一种智慧港口无人机自动巡查的系统及方法

摘要

本发明公开了一种智慧港口无人机自动巡查的系统及方法，多台巡查无人机，多台所述巡查无人机用于搭载多种类型负载，根据预设的规划路线完成对设定区域内的自动巡查作业；机库系统，所述机库系统用于完成搭载无人机的起飞和回收以及无人机的日常停放功能功能；管控系统，所述管控系统包括设定平台、控制平台和显示平台，设定平台用于完成对多台所述巡查无人机的巡航设定，所述控制平台用于完成机库系统的启闭切换和无人机巡查任务下达；数据处理系统，所述数据处理系统包括图像数据处理平台和工作数据处理平台。本发明可完成无人机的自动巡查作业，可有效降低对港口巡查工作的人力投入，具有较强的巡查效率，也降低了巡查盲区的存在。

说明书

技术领域

本发明涉及智慧港口无人机自动巡查领域，尤其涉及一种智慧港口无人机自动巡查的系统及方法。

背景技术

智慧港口是以信息物理系统为框架，以智能监管、智能服务、自动装卸成为其主要呈现形式，并能为现代物流业提供高安全、高效率和高品质服务的一类新型港口。由于智慧港口安全规范要求较高，各个区域结构复杂，设备昂贵且种类多样化，对防火、防盗等也有着相应的要求，因此对港口巡查是不可缺少的工作之一。现阶段港口的巡查主要通过人工巡查为主，由专门负责巡查的工作人员通过行走、攀爬的方式对港口各个区域进行人工拍照，最后再根据走访结果和图片记录得出巡查报告。但是智慧港口占地面积大而且一些设备结构较高，巡查员工作量大，工作难度高，且存在一定的巡查盲区，因此研制一种智慧港口无人机自动巡查的系统及方法。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种智慧港口无人机自动巡查的系统及方法，

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述智慧港口无人机自动巡查的系统，包括：

多台巡查无人机，多台所述巡查无人机用于搭载多种类型负载，根据预设的规划路线完成对设定区域内的自动巡查作业；

机库系统，所述机库系统用于完成搭载无人机的起飞和回收以及无人机的日常停放功能功能；

管控系统，所述管控系统包括设定平台、控制平台和显示平台，设定平台用于完成对多台所述巡查无人机的巡航设定，所述控制平台用于完成机库系统的启闭切换和无人机巡查任务下达，所述显示平台用于显示无人机的实时航拍图像以及工作数据；

数据处理系统，所述数据处理系统包括图像数据处理平台和工作数据处理平台，所述图像数据处理平台用于对多台所述巡查无人机的航拍图像信息进行接收、存储和处理，所述工作数据处理平台用于对所述巡查无人机的工作参数、电量以及港口周边天气情况进行收集和处理。

进一步的，所述管控系统的设定平台与所述巡查无人机通信连接，其包括航线规划单元、航速设定单元、航拍设定单元；所述管控系统的控制平台包括与无人机通信连接的起降控制单元以及与机库系统通信连接的开闭舱控制单元和充电控制单元。

进一步的，多组所述巡查无人机均搭载有摄像机、热成像仪、蓄电池、图像传输单元，其中所述摄像机及所述热成像仪收集的图像信息通过所述图像传输单元传输至所述数据处理系统的图像数据处理平台。

进一步的，所述数据处理系统的图像数据处理平台包括图像接收单元、图像存储单元、图像对比单元、巡查报告生成单元，所述图像接收单元对所述巡查无人机传输的图像信息进行及时接收，所述图像存储单元实现对无人机传输数据的储存，所述图像对比单元将图像接收单元接收到的巡航无人机本次图像数据与图像存储单元中的上一次存储数据进行差异性的比对，并将比对过程中出现的两次图像数据之间的差异通过巡查报告生成单元生成巡查报告并发送至管控系统的显示平台。

进一步的，所述机库系统包括气象监测单元、机舱启闭单元以及无线充电单元，所述数据数据处理系统的工作数据处理平台设置有气象数据处理单元和电量数据处理单元，所述气象监测单元与所述气象数据处理单元通信连接，气象监测单元监测到的港口气象信息传输至气象数据处理单元进行分析是否满足无人机完成整个巡查航线的天气需求，并将结果传输至管控系统的显示平台；所述机舱启闭单元与开闭舱控制单元通信连接，开闭舱控制单元可通过的巡查需求以及天气情况对机舱启闭单元下达控制指令；所述电量数据处理单元用于接收无人机的蓄电池内的电量数据并将数据传输至管控系统，所述管控系统的充电控制单元根据电量数据向机库系统的无线充电单元下达是否充电的指令。

进一步的，还包括三台定位无人机以及设置在港口新增障碍地点或者异常地点的港口电子标签，所述定位无人机上设置有与所述港口电子标签相适配的读写器以及和所述数据处理系统通信连接的定位传输单元，所述数据处理系统的工作数据处理平台设置有定位数据处理单元，对三台无人机所传输的定位信息进行处理后确定港口电子标签的定位信息，并传输至管控系统的显示平台。

进一步的，多组所述巡航无人机上设置有与三个所述定位无人机上的读写器相适配的机体电子标签。

一种智慧港口无人机自动巡查的方法，应用所述的智慧港口无人机自动巡查的系统，包括如下步骤：

设定步骤，将智慧港口分割成多个待巡查区域，各区域内设定一个巡查无人机的自定巡查航线，并对无人机航速大小和航拍角度进行设定。

航拍步骤，控制各巡查无人机按照设定的航线、航速和航拍角度在对应的区域内自动巡查航线，并获取相应的图像信息，与此同时监测各巡查无人机的状态和工作数据。

数据处理步骤，对各个巡查无人机传输的图像数据进行接收、存储、比对和分析，并根据需要生产巡查报告。

还包括：航线调整步骤，待巡检区域内出现新增的障碍地点或异常地点，需要获取该新增障碍地点或异常地点的具体定位坐标后，对该区域的巡查无人机的航线进行调整。

还包括：意外处理步骤，对于在工作过程中出现异常的巡查无人机，无法接收其传输信息，通过定位无人机确定该异常的巡查无人机所处的定位坐标。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过管控系统对根据智慧港口划分的区域完成对巡查无人机的航程规划，通过多台所述巡查无人机对各个区域的图像数据进行采集并传输至数据处理系统，数据处理系统对图像数据进行分析和比对，输出巡查报告，完成无人机的自动巡查作业，可有效降低对港口巡查工作的人力投入，具有较强的巡查效率，也降低了巡查盲区的存在。另外，本发明对港口新增的障碍、异常地点以及巡查无人机的异常情况配备了定位无人机，可迅速获取上述地点的定位坐标，及时的对异常地点进行航线调整，对异常无人机迅速的进行搜救，确保自动巡查工作的有效进行。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明系统结构示意图；1、巡查无人机；1-1、摄像机；1-2、热成像仪；1-3、蓄电池；1-4、图像传输单元；1-5、机体电子标签；2、机库系统；2-1、气象监测单元；2-2、机舱启闭单元；2-3、无线充电单元；3、管控系统；3-1、设定平台；3-1-1、航线规划单元；3-1-2、航速设定单元；3-1-3、航拍设定单元；3-2、控制平台；3-2-1、起降控制单元；3-2-2、开闭舱控制单元；3-2-3、充电控制单元；3-3、显示平台；3-3-1、航拍实景显示单元；3-3-2、工作数据显示单元；4、数据处理系统；4-1；图像数据处理平台；4-1-1、图像接收单元；4-1-2、图像存储单元；4-1-3、图像对比单元；4-1-4、巡查报告生成单元；4-2、工作数据处理平台；4-2-1、气象数据处理单元；4-2-2、电量数据处理单元；4-2-3、定位数据处理单元；5、定5位无人机；5-2、读写器；5-3、定位传输单元；6、港口电子标签。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1，一种智慧港口无人机自动巡查的系统，包括：

多台巡查无人机1，多台所述巡查无人机1用于搭载多种类型负载，根据预设的规划路线完成对设定区域内的自动巡查作业，各所述巡查无人机1除机身外，搭载有摄像机1-1、热成像仪1-2、蓄电池1-3、图像传输单元1-4。

机库系统2，所述机库系统2用于完成搭载无人机的起飞和回收以及无人机的日常停放功能功能，其包括包括气象监测单元2-1、机舱启闭单元2-2以及与所述蓄电池1-3相适配的无线充电单元2-3。

管控系统3，所述管控系统3包括设定平台3-1、控制平台3-2和显示平台3-3，所述设定平台与多台所述巡查无人机1通信连接，其包括航线规划单元3-1-1、航速设定单元3-1-2以及航拍设定单元3-1-3，用于完成对多台所述巡查无人机1的巡航设定。所述控制平台3-2包括与所述巡查无人机1通信连接的起降控制单元3-2-1，分别与机库系统2的机舱启闭单元2-2通信连接的开闭舱控制单元3-2-2，与所述无线电充电单元2-3通信连接的充电控制单元3-2-3，用于完成机库系统的启闭切换和无人机巡查任务下达。

所述显示平台3-3包括航拍实景显示单元3-3-1和工作数据显示单元3-3-2，用于显示无人机的实时航拍图像以及工作数据。

数据处理系统4，所述数据处理系统4包括图像数据处理平台4-1和工作数据处理平台4-2，所述图像数据处理平台4-1用于对多台所述巡查无人机1的航拍图像信息进行接收、存储和处理，在工作过程中，无人机的所述摄像机1-1及所述热成像仪1-2收集的图像信息通过所述图像传输单元1-4传输至所述数据处理系统4的图像数据处理平台4-1。所述工作数据处理平台4-2用于对所述巡查无人机1的工作参数、电量以及气象监测单元2-1监测的港口周边天气情况进行收集和处理。

具体的，所述数据处理系统4的图像数据处理平台4-1包括图像接收单元4-1-1、图像存储单元4-1-2、图像对比单元4-1-3以及巡查报告生成单元4-1-4，所述图像接收单元4-1-1对所述巡查无人机1传输的图像信息进行及时接收，所述图像存储单元4-1-2实现对无人机1传输数据的储存，所述图像对比单元4-1-3将所述图像接收单元4-1-1接收到的巡航无人机1本次图像数据与图像存储单元4-1-3中的上一次存储数据进行差异性的比对，并将比对过程中出现的两次图像数据之间的差异通过巡查报告生成单元4-1-4生成巡查报告并发送至管控系统1的显示平台3-3。

所述数据数据处理系统4的工作数据处理平台4-2设置有气象数据处理单元4-2-1和电量数据处理单元4-2-2，所述气象监测单元2-1与所述气象数据处理单元4-2-1通信连接，气象监测单元2-1监测到的港口气象信息传输至气象数据处理单元4-2-1进行分析是否满足无人机完成整个巡查航线的天气需求，并将结果传输至管控系统3的显示平台3-3，开闭舱控制单元3-2-2可通过巡查需求以及天气情况对机舱启闭单元2-2下达控制指令。所述电量数据处理单元4-2-2用于接收无人机的蓄电池内的电量数据并将数据传输至管控系统3，所述管控系统3的充电控制单元3-2-3根据电量数据向机库系统2的无线充电单元2-3下达是否充电的指令。

另外，在本实施例中还包括三台定位无人机5以及设置在港口新增的障碍地点或者异常地点的港口电子标签6，所述定位无人机5上安装有与所述港口电子标签6相适配的读写器5-1以及和所述数据处理系统4通信连接的定位传输单元5-2，并且所述管控系统3设置由用于操控三台所述定位无人机5的手动控制单元3-2-4。所述数据处理系统4的工作数据处理平台4-2设置有定位数据处理单元4-2-3，对三台定位无人机5所传输的定位信息进行处理后确定港口电子标签6的定位信息，并传输至管控系统3的显示平台3-3。

在对新增的障碍地点或者异常地点进行定位数据采集时，确定该区域范围后，通过所述手动控制单元3-2-4操控三台所述定位无人机从该区域范围外的三个不同方向飞往该区域，三台无人机飞行高度保持一直，当三台定位无人机的读写器捕捉到港口电子标签6的信号后，立即将该定位无人机所处的GPS位置信息传输至定位数据处理单元4-2-3，通过三台定位无人机传输的三个定位坐标，即可驱动所述港口电子标签的定位坐标，即新增的障碍地点或异常地点的坐标信息，为避免新增障碍地点或异常地点对巡查无人机1的自动巡航造成干扰，工作人员根据获得的上述坐标信息在设定平台3-1上重新修改该区域巡查无人机的设定航线。

作为对本实施例的进一步改进，各所述巡航无人机1上也设置有与三个所述定位无人机上5的读写器5-1相适配的机体电子标签1-5。由于在自动巡航过程中，可能会存在巡航无人机突发异常，数据处理系统和管控系统无法接收到该异常的巡航无人机的有效信息，可通过三台定位无人机确定出现异常的巡航无人机的定位坐标，其原理与确定港口电子标签6的原理相同，之后工作人员可前往该外置处对异常无人机进行处理。

本发明还公开了一种智慧港口无人机自动巡查的方法，应用所述的智慧港口无人机自动巡查的系统，包括如下步骤：

设定步骤，将智慧港口分割成多个待巡查区域，各区域内设定一个巡查无人机的自定巡查航线，并对无人机航速大小和航拍角度进行设定。

航拍步骤，控制各巡查无人机按照设定的航线、航速和航拍角度在对应的区域内自动巡查航线，并获取相应的图像信息，与此同时监测各巡查无人机的状态和工作数据。

数据处理步骤，对各个巡查无人机传输的图像数据进行接收、存储、比对和分析，并根据需要生产巡查报告。

这里需要完善的是：

如果待巡检区域内出现新增的障碍地点或异常地点，还需增加一部航线调整步骤，在通过上述三个定位无人机获取该新增障碍地点或异常地点的具体定位坐标后，对该区域的巡查无人机的航线进行调整。

另外如果在工作过程中出现有巡查无人机出现突发异常，无法接收其传输信息，还包括意外处理步骤，可通过定位无人机确定该异常的巡查无人机所处的定位坐标。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。