[發明專利]一種用于煤矸石山著火點監測的無人機裝置及方法

有效

• 申請號: 201711380386.3
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108033015B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 費金彪;鄧軍;金永飛;文虎;陳曉坤;翟小偉;劉文永;王凱;郭軍;何毅
• 申請（專利權）人: 西安科技大學;西安天河礦業科技有限責任公司
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;G01J5/00
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠

一種用于煤矸石山著火點監測的無人機裝置及方法，包括飛行控制單元，地面基站，無人機載體，機載紅外熱成像模塊，機載可見光相機模塊，火災識別軟件模塊，同步觸發軟件模塊，圖像處理模塊，圖傳軟件模塊，數據存儲模塊，定位模塊，電池及無線通信模塊；本發明彌補各單項技術的不足，從大到小，逐步縮小范圍，使得本發明能夠準確地確認著火點的中心位置、溫度值，為后續滅火提供依據。在煤矸石山著火點監測領域具有重要意義，有很好的商業前景。

技術領域

本發明涉及煤矸石山著火點監測管理設備領域，特別涉及一種用于煤矸石山著火點監測的無人機裝置及方法。

背景技術

煤炭作為最重要的能源物質一直受到重視，并保持大量開采，煤矸石是煤炭開采中的伴生可燃物，產出量約占煤炭產量的10％～ 20％，年產量約為3.5～7億噸。由于我國煤矸石綜合利用率不高，煤矸石堆積不可避免。目前，我國現存矸石山量大，堆積量達50億噸。煤矸石堆積不僅對礦區環境造成了嚴重的污染，且易發生自燃、爆炸、垮塌等生態災難，已經成為國內外關注的熱點和治理難點。

自燃煤矸石山綜合治理的關鍵點是煤矸石堆放、著火點準確確定、滅火、植被恢復，其中著火點的準確確定直接關系到整個治理工程的成敗。煤矸石的燃燒原理復雜，而且著火點都在地下，因此單一的測溫技術很難準確的確定著火點。目前，常見的技術有以下幾種；

第一，憑借經驗大概的確定著火的范圍，這種施工常常會導致材料的嚴重浪費，著火點不能準確的確定，注漿過程中極易引起“井噴”事故；第二，表面測溫，這種方式只能初步確定高溫異常區域，不能確定著火點位置；第三，內部測溫，這種方式測溫深度不準確，而且只能確定著火范圍，但是不能確定著火點中心位置。當前使用測溫方法單一、檢測效率低、著火點位置確定精度較低等缺點。

針對以上技術不能準確確定著火點的中心位置和著火范圍的缺點和不足，研究一種綜合的測溫方法，包括表面“點測溫法”、“全景測溫法”以及“著火點綜合確定方法”等，可以準確的確定著火點的中心位置、著火范圍、溫度梯度就顯得尤為必要。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種用于煤矸石山著火點監測的無人機裝置及方法，利用無人機結合熱紅外成像進行全面監測，能夠機動靈活的對煤矸石山進行全面著火點監測，實時發現著火點并實時反饋，減少煤矸石山存在的火災隱患，從而盡量減少環境大氣污染。在煤矸石山著火點監測領域具有重要意義，有很好的商業前景。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種用于煤矸石山著火點監測的無人機裝置，包括飛行控制單元，地面基站，無人機載體，機載紅外熱成像模塊11，機載可見光相機模塊12，火災識別軟件模塊，同步觸發軟件模塊，圖像處理模塊，圖傳軟件模塊，數據存儲模塊，定位模塊，電池10及無線通信模塊7；

所述無人機載體包括一機身1，機身1采用一體化碳纖維復合材料，機身1向四周延伸出多個軸2，每個軸2的端部通過接頭3固連一電機4，電機4上配套有旋翼5，旋翼5外設置有防止碰撞的護罩 13，機身1下部形成中空的架體9，架體9內固定電池10，電池10 為整個設備供電，架體下通過螺栓固定有機載紅外熱成像模塊11，機載可見光相機模塊12；

所述機載紅外熱成像模塊采用XGA面陣非制冷紅外焦平面探測器，像元尺寸14μm，陣列規模達到XGA規模1024×768，噪聲等效溫差NETD小于50mK；采用ARM多核處理器，嵌入式linux系統，可以寫入火點識別和圖像處理算法，設備前端對火點完成識別，直接輸出報警信息，降低對數據鏈路的要求；

所述機載可見光相機模塊采用1Progressive Scan CCD傳感器； 1個RJ45 10M/100M/1000M自適應以太網口,1個RS-485接口；采用JPEG編碼，圖片質量可設；