一种无人机智能巡检系统的制作方法

1.本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种无人机智能巡检系统。


背景技术：

2.随着科技的发展，在各行各业均采用只能巡检替代人工巡检，来提供工作效率，以及能适应例如有毒环境，而在智能巡检中，无人机巡检得到了越来越广泛的应用。
3.然而现有的无人机巡检并不能自动跟随目标进行巡检，需要根据预设好的路径进行巡检或人工控制无人机进行巡检，这就会导致出现遗漏某处或者造成大量的重复数据，从而无法有效的进行需求识别或加大了对处理器的性能需求。
4.同时，现有的无人机巡检系统并不能适应高寒高海拔地区，例如藏区，高寒容易导致无人机的续航大大的缩减，甚至失效，继而无法完成巡检任务，甚至造成无人机坠毁。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种无人机智能巡检系统，能同时实现根据规划路径进行巡检、自动跟踪进行巡检和手动控制进行巡检，同时能适应各种极端环境。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种无人机智能巡检系统，包括：无人机、激光雷达模块、采集模块和控制手柄；
8.所述无人机包括无人机主体、储能电池、控制器、温度传感器和温控装置；
9.所述储能电池、所述控制器、所述温度传感器和所述温控装置均设置在所述无人机主体上；
10.所述采集模块搭载在所述无人机主体上，所述采集模块对需求信息进行采集；
11.所述控制手柄上设有自动按键和手动按键，当按下所述手动按键时，基于所述控制手柄和所述控制器控制所述无人机主体飞行，当按下所述自动按键时，基于所述激光雷达模块和所述控制器控制所述无人机主体飞行；
12.所述储能电池为所述无人机主体供电，所述温度传感器对所述储能电池的温度值进行采集，得到温度时间序列，所述控制器基于所述温度时间序列进行温度预测，得到预测温度序列；
13.所述控制器基于所述预测温度序列和所述温控装置控制所述储能电池的温度值在设定阈值范围内。
14.优选地，所述激光雷达模块搭载在所述无人机主体上；
15.当按下所述自动按键时，所述激光雷达模块采集障碍物三维信息和目标物三维信息；
16.所述控制器基于所述障碍物三维信息和所述目标物三维信息生成航迹信息，基于所述航迹信息进行避障且跟随目标物飞行；实时进行响应处理，实现无人机自动智能跟随目标物飞行。
17.优选地，所述无人机还包括能量回收装置；
18.所述能量回收装置包括发电机和能量回收电路；
19.所述发电机与所述无人机主体连接，所述发电机将所述无人机主体输出的设定比例机械能转化为电能；
20.所述能量回收电路分别与所述储能电池和所述发电机连接，所述能量回收电路基于所述电能为所述储能电池充电。
21.优选地，所述能量回收电路包括：
22.整流电路，将所述发电机输出的电能由交流电转为直流电；
23.滤波电路，对所述整流电路输出的直流电进行滤波处理，得到直流滤波电；
24.dc-dc转换电路，基于所述滤波电路输出的直流滤波电得到设定电压值的输出电，并基于所述输出电对所述储能电池进行充电；所述设定电压值为所述储能电池的充电电压。
25.优选地，所述采集模块包括：
26.摄像头，对目标物进行拍摄，得到影像数据；
27.温湿度传感器，对目标物的温度和湿度进行采集，得到温度数据和湿度数据；
28.气压计，对目标物的周围环境的大气压强进行采集，得到大气压强数据；所述需求信息包括所述影像数据、所述温度数据、所述湿度数据和所述大气压强数据。
29.优选地，所述无人机主体的外表面涂覆有荧光层。
30.优选地，所述温控装置为半导体制冷装置，所述半导体制冷装置在所述控制器的控制下对所述储能电池进行加热或降温。
31.优选地，所述控制手柄通过雷达与所述控制器连接。
32.优选地，所述采集模块还包括：
33.角度调整装置，所述摄像头通过所述角度调整装置装载在所述无人机主体上，通过所述角度调整装置对所述摄像头的拍摄角度进行调整。
34.优选地，所述控制手柄处还设有显示器；
35.所述显示器对所述需求信息、所述温度时间序列和所述预测温度序列进行显示。
36.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
37.本发明涉及一种无人机智能巡检系统，包括：无人机、激光雷达模块、采集模块和控制手柄；无人机基于温度反馈预测对内部的储能电池进行恒温控制；基于控制手柄选择巡检模式，包括自动模式、手动模式和设定模式；当选定自动模式时，基于激光雷达模块实现无人机的自动避障和跟随目标物飞行；当选定手动模式时，基于控制手柄控制无人机飞行；当选定设定模式时，无人机基于设定规划路径进行飞行；采集模块搭载在无人机上，在无人机飞行过程中对需求信息进行采集。本发明能同时实现三种模式的巡检，同时能适应各种极端环境，提高了无人机巡检的稳定性和安全性。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本发明无人机智能巡检系统结构示意图；
40.图2为本发明无人机智能巡检系统具体结构图。
41.符号说明：1-无人机，2-激光雷达模块，3-采集模块，4-控制手柄，5-存储模块，11-无人机主体，12-储能电池，13-控制器，14-温度传感器，15-能量回收装置，16-温控装置，31-摄像头，32-温湿度传感器，33-气压计，41-显示器，151-发电机，152-能量回收电路，1521-整流电路，1522-滤波电路，1523-dc-dc转换电路。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.本发明的目的是提供一种无人机智能巡检系统，能同时实现根据规划路径进行巡检、自动跟踪进行巡检和手动控制进行巡检，同时能适应各种极端环境。
44.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
45.图1为本发明无人机智能巡检系统结构图；图2为本发明无人机智能巡检系统具体结构图。如图1和图2所示，本发明提供了一种无人机智能巡检系统，包括：无人机1、激光雷达模块2、采集模块3和控制手柄4。
46.所述无人机1包括无人机主体11、储能电池12、控制器13、温度传感器14、能量回收装置15和温控装置16。
47.所述储能电池12、所述控制器13、所述温度传感器14、能量回收装置15和所述温控装置16均设置在所述无人机主体11上。优选地，所述无人机主体11的外表面涂覆有荧光层，以使在大雾等能影响视觉的天气能准确看到无人机1所处的实际位置。
48.所述储能电池12为所述采集模块3、所述无人机主体11、所述控制器13和所述温控装置16进行供电。
49.所述控制手柄4上设有设定按键、自动按键和手动按键；当按下所述手动按键时，所述无人机1为手动模式，基于所述控制手柄4和所述控制器13控制所述无人机主体11飞行，当按下所述自动按键时，所述无人机1为自动模式，基于所述激光雷达模块2和所述控制器13控制所述无人机主体11飞行；当按下所述设定按键时，所述无人机1为设定模式，所述无人机1基于设定规划路径进行飞行。
50.具体地，当所述无人机1为自动模式时，所述激光雷达模块2采集障碍物三维信息和目标物三维信息。所述控制器13基于所述障碍物三维信息和所述目标物三维信息生成航迹信息，基于所述航迹信息进行避障且跟随目标物飞行；实时进行响应处理，实现无人机1自动智能跟随目标物飞行。本实施例中，所述激光雷达模块2的型号选用velodyne vlp-16lite。所述控制器13选用嵌入式计算单元，具体选用nvidiajetsonagx xavier。
51.所述采集模块3搭载在所述无人机主体11上，所述采集模块3在所述无人机1飞行过程对需求信息进行采集。本实施例中，通过将需求信息传递到边缘物联代理进行缺陷识别或其他需求识别，以降低所述控制器13的能耗，从而大大的提高所述储能电池12的续航。
52.进一步地，所述采集模块3包括：摄像头31、温湿度传感器32和气压计33。
53.所述摄像头31对目标物进行拍摄，得到影像数据。优选地，所述摄像头31通过角度调整装置装载在所述无人机主体11上，通过所述角度调整装置对所述摄像头31的拍摄角度进行调整。本实施例中，所述摄像头31的型号选用禅思zenmuseh 20t。
54.所述温湿度传感器32对目标物的温度和湿度进行采集，得到温度数据和湿度数据。
55.所述气压计33对目标物的周围环境的大气压强进行采集，得到大气压强数据；所述需求信息包括所述影像数据、所述温度数据、所述湿度数据和所述大气压强数据。
56.所述温度传感器14对所述储能电池12的温度值进行采集，得到温度时间序列，所述控制器13基于所述温度时间序列进行温度预测，得到预测温度序列。所述控制器13基于所述预测温度序列和所述温控装置16控制所述储能电池12的温度值在设定阈值范围内。
57.优选地，所述温控装置16为半导体制冷装置，所述半导体制冷装置在所述控制器13的控制下对所述储能电池12进行加热或降温。
58.所述能量回收装置15包括发电机151和能量回收电路152。
59.所述发电机151与所述无人机主体11连接，所述发电机151将所述无人机主体11输出的设定比例机械能转化为电能。
60.所述能量回收电路152分别与所述储能电池12和所述发电机151连接，所述能量回收电路152基于所述电能为所述储能电池12充电。
61.具体地，所述能量回收电路152包括：
62.整流电路1521，将所述发电机151输出的电能由交流电转为直流电。
63.滤波电路1522，对所述整流电路1521输出的直流电进行滤波处理，得到直流滤波电。
64.dc-dc转换电路1523，基于所述滤波电路1522输出的直流滤波电得到设定电压值的输出电，并基于所述输出电对所述储能电池12进行充电；所述设定电压值为所述储能电池12的充电电压。
65.进一步地，所述无人机智能巡检系统还设置有存储模块5，所述存储模块5与所述采集模块3相连接，所述寻出模块对所述需求信息进行存储。
66.所述控制手柄4通过雷达与所述控制器13连接；所述控制手柄4处设有显示器41，所述显示器41对所述需求信息、所述温度时间序列、所述储能电池的剩余电量和所述预测温度序列进行显示。
67.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
68.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。