[发明专利]一种用于探测矿井火灾的无人机

说明书

本发明公开一种用于探测矿井火灾的无人机，以多旋翼无人机为载体，同时结合航拍技术实现对矿井全方位巡检，对矿井进行实时监测。采用机器视觉应用控制理论实现无人机自主飞行，无需人员操作，实现远距离飞行。通过井下建立中转站，实现无人机全矿井巡检。本发明通过改进机载传感器的搭配和视觉导航系统的算法，使得无人机可以实现不借助GPS等外界设备实现无人自主定位以及自我路径规划在无人工干预下自动探测矿井巷道，提高了发现火灾的效率及准确性；同时，本发明处理器单元通过采用高斯噪声模型下的最优估计，可以很好的消除因无人机抖动等因素带来的测量误差。

技术领域

本发明涉及涉及火灾探测技术领域，具体是一种用于探测矿井火灾的无人机。

背景技术

在我国煤炭行业中,矿井火灾是煤矿灾害中的重大灾害之一,严重威胁着煤矿安全生产。由于矿井火灾的多样性和突发性,使得矿井火灾的应急救援工作难度增加,但是如果能及早发现火灾,在火灾的初期阶段迅速而有效进行应急处理,结果就大大不同,相反,即使很小的火灾,如果不及时采取应急处理措施,很有可能酿成大型火灾,造成重大损失。

井下空间小，工作场所狭窄；电气设备多，坑木等易燃物多，煤本身就可以引燃，再加上防火设施不健全，灭火器材不齐全，井下又有新鲜风流，一旦发生火灾，不像地面火灾那样容易扑救。

而且各种火灾(如电气失火、油料起火、瓦斯爆炸形成的火灾及煤炭自燃等)都会发生，扑救方法也各不相同。如果灭火不及时或处理不当，就会蔓延发展，往往酿成大火，这就使得灭火工作更加困难。同时，井下工作人员集中，遇有火灾，不知道发生在何处，难于躲避和疏散，这都会加重火灾造成的损失。

而现有的矿井火灾监控装置功能单一，监控项目少，有着不利矿井火灾的监控和提前预防的缺陷。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种用于探测矿井火灾的无人机，解决了现有的矿井火灾监控装置功能单一，监控项目少，不利矿井火灾的监控和提前预防的缺陷。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于探测矿井火灾的无人机，包括飞行控制系统，飞行控制系统包括接收天线、电源和总控制器，总控制器通过接收天线接收地面站发出的遥控指令；

所述无人机包括视觉导航系统和图像处理模块，视觉导航系统包括红外热像仪，红外热像仪、图像处理模块分别与飞行控制系统的总控制器相连接，红外热像仪的输出端和图像处理模块的输入端连接；

所述飞行控制系统包括惯性测量单元、处理器单元和信号处理模块，处理器单元连接两个特制插口；

所述无人机包括电机和螺旋桨，电机控制螺旋桨的转动。

进一步地，所述视觉导航系统包括机载红外成像仪和实时图像传输系统，机载红外成像仪和实时图像传输系统分别与飞行控制系统相连接；

视觉导航系统采用红外热像仪作为视觉传感器，其红外热图象是以不同的颜色显示画面中不同的温度数值，有十字光标始终自动捕捉画面中温度最高的物体并显示温度数据，当画面中有超过设定温度的便立即启动声光报警，事先可设定的报警灵敏度，能实现任意设定温度段异常的精确报警，适合用作无人机机载传感器。

进一步地，所述实时图像传输系统由微处理模块、电源模块和网络模块构成。

进一步地，所述实时图像传输系统还包括用于调节所述机载红外成像仪俯仰角的俯仰角调节机构，该俯仰角调节机构与所述飞行控制系统相连接，并与所述机载红外成像仪相传动连接，本发明在起飞前或起飞过程中，工作人员向本发明发送指令，通过俯仰角调节机构调节机载红外成像仪的监测角度。

进一步地，所述图像处理模块包括图像输入部分、图像处理分析部分、图像输出部分。