[发明专利]一种基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统及方法

权利要求书

1.一种基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统，基于无人机，所述无人机包括RTK模块、无人机天线、相机和起落架组件，其特征在于，所述基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统包括地面系统、无人机充电模块和至少三台无人机；

所述无人机充电模块设置在起落架组件的底部，所述无人机充电模块包括导电板一，所述导电板一与电池连接；

所述地面系统包括停机坪、陆基天线和预警处理器，所述停机坪设置有地面充电模块，所述地面充电模块包括与导电板一配合的导电板二，所述导电板二与电源适配器连接，所述陆基天线与无人机天线无线连接，所述陆基天线与预警处理器通过数据连接线连接，所述数据连接线设置有无线网桥。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统，其特征在于，所述导电板一设置在起落架组件的底部，所述导电板一与电池通过导电线缆连接，电池设置在电池仓内。

3.根据权利要求1所述的基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统，其特征在于，所述导电板二采用柔性板。

4.根据权利要求1所述的基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统，其特征在于，所述相机为航拍相机或者红外相机。

5.根据权利要求1所述的基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统，其特征在于，所述预警处理器采用工控机，所述工控机内置程序用于执行以下功能：

1)矿山开采之前，设置飞行高度D、巡航速度、航向和重叠率，生成航线，无人机按照航线飞行拍摄图片，采集拍摄图片的初始数据，得到地表拍摄目标的像素宽度P和地表拍摄目标的宽度W，且地表拍摄目标的宽度W不变，进而得到相机的焦距F；

2)矿山开采之后，无人机按照航线自主飞行拍摄图片，采集拍摄图片的数据，得到地表拍摄目标的像素宽度P₁，进而得到无人机距离地表拍摄目标的距离D₁；

3)根据RTK模块得到的无人机的高程H和无人机距离地表拍摄目标的距离D₁，得到地表拍摄目标的高程H₁；

4)当地表拍摄目标的高程H₁大于等于预警设定值时，进行预警提醒。

6.一种基于无人机的矿山塌陷区智能预警方法，采用权利要求1所述的基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、由地面系统设置好需要监测预警的矿山塌陷区飞行区域，根据地势因素设置飞行高度、巡航速度、航向和重叠率，生成航线；

步骤二、矿山开采之前，由人员控制无人机按照航线对矿山塌陷区飞行区域进行拍照获得初始数据，并储存数据供之后飞行实时对比；

步骤三、矿山开采之后，无人机按照既定航线自主工作，通过相机拍照连续向地面系统传输数据，地面系统将传输回来的数据与初始数据进行实时对比，达到设定预警条件时进行预警提醒；

步骤四、工控机内置程序对接收到的数据实时拼图，生成正射影像(DOM)、数字高程模型(DEM)和实景三维模型；

步骤五、重复步骤三和步骤四进行多级预警。

7.根据权利要求6所述的基于无人机的矿山塌陷区智能预警方法，其特征在于，所述步骤三中的地面系统将传输回来的数据与初始数据进行实时对比，达到设定预警条件时进行预警提醒，具体包括如下步骤：

矿山开采之前，无人机拍摄图片得到地表拍摄目标的像素宽度P和地表拍摄目标的宽度W，因此，相机的焦距F为：

F＝(P×D)/W，

其中，D为飞行高度；

矿山开采之后，无人机拍摄图片，得到地表拍摄目标的像素宽度P₁，因此，无人机距离地表拍摄目标的距离D₁为：

D₁＝(W×F)/P₁；

地表拍摄目标的高程H₁为：

H₁＝H-D₁，

其中，H为无人机高程；

H₁≥设定值，进行预警提醒。