SK8559Y1 - Zariadenie na diaľkové monitorovanie parametrov životného prostredia s použitím dronu - Google Patents

Abstract

Zariadenie na diaľkové monitorovanie parametrov životného prostredia s použitím dronu pozostáva z inteligentnej multikoptéry (1) s kamerou, vysielača (2) s ovládacími prvkami, závesným zariadením (3) na uchytenie snímača (4), ktorý je v podvese umiestnený na stojkách spodnej časti multikoptéry (1) na umožnenie natáčania kamery a sledovanie monitorovaných údajov zo snímača (4), ktoré sú následne spracované v tabletovom počítači (6), pričom východisková poloha multikoptéry (1) je na stojane (5).

Description

S K 8559 Υί

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka spôsobu usporiadania jednotlivých komponentov zariadenia na meranie parametrov na získanie údajov o aktuálnom stave životného prostredia. Technické riešenie je možné zaradiť do oblasti monitoringu a tvorby inteligentných systémov monitorovania stavu životného prostredia.

Doterajší stav techniky

Merania parametrov životného prostredia vo výškach, napríklad meteorologických údajov či imisných hodnôt rôznych polutantov životného prostredia, sa realizujú použitím rôznej techniky. Spočiatku boli používané balóny na vojenské účely, neskôr meteorologické balóny, ktoré sú dnes sofistikovanejšie a vynášajú náklad - prístroj (sondu) cez padáka radarový kútový odrážač. Nevýhodou balónov je to, že sú unášané vzdušnými prúdmi a hoci existujú nástroje na predikciu letu a miesta pristátia balóna, 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 telemetrické údaje (teploty, tlak, GPS polohu a iné) a vďaka telemetrii je možné sledovať aktuálnu polohu a výšku balóna 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 obťažná manévrovacia schopnosť balóna a možnosť poškodenia sondy pri pristávaní padákom, veľkou výhodou je však výška doletu až do 30 km, ktorá sa lietadlami nedosiahne. Na tento diaľkový prieskum Zeme boli neskôr nasadené vzducholode, lietadlá, vrtuľníky, družice a satelity. Prvé aplikácie boli na vojenské účely, neskôr aj na civilné využitie v meteorológii, v geografických informačných systémoch a podobne. Podľa umiestnenia snímačov - sond sa diaľkový prieskum delí na letecký a kozmický.

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 videozáznamy, vie sa im zadať trasa letu, zostávajú visieť na jednom mieste a to je výhoda pri monitoringu merania parametrov príslušnými senzormi v danej výške. Je to teda nová aplikácia pri meraní fyzikálnych, chemických či biologických faktorov 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 konštrukcie, nosnosti nákladu, prevádzkovania - funkčnosti akumulátorov. Súčasné použitie je pri snímkovaní terénu (stav lesov, zveri, kataster - monitorovanie čiernych stavieb), donáške balíkov, preprave nákladov v stavebníctve (bez potreby stavania lešenia), hľadanie nezvestných osôb s využitím termovízie a podobne. Opisovaná navrhovaná aplikácia sa týka využitia dronu - multikoptéry pre potreby monitorovania stavu životného prostredia a merania jeho parametrov.

Podstata technického riešenia

Podstatu zariadenia na diaľkové monitorovanie parametrov životného prostredia s použitím dronu tvorí samotný dron s kamerou - inteligentná multikoptéra minimálne so štyrmi vrtuľami a s kamerou schopnou vytvárať videozáznamy a fotografie. Stvorsmerový 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 vytváranie snímok, videozáznamov, nastavovanie expozície, ovládanie závesu kamery a samotnej navigácie dronu. Obraz z kamery je možné v reálnom čase sledovať na výklopnej obrazovke monitora. Súčasťou vysielača sú okremrôznych ovládačov a oznamovačov aj antény, držiak, akumulátor a nabíjacia zásuvka. Dron a vysielač sú komerčne dostupné v rôznych kvalitatívnych prevedeniach.

Na monitorovanie parametrov životného prostredia je potrebné k spodnej časti dronu k stojkám upevniť závesné zariadenie a na to umiestniť snímač na požadované meranie. Záves musí mať takú vzdialenosť od kamery, aby bolo možné kamerou natáčať nielen na sledovanie okolia, ale aj na odčítavanie meraných hodnôt na oznamovací (displeji) snímača. Z tohto dôvodu je spravidla snímač na meranie parametrov životného prostredia v podvese pod stojkou dronu. Na upevnenie závesného zariadenia a snímača je potrebné dron pred štartom umiestniť na stojan. Stojan musí mať v strede priestor na manipuláciu a jeho výška má umožniť voľné zavesenie závesu a snímača pre skúšku natáčania kamery na oznamovač snímača. Tabletový počítač

S K 8559 ΥΙ slúži na zaznamenávanie údajov zo snímkovania počas letu dronu (čas, meraný parameter, výška a podobne), resp. po ukončení meraní na ich vyvolávanie príslušným softvérom a na prehrávanie videozáznamov 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 zaznamenávaní údajov programovateľným snímačom parametrov životného prostredia. V opačnom prípade je na obsluhu potrebných viac osôb.

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

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie je vysvetlené pomocou obr. 1, kde je perspektívne zobrazenie jednotlivých súčastí zariadenia na diaľkové monitorovanie parametrov životného prostredia v exteriéri s použitím dronu.

Príklady uskutočnenia

Na obr. 1 je uvedený príklad uskutočnenia zariadenia na diaľkové monitorovanie parametrov životného prostredia s použitím dronu, ktorý pozostáva z inteligentnej multikoptéry 1 s kamerou a vysielača 2 s ovládacími prvkami, pričom k stojkám na spodnej časti mutikoptéry 1 je upevnené závesné zariadenie 3 na uchytenie snímača 4 na požadované meranie v podvese. Táto zostava je umiestnená na stojane 5, ktorý slúži na montáž závesného zariadenia 3 a štartovanie. Tabletový počítač 6 slúži na zaznamenávanie a vyhodnocovanie údajov z meraní letu multikoptéry 1.

Priemyselná \yužiteľnosť

Zariadenie na diaľkové monitorovanie parametrov životného prostredia s použitím dronu a príslušných senzorov môže slúžiť na merania teploty, vlhkosti, osvetlenia - neionizačného i ionizačného žiarenia, koncentrácie plynov v ovzduší, termosnímkovanie a podobne. Využitie je v realizácii meraní snímačom v určitej výške nad terénom, pri zdrojoch emisií napríklad pri hlave komína i na ťažko prístupných a pre človeka nebezpečných miestach. Aplikácie sú možné v exteriéri alebo i v interiéri halových objektov.

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

Claims (3)

S K 8559 ΥΙ NÁROKY NA OCHRANU

1. Zariadenie na diaľkové monitorovanie parametrov životného prostredia s použitím dronu, vyznačujúce sa tým, že pozostáva z inteligentnej multikoptéry (1) s kamerou, samostatného vy5 sielača (2) s ovládacími prvkami, závesného zariadenia (3) napojeného na stojky v spodnej časti multikoptéry (1), snímača (4) spojeného so závesným zariadením, samostatného stojana (5) na montáž závesného zariadenia (3) so snímačom (4) a tabletového počítača (6) na zaznamenávanie a vyhodnocovanie údajov z meraní.

2. Zariadenie na diaľkové monitorovanie parametrov životného prostredia s použitím dronu podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že snímač (4) je na závesnom zariadení (3) v podvese vo vzdiale10 nostiumožňujúcej kamere multikoptéry (1) sledovanie okolia a údajov na displeji snímača (4).

3. Zariadenie na diaľkové monitorovanie parametrov životného prostredia s použitím dronu podľa nárokov 1, 2, vyznačujúce sa tým, že multikoptéra (1) je pred začatím monitorovania umiestnená na stojane (5) umožňujúcom upevnenie závesného zariadenia (3) a snímača (4), pričom stojan (5) má v s trede potrebný montážny priestor.