[發(fā)明專利]一種用于監(jiān)測煤田火區(qū)分布及燃燒態(tài)勢的無人機(jī)及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710371047.2
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107218970A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇賀濤;李金石;齊海寧;靳昊;史波波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué);徐州中礦大礦山安全技術(shù)與裝備研發(fā)中心
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;B64C27/08
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種用于監(jiān)測煤田火區(qū)分布及燃燒態(tài)勢的無人機(jī)及其方法，其特征在于：無人機(jī)主要包括無線通信模塊(2)、控制系統(tǒng)(4)、數(shù)據(jù)存儲模塊(5)、電源(6)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(7)、空間定位模塊(8)、數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊(9)，無線通信模塊(2)設(shè)置在機(jī)頭(1)艙里，控制系統(tǒng)(4)、數(shù)據(jù)存儲模塊(5)、電源(6)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(7)、數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊(9)依次設(shè)計安裝在機(jī)身(3)艙內(nèi)，空間定位模塊(8)設(shè)計安裝在機(jī)身(3)中間位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于監(jiān)測煤田火區(qū)分布及燃燒態(tài)勢的無人機(jī)及其方法，其特征在于：無人機(jī)設(shè)計6個旋翼(13)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)穩(wěn)定的空中懸停和精確監(jiān)測，利用前后左右的旋翼(13)的轉(zhuǎn)速之差以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的前進(jìn)和旋轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于監(jiān)測煤田火區(qū)分布及燃燒態(tài)勢的無人機(jī)及其方法，其特征在于：所述無線通信模塊(2)具有安全的遠(yuǎn)程無線通信功能，采用2.4G無線通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)包形式進(jìn)行在無人機(jī)飛行過程中與地面主機(jī)的控制指令和監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于監(jiān)測煤田火區(qū)分布及燃燒態(tài)勢的無人機(jī)及其方法，其特征在于：所述控制系統(tǒng)(4)采用51單片機(jī)處理器，控制飛機(jī)飛行、無線通信模塊(2)、數(shù)據(jù)存儲模塊(5)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(7)、空間定位模塊(8)以及數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊(9)的運(yùn)行。

5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于監(jiān)測煤田火區(qū)分布及燃燒態(tài)勢的無人機(jī)及其方法，其特征在于：所述慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(7)用以獲取飛機(jī)飛行的外方位姿態(tài)信息。

6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于監(jiān)測煤田火區(qū)分布及燃燒態(tài)勢的無人機(jī)及其方法，其特征在于：所述空間定位模塊(8)主要由衛(wèi)星定位模塊(8-1)和激光測距傳感器(8-2)構(gòu)成，其中衛(wèi)星定位模塊(8-1)位于機(jī)身(3)中間上方，用以獲取飛機(jī)飛行的經(jīng)緯度、海拔高度及衛(wèi)星時間等信息，確保與慣性導(dǎo)航模塊(7)和數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊(9)的數(shù)據(jù)同步；激光測距傳感器(8-2)位于機(jī)身(3)中間下方，用以測量飛機(jī)距地面高度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于監(jiān)測煤田火區(qū)分布及燃燒態(tài)勢的無人機(jī)及其方法，其特征在于：所述數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊(9)由遠(yuǎn)程紅外測溫攝像裝置(10)、煙氣組分傳感器(11)和空氣溫濕度傳感器(12)構(gòu)成，遠(yuǎn)程紅外測溫攝像裝置(10)監(jiān)測煤田火區(qū)地貌和地表溫度分布情況，煙氣組分傳感器(11)可監(jiān)測CO、CO₂、SO₂等煤火指標(biāo)性氣體，空氣溫濕度傳感器(12)監(jiān)測空氣溫度和濕度。

8.一種用于監(jiān)測煤田火區(qū)分布及燃燒態(tài)勢的無人機(jī)方法，其特征在于：由地面主機(jī)通過無線通信模塊(2)向無人機(jī)發(fā)送控制指令至無人機(jī)上控制系統(tǒng)(4)控制無人機(jī)運(yùn)行，同時控制慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(7)、空間定位模塊(8)和數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊(9)實(shí)時獲取并同步無人機(jī)外方位姿態(tài)信息、距地面高度、經(jīng)緯度、海拔高度、衛(wèi)星時間等方位信息以及地貌影像及紅外熱成像信息、指標(biāo)性氣體濃度信息和空氣溫濕度信息，并存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊(5)，同時通過無線通信模塊(2)傳送至地面主機(jī)，地面主機(jī)利用無人機(jī)采集的方位信息和地貌影像信息進(jìn)行仿真擬合得出煤田火區(qū)地形地貌特征，并集成紅外熱成像信息、混合指標(biāo)性氣體的比例指標(biāo)(如CO/CO₂)和空氣溫濕度以預(yù)測煤田火區(qū)地表溫度分布特征以及相應(yīng)的煤火燃燒態(tài)勢。