[发明专利]一种基于多旋翼无人机的电缆隧道环境检测系统

权利要求书

1.一种基于多旋翼无人机的电缆隧道环境检测系统，包括：无人机平台(Ⅰ)、地面站与数据处理系统(Ⅱ)、电缆故障检测系统(Ⅲ)和隧道环境检测系统(Ⅳ)，其特征在于：所述无人机平台(Ⅰ)连接地面站与数据处理系统(Ⅱ)、电缆故障检测系统(Ⅲ)和隧道环境信息检测系统(Ⅳ)；所述无人机平台为整个系统的搭载与移动平台，根据地面站与数据处理系统(Ⅱ)的相关指令进行上下左右或悬停动作；所述地面站与数据处理系统(Ⅱ)，实时监控无人机飞行状态及下达控制或作业指令，分析飞行状态和任务执行情况，通过无线方式与无人机进行信息传输；所述电缆故障检测系统(Ⅲ)为任务模块，通过USB接口与无人机平台(Ⅰ)连接，检测电缆运行状态，并将检测信息传回地面站与数据处理系统（Ⅱ）进行分析处理，诊断电缆故障及其他异常；所述隧道环境检测系统(Ⅳ)也为任务模块，固定在无人机机体下方与故障检测系统(Ⅲ)并行安装，使用USB接口与无人机平台(Ⅰ)连接，检测隧道内环境种类和浓度，并将检测信息传回地面站与数据处理系统（Ⅱ）进行分析处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼无人机的电缆隧道环境检测系统，其特征在于：所述无人机平台(Ⅰ)包括机载通信单元(Ⅰ-1)、飞行感知单元(Ⅰ-2)、控制执行单元(Ⅰ-3)和各个旋翼系统(Ⅰ-4)，所述机载通信单元(Ⅰ-1)与飞行感知单元(Ⅰ-2)固定在无人机中心位置，机载通信单元(Ⅰ-1)通过有线或无线的方式与平台各组成连接，用于无人机飞行指令的上传下达以及相关任务的下发与接收；所述飞行感知单元(Ⅰ-2)控制无人机飞行与任务实施，通过控制无人机飞行信息的接收、解算，通过融合导航信息、三维空间信息解算出相应的控制信号发给无人机实现隧道空间内的飞行任务；所述控制执行单元(Ⅰ-3)根据飞行感知单元(Ⅰ-2)解算信息控制旋翼系统(Ⅰ-4)进行上下左右悬停动作。

3.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼无人机的电缆隧道环境检测系统，其特征在于：所述地面站与数据处理系统(Ⅱ)包括任务控制模块(Ⅱ-1)、轨迹规划模块(Ⅱ-2)、地面通信模块(Ⅱ-3)、数据处理与显示模块(Ⅱ-4)、应急辅助模块(Ⅱ-5)和工作人员(Ⅱ-6)，所述任务控制模块(Ⅱ-1)用于对飞行任务进行下发与控制；所述轨迹规划模块(Ⅱ-2)用于地面人员(Ⅱ-6)根据任务需要，结合飞行条件为无人机制定飞行任务要求的飞行航线，在没有GPS信号的情况进行相对导航，通过定义坐标系，设定航路点在相对坐标系中的三维位置信息，生成无人机的航迹路线；所述地面通信模块(Ⅱ-3)负责与机载通信单元(Ⅰ-1)进行信息传输与反馈，控制通信链路的打开和关闭；所述数据处理与显示模块(Ⅱ-4)主要是将飞行任务以及飞行状态参数经过处理之后进行可视化传递给工作人员(Ⅱ-6)进行决策；所述应急辅助模块(Ⅱ-5)面向突发性大气污染事件的应急决策的需要而设计，以气体检测信息为基础，提供包括危险化学品信息管理、大气污染扩散模拟分析、应急预案管理，以及应急检测手册功能；以上所有模块均通过编程手段集成于软件中，通过无线方式与无人机进行信息传递。

4.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼无人机的电缆隧道环境检测系统，其特征在于：所述电缆故障检测系统(Ⅲ)包括360︒自稳云台(Ⅲ-1)和双光红外热成像相机(Ⅲ-2)，所述红外热成像相机(Ⅲ-2)连接至云台(Ⅲ-1)上，并置于无人机主体正下方定位架上，用于飞行过程中数据的收集，通过360︒自稳云台(Ⅲ-1)移动获取隧道内两侧电缆的全部状态图像，所得数据通过有线的方式与机载通信单元(Ⅰ-1)连接，再由机载通信单元(Ⅰ-1)通过无线方式传输至地面站与数据处理系统(Ⅱ)，进行数据分析，判断电缆故障及隧道内环境异常情况。