zvislej časti stojanu dronu pomocou lepivej pásky. DÍžka prídavných nožičiek musí byť väčšia ako dĺžka podvesu s meracím prístrojom. Prídavný stojan umožňuje montáž závesného zariadenia s meracím prístrojom, čím vytvára aj východiskovú polohu na štart a bezpečné pristátie bez možného mechanického poškodenia meracieho prístroja.

Lepivá páska umožní jednoduchú montáž i prípadnú demontáž štyroch kusov prídavnej konštrukcie na ďalšie iné aplikácie prevádzky dronu.

Prídavná konštrukcia dronu musí byť pevná, stabilná a relatívne ľahká napríklad z plastu. Prídavná konštrukcia nemá spolu so závesnou konštrukciou a meracím zariadením spolu so snímačom znižovať celkovú predpísanú únosnosť. Vhodným riešením prídavnej konštrukcie je plastový pozdĺžny prvok tvaru U alebo C, ktorý sa dá jednoducho zboku nasunúť na pôvodné poplastované kruhové stojky dronu.

Tabletový počítač slúži na zaznamenávanie údajov zo snímkovania počas letu drona (čas, meraný parameter, výška a podobne), resp. po ukončení meraní na ich vyvolávame príslušným softvérom a na prehrávanie videa či fotografií a spracovanie protokolov z meraní z USB kľúča. Obsluha zariadenia môže byť vykonávaná minimálne jednou osobou, ak nie je potrebné zaznamenávať priebežne merané údaje na tabletový počítač, čo býva spravidla pri kontinuálnom zaznamenávam údajov programovateľným meracím prístrojom. V opačnom prípade je k obsluhe potrebných viac osôb.

Interakcie medzi človekom obsluhujúcim dron a vysielačom spočívajú v jeho navigovaní na miesta merania, pričom je spätné odosielame informácií a obrazu z dronu do vysielača. Na displeji vysielača sa zobrazujú letové údaje a možnosti natáčania kamery na tvorbu fotografií či videosnímkov. Ďalšou činnosťou je zaznamenávanie a vyhodnocovanie údajov o meraní z meracieho zariadenia cez kameru dronu do tabletu v priebehu meraní alebo po ukončení prehratím videozáznamu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je vysvetlený pomocou obr. 1, kde je perspektívne zobrazenie jednotlivých súčastí zariadenia na diaľkové monitorovanie svetelnotechnických parametrov životného prostredia upraveným dronom.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je uvedený príklad uskutočnenia zariadenia na diaľkové monitorovanie svetelnotechnických parametrov životného prostredia upraveným dronom, ktoiý pozostáva z inteligentnej multikoptéry 1 s kamerou a prídavnou zvislou konštrukciou stojok 2 fixovaných páskou 3 k spodnej časti stojanu dronu 1, ďalej z vysielača 4 s ovládacími prvkami, pričom k jestvujúcim stojkám na spodnej časti multikoptéry 1 je upevnená závesná konštrukcia 5 na umiestnenie meracieho prístroja 6 spojeného vodičom 7 fixovaným páskou 3 so snímačom 8 umiestneným na vrchu dronu medzi vrtuľami obojstrannou páskou 9. Tabletový počítač 10 slúži na zaznamenávame a vyhodnocovanie údajov z meraní letu multikoptéry L

Priemyselná využiteľnosť

Zariadenie na diaľkové monitorovanie svetelnotechnických parametrov životného prostredia upraveným dronom môže slúžiť na merania intenzity osvetlenia (denného, umelého či kombinovaného osvetlenia), UV žiarenia, IR žiarenia a pod., teda parametrov, keď snímač nie je tienený hmotou dronu. Využitie je v realizácii meraní denného osvetlenia in situ snímačom v určitej výške nad terénom pri nezatienenom horizonte k určovaniu oblohovej horizontálnej osvetlenosti E_v>d [Ix] pre výpočet činiteľa dennej osvetlenosti D [%] v mestskej zástavbe. Aplikácie meraní sú možné v exteriéri alebo i v interiéri halových objektov a môžu slúžiť na verifikáciu parametrov osvetlenia v podmienkach in situ oprávnenými osobami alebo orgánmi verejného zdravotníctva.

Využitie je možné v oblasti tvorby inteligentných systémov monitorovania stavu životného prostredia s dôrazom na svetelnotechnické parametre pri dodržaní všetkých legislatívnych predpisov a oprávnení na prevádzkovanie dronu.

Claims (2)

1. SK 50057-2020 A3

   PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zariadenie na diaľkové monitorovanie svetelnotechnických parametrov životného prostredia upraveným dronom tvorené inteligentnou multikoptérou (1) s kamerou a vysielačom (4) s ovládacími prvkami 5 na ovládanie multikoptéry (1), vyznačujúce sa tým, že k spodnej časti stojanu multikoptéry (1) je lepivou páskou (3) pripevnená prídavná zvislá konštrukcia stojok (2), pričom v spodnej časti multikoptéry (1) je napojené závesné zariadenie (5) spojené s meracím prístrojom (6), ktorý je vodičom (7 ) fixovaným lepivou páskou (3) spojený so snímačom (8) upevnenom obojstrannou páskou (9) na vrchu multikoptéry (1) medzi vrtuľami, pričom na kameru multikoptéry (1) je bezdrôtovo pripojený tabletový počítač 10 (10) na vyhodnocovanie údajov z kameiy multikoptéry (1) a z meracieho prístroja (6).
2. 2. Zariadenie na diaľkové monitorovanie svetelnotechnických parametrov životného prostredia upraveným dronom podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že merací prístroj (6) je na závesnom zariadení (5) v podvese na umožnenie súbežného sledovania okolia a hodnôt meracieho prístroja (6) kamerou multikoptéry' (1).

   1 výkres