[發明專利]一種用于探測礦井火災的無人機

在審

• 申請號: 201910593127.1
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110316376A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 聶士斌;管志文;張曦;金蝶;邢時超
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;B64C27/08;G08B17/12;G05D1/10
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 楊敬

本發明公開一種用于探測礦井火災的無人機，以多旋翼無人機為載體，同時結合航拍技術實現對礦井全方位巡檢，對礦井進行實時監測。采用機器視覺應用控制理論實現無人機自主飛行，無需人員操作，實現遠距離飛行。通過井下建立中轉站，實現無人機全礦井巡檢。本發明通過改進機載傳感器的搭配和視覺導航系統的算法，使得無人機可以實現不借助GPS等外界設備實現無人自主定位以及自我路徑規劃在無人工干預下自動探測礦井巷道，提高了發現火災的效率及準確性；同時，本發明處理器單元通過采用高斯噪聲模型下的最優估計，可以很好的消除因無人機抖動等因素帶來的測量誤差。

技術領域

本發明涉及涉及火災探測技術領域，具體是一種用于探測礦井火災的無人機。

背景技術

在我國煤炭行業中,礦井火災是煤礦災害中的重大災害之一,嚴重威脅著煤礦安全生產。由于礦井火災的多樣性和突發性,使得礦井火災的應急救援工作難度增加,但是如果能及早發現火災,在火災的初期階段迅速而有效進行應急處理,結果就大大不同,相反,即使很小的火災,如果不及時采取應急處理措施,很有可能釀成大型火災,造成重大損失。

井下空間小，工作場所狹窄；電氣設備多，坑木等易燃物多，煤本身就可以引燃，再加上防火設施不健全，滅火器材不齊全，井下又有新鮮風流，一旦發生火災，不像地面火災那樣容易撲救。

而且各種火災(如電氣失火、油料起火、瓦斯爆炸形成的火災及煤炭自燃等)都會發生，撲救方法也各不相同。如果滅火不及時或處理不當，就會蔓延發展，往往釀成大火，這就使得滅火工作更加困難。同時，井下工作人員集中，遇有火災，不知道發生在何處，難于躲避和疏散，這都會加重火災造成的損失。

而現有的礦井火災監控裝置功能單一，監控項目少，有著不利礦井火災的監控和提前預防的缺陷。

發明內容

為解決上述背景技術中提到的不足，本發明的目的在于提供一種用于探測礦井火災的無人機，解決了現有的礦井火災監控裝置功能單一，監控項目少，不利礦井火災的監控和提前預防的缺陷。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種用于探測礦井火災的無人機，包括飛行控制系統，飛行控制系統包括接收天線、電源和總控制器，總控制器通過接收天線接收地面站發出的遙控指令；

所述無人機包括視覺導航系統和圖像處理模塊，視覺導航系統包括紅外熱像儀，紅外熱像儀、圖像處理模塊分別與飛行控制系統的總控制器相連接，紅外熱像儀的輸出端和圖像處理模塊的輸入端連接；

所述飛行控制系統包括慣性測量單元、處理器單元和信號處理模塊，處理器單元連接兩個特制插口；

所述無人機包括電機和螺旋槳，電機控制螺旋槳的轉動。

進一步地，所述視覺導航系統包括機載紅外成像儀和實時圖像傳輸系統，機載紅外成像儀和實時圖像傳輸系統分別與飛行控制系統相連接；

視覺導航系統采用紅外熱像儀作為視覺傳感器，其紅外熱圖象是以不同的顏色顯示畫面中不同的溫度數值，有十字光標始終自動捕捉畫面中溫度最高的物體并顯示溫度數據，當畫面中有超過設定溫度的便立即啟動聲光報警，事先可設定的報警靈敏度，能實現任意設定溫度段異常的精確報警，適合用作無人機機載傳感器。

進一步地，所述實時圖像傳輸系統由微處理模塊、電源模塊和網絡模塊構成。

進一步地，所述實時圖像傳輸系統還包括用于調節所述機載紅外成像儀俯仰角的俯仰角調節機構，該俯仰角調節機構與所述飛行控制系統相連接，并與所述機載紅外成像儀相傳動連接，本發明在起飛前或起飛過程中，工作人員向本發明發送指令，通過俯仰角調節機構調節機載紅外成像儀的監測角度。

進一步地，所述圖像處理模塊包括圖像輸入部分、圖像處理分析部分、圖像輸出部分。