[发明专利]基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统与方法

权利要求书

1.基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统，其特征是，所述防爆无人机平台包括无人机及远程监测平台；

所述无人机包括有自动监测单元、无线信号传输单元及飞行驱动单元；

所述飞行驱动单元利用危险距离感知模块实现了无人机的安全飞行，使无人机能够在隧道内安全距离条件下前进并准确的到达待监测位置；

所述自动监测单元利用安装在无人机上的瓦斯浓度感知模块、影像采集模块实现对隧道内瓦斯浓度的监测及隧道内影像的拍摄并将采集的数据通过无线信号传输单元传输至远程监测平台；

所述瓦斯浓度感知模块包括高精度瓦斯浓度传感器，所述高精度瓦斯浓度传感器的探头与无人机螺旋桨保持一定的安全距离；

所述远程监测平台对无人机的运行状态进行控制并对采集的数据进行处理、对采集的图像进行识别，监测数据异常时进行报警。

2.如权利要求1所述的基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统，其特征是，为实现高精度瓦斯浓度传感器的探头与监测无人机螺旋桨保持一定的安全距离，利用自动伸缩装置将高精度瓦斯浓度传感器探头与无人机母体连接起来，所述伸缩装置最低伸缩长度是在保证距离感知系统安全距离条件下的长度。

3.如权利要求2所述的基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统，其特征是，所述自动伸缩装置的一端与高精度瓦斯浓度传感器的探头连接，另一端与无人机母体中的瓦斯功能监测区连接，所述自动伸缩装置的伸缩长度是无人机飞行位置与待监测位置的距离之间的距离。

4.如权利要求2所述的基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统，其特征是，所述伸缩装置的伸缩长度是根据无人机的飞行位置及其距待监测位置的距离在操作平台上进行调整的。

5.如权利要求1所述的基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统，其特征是，所述影像采集模块利用无人机上的摄像机数字影像采集功能在监测过程以及飞行过程中自动拍摄影像，并利用内部的CCD图像传感器将图像转换成电信号，最后利用无线信号传输单元传输到远程监测平台的图像数据库。

6.如权利要求1所述的基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统，其特征是，所述无人机在监测过程中，如若发现瓦斯异常浓度区域，利用无人机的悬停功能对该区域进行进一步的精准监测，以便发现瓦斯浓度异常具体的位置；在隧道施工过程中，利用影像采集模块与图像识别模块判别待监测区是否存在无人机不易接近的因素。

7.如权利要求1所述的基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统，其特征是，所述无线传输单元由系统信号处理模块与信号传输模块组成；

所述系统信号处理模块由搭载于无人机的内部数据处理系统以及ZigBee/GPRS网关组成；

无人机内部数据处理系统将监测到的数据进行初步处理、整合，并通过信号传输模块发送到监控平台；

此外，无人机内部处理系统接收来自ZigBee路由器的命令信息，并在处理后传递到飞行驱动单元，控制无人机的飞行动作；

ZigBee/GPRS网关由协调器将来自ZigBee路由器的数据或GPRS网络的命令进行处理，完成ZigBee协议与GPRS协议之间的转换。

8.如权利要求7所述的基于防爆无人机平台隧道瓦斯自动监测系统，其特征是，所述信号传输模块由搭载于无人机内的频射天线、ZigBee路由器组成的簇状网络拓扑结构及协调器组成；监测数据传输过程中，ZigBee路由器接收无人机发射的数据信号，经路由器组成的簇状网络拓扑结构传递至隧道口的协调器，协调器接收数据后经信号转换传递至远程监测平台，同时远程监测平台的命令也通过系统信号处理模块与信号传输模块传递至无人机。