[发明专利]基于无人机的激光遥测危险气体自动巡检系统及自动巡检方法

权利要求书

1.一种基于无人机的激光遥测危险气体自动巡检系统，包括地面监控中心和内置有飞行控制系统的无人机，所述飞行控制系统包括GPS模块和高度计，其特征在于：所述无人机上搭载危险气体激光探测仪、视频采集系统和无线通信系统，所述地面监控中心经由所述无线通信系统、所述危险气体激光探测仪将巡检路径传送至所述飞行控制系统，所述飞行控制系统控制所述无人机按照所述巡检路径飞行，同时实时采集所述无人机的GPS信息和高度信息发送给所述危险气体激光探测仪和所述视频采集系统；所述危险气体激光探测仪，采集所述巡检路径上危险气体浓度信息并通过所述无线通信系统发送给所述地面监控中心，所述危险气体浓度信息包含有GPS信息和高度信息；所述视频采集系统，采集所述巡检路径上的巡检图像并上传给所述地面监控中心，所述巡检图像上包含有GPS信息和高度信息；所述地面监控中心根据危险气体浓度信息判断是否存在气体泄漏，并根据GPS信息和高度信息将所述浓度信息添加到所述巡检图像中进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的激光遥测危险气体自动巡检系统，其特征在于：所述危险气体激光探测仪包括激光发射与接收光学系统、激光器控制模块、光电转换模块和微处理器模块，所述微处理器模块包括微弱信号解调处理子模块和系统控制子模块，所述激光器控制模块生成实现危险气体吸收峰附近波长扫描的激光信号，并通过所述激光发射与接收光学系统发射出去；所述激光发射与接收光学系统接收外界背景反射物反射的含有危险气体信息的激光信号，由所述光电转换模块进行光电转换，形成含有危险气体信息的电信号；所述微弱信号解调处理子模块根据含有危险气体信息的电信号获得所述危险气体浓度信息，并通过所述系统控制子模块和所述无线通信系统发送给所述地面监控中心；所述系统控制子模块还与所述飞行控制系统相连。

3.根据权利要求2所述的基于无人机的激光遥测危险气体自动巡检系统，其特征在于：所述激光发射与接收光学系统包括发射光学系统和接收光路系统，所述发射光学系统包括平行设置的激光准直系统和激光指示系统，所述激光准直系统包括激光出射光纤和一个准直透镜，所述激光指示系统用于指示所述激光准直系统射出的激光方向；所述接收光路系统包括沿入射光路依次设置的两组透镜、滤光片和探测器电路系统。

4.根据权利要求2所述的基于无人机的激光遥测危险气体自动巡检系统，其特征在于：所述光电转换模块包括光电探测器和前置放大电路，所述光电探测器用于将接收到的光信号转换成含有危险气体信息的电信号，并经所述前置放大电路送入所述微弱信号解调处理子模块。

5.根据权利要求2所述的基于无人机的激光遥测危险气体自动巡检系统，其特征在于：所述微弱信号解调处理子模块包括DSP数字电路、AD转换电路和DA转换电路，所述DSP数字电路用于产生实现危险气体中心波长扫描所需的调制信号，并通过所述DA转换电路发送给所述激光器控制模块；所述AD转换电路用于将所述前置放大电路发送的含有危险气体信息的电信号转换为数字信号发送给所述DSP电路；所述DSP电路根据含有危险气体信息的电信号获得所述危险气体浓度信息。

6.根据权利要求2所述的基于无人机的激光遥测危险气体自动巡检系统，其特征在于：所述激光器控制模块包括激光器、波长调制电路和温度控制电路，所述波长调制电路根据所述调制信号驱动所述激光器生成实现危险气体中心波长扫描的激光信号，所述温度控制电路用于对所述激光器进行恒温控制。

7.根据权利要求1所述的基于无人机的激光遥测危险气体自动巡检系统，其特征在于：所述视频采集系统包括设置在所述无人机下方的云台、安装在所述云台上的摄像机和图传系统，所述摄像机用于实时拍摄所述巡检路径上的巡检图像，并通过所述图传系统传送到所述地面监控中心。

8.根据权利要求1所述的基于无人机的激光遥测危险气体自动巡检系统，其特征在于：所述地面监控中心包括控制中心、地理信息系统和以及用于显示所述地理信息系统的显示屏，所述中心模块根据危险气体浓度信息判断是否存在气体泄漏，并根据GPS信息和高度信息将所述浓度信息添加到所述巡检图像中，并根据GPS信息将所述巡检图像标记在所述地理信息系统中；所述中心模块还通过所述地理信息系统规划所述巡检路径，并通过所述无线通信系统、所述危险气体激光探测仪发送给所述飞行控制系统。