一種基于無人機的林地自主巡檢系統技術方案

本發明專利技術涉及一種基于無人機的林地自主巡檢系統，其包括：位于林區基站的遠程監控地面站、無人機以及搭載在無人機上的林地巡檢裝置；林地巡檢裝置對林區的三維激光點云數據和導航定位數據進行采集，并發送到地面站；地面站根據接收的三維激光點云數據完成當前林區的三維模型構建，對三維模型分析后計算得到最優巡檢路徑發送到無人機；無人機按照最優巡檢路徑和導航定位數據進行林地自主巡檢，巡檢過程中林地巡檢裝置實時采集林區的可見光及紅外熱圖像視頻數據、光譜圖數據以及煙氣檢測數據并發送到地面站，地面站根據接收到的數據對林區環境進行分析，得到林區植被的健康狀況和起火點位置信息。本發明專利技術可以廣泛應用于林地自主巡檢系統中。

An Autonomous Forest Patrol System Based on UAV

【技術實現步驟摘要】
一種基于無人機的林地自主巡檢系統
本專利技術涉及一種基于無人機的林地自主巡檢系統，屬于智能巡檢領域。
技術介紹
林地是森林的載體，是森林物質生產和生態服務的源泉，是森林資源資產的重要組成部分，所以對林地的保護是不可忽視的。但是由于林地往往占地面積大，不便于管理，對內部的植被的健康狀況無法做到全面的評估，易造成火災和病蟲害等森林災害，給生態環境帶來嚴重的負面影響。所以對于上述問題的研究具有十分重要的社會意義。傳統的人工管理辦法不僅耗時耗力，檢查的效果還不盡人意，特別是對疑似起火點的排查不夠全面，而森林火災往往就是某個點引發的大面積自然災害，一旦火勢蔓延無論消防工作再到位，對林地生態環境也會帶來不可逆的損害，所以火災的預防也是森林消防最關鍵的一步。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種基于無人機的林地自主巡檢系統，設置無人機按照預定路徑自主巡檢整片林區，不僅能有效預防火災的發生，同時還能重建林地三維模型并對其內的植被進行健康狀況評估分析。為實現上述目的，本專利技術采取以下技術方案：一種基于無人機的林地自主巡檢系統，其包括：位于林區基站的遠程監控地面站、無人機以及搭載在所述無人機上的林地巡檢裝置；所述林地巡檢裝置對林區的三維激光點云數據和導航定位數據進行采集，并發送到所述地面站；所述地面站根據接收的三維激光點云數據完成當前林區的三維模型構建，對三維模型分析后計算得到最優巡檢路徑發送到所述無人機；所述無人機按照最優巡檢路徑和導航定位數據進行林地自主巡檢，巡檢過程中所述林地巡檢裝置實時采集林區的可見光及紅外熱圖像視頻數據、光譜圖數據以及煙氣檢測數據并發送到所述地面站，所述地面站根據接收到的數據對林區環境進行分析，得到林區植被的健康狀況和起火點位置信息。進一步的，所述林地巡檢裝置包括機載計算機、激光掃描儀、導航定位模塊、雙光熱成像相機、多光譜相機、煙氣檢測模塊和機載通訊傳輸模塊；所述機載計算機用于根據所述地面站發送的最佳巡檢路徑以及所述導航定位模塊的定位信息，控制所述無人機按照最佳巡檢路徑自主飛行；所述激光掃描儀用于對當前林區環境進行實時掃描，得到當前林區環境的三維激光點云數據；所述導航定位模塊用于對當前林區進行導航定位；所述雙光熱成像相機用于對當前林區環境進行紅外和光熱檢測，得到當前林區的紅外熱和可見光圖像視頻數據；所述多光譜相機用于對當前林區環境進行光譜檢測，得到當前林區的光譜圖；所述煙氣監測模塊用于對林區環境的各氣體成分濃度進行檢測，同時對林區環境內可疑煙霧進行識別；所述機載通訊傳輸模塊用于將激光掃描儀、機載導航定位模塊、掛載雙光熱成像相機、掛載多光譜相機、煙氣檢測模塊所采集的林區三維激光點云數據、導航定位數據、可見光及紅外熱圖像視頻數據、光譜圖數據以及煙氣檢測數據發送到所述地面站，同時將所述地面站返回的最優巡檢路徑發送到所述機載計算機。進一步的，所述雙光熱成像相機包括紅外熱成像傳感器和可見光傳感器，所述紅外熱成像傳感器用于捕獲當前林區的紅外熱圖像視頻數據，所述可見光傳感器用于捕獲當前林區的可見光圖像視頻數據。進一步的，所述多光譜相機包括多光譜傳感器和陽光傳感器，所述多光譜傳感器用于捕獲當前林區植物吸收和反射的光量信息；所述陽光傳感器用來記錄太陽發出的光照強度。進一步的，所述機載通訊傳輸模塊為4G模塊或WIFI模塊。進一步的，所述遠程地面監控站包括地面通訊傳輸模塊、三維模型重建模塊、植被健康分析模塊、疑似起火點定位模塊、報警模塊和顯示屏；所述地面通訊傳輸模塊用于所述機載巡檢裝置發送的所有數據，并發送到所述植被健康分析模塊、疑似起火點定位模塊和三維模型重建模塊；所述三維模型重建模塊用于根據接收到的三維激光點云數據，完成當前林區的三維模型構建，并計算得到最優巡檢路徑通過地面通訊傳輸模塊發送到所述無人機；所述植被健康分析模塊用于根據接收到的光譜數據，對植被的光譜特征進行分析，在巡檢完整片林地后生成一幅NDVI圖，同時在地圖上標記出各區域內植被的健康狀況，當植被健康狀況異常時，發送報警信號到所述報警模塊；所述疑似起火點定位模塊根據接收到的可見光和紅外熱成像視頻數據以及煙氣檢測數據，計算出目標林地溫度異常的區域并在重構的三維模型上標記出來，同時發送報警信號到所述報警模塊；所述報警模塊用于根據接收到的報警信息進行聲光報警；所述顯示屏用于對三維模型重建模塊、植被健康分析模塊、疑似起火點定位模塊中的數據進行顯示。本專利技術由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本專利技術設置的林地巡檢裝置中設置有三維掃描儀、雙光熱成像相機、多光譜相機以及煙氣檢測模塊，不僅能夠有效預防火災的發生，同時還能重建林地三維模型并對其內的植被進行健康狀況評估分析。2、本專利技術林地巡檢裝置中還設置有導航定位系統，該導航定位系統與三維掃描儀輸出的三維點云數據相配合，實現了無人機的自主巡檢，提高了巡檢效率，且大大減小了無人機巡檢過程中出現的位置誤差。3、本專利技術設置有報警模塊，當林地植被的健康狀況或發生起火時，能準確報警，并顯示具體位置信息，給工作人員帶來極大的便利。因此，本專利技術可以廣泛應用于林地自主巡檢領域。附圖說明圖1是本專利技術基于無人機的林地自主巡檢系統的結構示意圖，圖中箭頭表示數據信號傳輸方向。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細的描述。如圖1所示，本專利技術提供的一種基于無人機的林地自主巡檢系統，包括位于林區基站的遠程監控地面站、無人機以及搭載在無人機上的林地巡檢裝置。其中，林地巡檢裝置對林區的三維激光點云數據和導航定位數據進行采集，并發送到地面站；地面站根據接收的三維激光點云數據完成當前林區的三維模型構建，對三維模型分析后計算得到最優巡檢路徑發送到無人機；無人機按照最優巡檢路徑和導航定位數據進行林地自主巡檢，巡檢過程中林地巡檢裝置實時采集林區的可見光及紅外熱圖像視頻數據、光譜圖數據以及煙氣檢測數據并發送到地面站，地面站根據接收到的數據對林區環境進行分析，得到林區植被的健康狀況和起火點位置信息。林地巡檢裝置包括機載計算機、激光掃描儀、機載導航定位模塊、掛載雙光熱成像相機、掛載多光譜相機、煙氣檢測模塊和機載通訊傳輸模塊。其中，機載計算機用于根據地面站發送的最佳巡檢路徑以及導航定位模塊的定位信息，控制無人機按照最佳巡檢路徑自主飛行；激光掃描儀用于對當前林區環境進行實時掃描，得到當前林區環境的三維激光點云數據；導航定位模塊用于對當前林區進行導航定位，導航定位結果與激光掃描儀輸出的三維模型數據相配合，大大減小無人機巡檢過程中出現的位置誤差；雙光熱成像相機用于對當前林區環境進行紅外和光熱檢測，得到當前林區的紅外熱和可見光圖像視頻數據；多光譜相機用于對當前林區環境進行光譜檢測，得到當前林區的光譜圖；煙氣監測模塊用于對林區環境的各氣體成分濃度進行檢測，同時對林區環境內可疑煙霧進行識別；機載通訊傳輸模塊用于將激光掃描儀、機載導航定位模塊、掛載雙光熱成像相機、掛載多光譜相機、煙氣檢測模塊所采集的林區三維激光點云數據、導航定位數據、可見光及紅外熱圖像視頻數據、光譜圖數據以及煙氣檢測數據發送到地面站，同時將地面站返回的最優巡檢路徑發送到機載計算機。遠程地面監控站包括地面通訊傳輸模塊、三維模型重建模塊、植被健康分析模塊、疑似起火點定位模塊、報警模塊和顯示屏本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于無人機的林地自主巡檢系統，其特征在于其包括：位于林區基站的遠程監控地面站、無人機以及搭載在所述無人機上的林地巡檢裝置；所述林地巡檢裝置對林區的三維激光點云數據和導航定位數據進行采集，并發送到所述地面站；所述地面站根據接收的三維激光點云數據完成當前林區的三維模型構建，對三維模型分析后計算得到最優巡檢路徑發送到所述無人機；所述無人機按照最優巡檢路徑和導航定位數據進行林地自主巡檢，巡檢過程中所述林地巡檢裝置實時采集林區的可見光及紅外熱圖像視頻數據、光譜圖數據以及煙氣檢測數據并發送到所述地面站，所述地面站根據接收到的數據對林區環境進行分析，得到林區植被的健康狀況和起火點位置信息。

【技術特征摘要】
1.一種基于無人機的林地自主巡檢系統，其特征在于其包括：位于林區基站的遠程監控地面站、無人機以及搭載在所述無人機上的林地巡檢裝置；所述林地巡檢裝置對林區的三維激光點云數據和導航定位數據進行采集，并發送到所述地面站；所述地面站根據接收的三維激光點云數據完成當前林區的三維模型構建，對三維模型分析后計算得到最優巡檢路徑發送到所述無人機；所述無人機按照最優巡檢路徑和導航定位數據進行林地自主巡檢，巡檢過程中所述林地巡檢裝置實時采集林區的可見光及紅外熱圖像視頻數據、光譜圖數據以及煙氣檢測數據并發送到所述地面站，所述地面站根據接收到的數據對林區環境進行分析，得到林區植被的健康狀況和起火點位置信息。2.如權利要求1所述的一種基于無人機的林地自主巡檢系統，其特征在于：所述林地巡檢裝置包括機載計算機、激光掃描儀、導航定位模塊、雙光熱成像相機、多光譜相機、煙氣檢測模塊和機載通訊傳輸模塊；所述機載計算機用于根據所述地面站發送的最佳巡檢路徑以及所述導航定位模塊的定位信息，控制所述無人機按照最佳巡檢路徑自主飛行；所述激光掃描儀用于對當前林區環境進行實時掃描，得到當前林區環境的三維激光點云數據；所述導航定位模塊用于對當前林區進行導航定位；所述雙光熱成像相機用于對當前林區環境進行紅外和光熱檢測，得到當前林區的紅外熱和可見光圖像視頻數據；所述多光譜相機用于對當前林區環境進行光譜檢測，得到當前林區的光譜圖；所述煙氣監測模塊用于對林區環境的各氣體成分濃度進行檢測，同時對林區環境內可疑煙霧進行識別；所述機載通訊傳輸模塊用于將激光掃描儀、機載導航定位模塊、掛載雙光熱成像相機、掛載多光譜相機、煙氣檢測模塊所采集的林區三維激光點云數據、導航定位數據、可見光及紅外熱圖像視頻數據、光譜圖數據以及煙氣檢測數據發送到所述地面站，同時將所述地面站返回的最優巡檢路徑發...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳余慶，張高翔，張旭，汪洋，
申請(專利權)人：詠峰大連科技有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧,21