基于四旋翼飛行器的城市環(huán)境檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于自動控制無人飛行器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于四旋翼飛行器的城市環(huán)境檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]四旋翼飛行器也稱為四旋翼直升機，是一種有4個螺旋槳且螺旋槳呈十字形交叉的飛行器，四個旋翼不是共軸的，而是在不同的四個軸上。由于四旋翼飛行器具有四個不共軸的旋翼，所以在力學(xué)上可提供的動力驅(qū)動方式很多。軍用上可用于距離控制巡邏、監(jiān)視、地面通信、海上救災(zāi)、山區(qū)救難收尋等。民用方面可用于航拍和圖像傳輸、目標(biāo)跟蹤、火災(zāi)現(xiàn)場吊掛、救災(zāi)物資小量運送等。
[0003]無線充電技術(shù)源于無線電力輸送技術(shù)，又稱感應(yīng)充電、非接觸式感應(yīng)充電，是利用近場感應(yīng)，也就是電感耦合，由供電設(shè)備(充電器)將能量傳送至用電的裝置，該裝置使用接收到的能量對電池充電，并同時供其本身運作之用。由于充電器與用電裝置之間以電感耦合傳送能量，兩者之間不用電線連接，因此充電器及用電的裝置都可以做到無導(dǎo)電接點外露。在無線充電的研宄中，電磁共振式WPT的效率可以達到40%，可顯著提高能量的耦合和變壓器的效率?，F(xiàn)在已有很多移動設(shè)備再向無線充電的設(shè)計方向發(fā)展。
[0004]傳感技術(shù)以傳感器為檢測裝置，傳感器能感受被測量信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器具有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化等特點，其是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活起來。傳感器根據(jù)其基本感知功能通常可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。氣體傳感器是一種將氣體的成份、濃度等信息轉(zhuǎn)換成可以被人員、儀器儀表、計算機等利用的信息的裝置，表面敏感型氣體傳感器可檢測CO、NO2、氟利昂等等可燃性氣體，容積控制型半導(dǎo)體氣體傳感器可檢測液化石油氣、酒精、燃燒爐氣尾氣等氣體。
[0005]由于大量人涌入城市居住，城市環(huán)境日益惡化，城市環(huán)境也越來越引起人們重視。城市存在很多潛在威脅，例如天然氣泄露，往往難以立即發(fā)覺，但是一旦遭遇明火就會發(fā)生爆炸，危險性強；又如，有些火災(zāi)事件，位于底面的人們難以及時發(fā)現(xiàn)，特別是夜間火災(zāi)事件。因此，必須要有一種能及時檢測到這些城市潛在危險的技術(shù)，從而可避免大量不必要的人員傷亡和財產(chǎn)損失。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供了一種可實時檢測城市潛在危險的、基于四旋翼飛行器的城市環(huán)境檢測系統(tǒng)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0008]基于四旋翼飛行器的城市環(huán)境檢測系統(tǒng)，包括四旋翼飛行器、核心控制單元、傳感器系統(tǒng)、無線充電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和地面控制站，其中:
[0009]搭載于四旋翼飛行器支架上的核心控制單元用來控制四旋翼飛行器的穩(wěn)定和安全飛行和采集監(jiān)測數(shù)據(jù)；
[0010]搭載于四旋翼飛行器支架上的傳感器系統(tǒng)包括環(huán)境傳感器、可燃?xì)怏w傳感器和拍攝豐吳塊；
[0011]無線充電系統(tǒng)用來給四旋翼飛行器供電，包括搭載于四旋翼飛行器支架上的無線充電模塊和設(shè)于地面的無線充電站；
[0012]傳感器系統(tǒng)、四旋翼飛行器電機均連接核心控制單元，核心控制單元通過搭載于四旋翼飛行器支架上的通信系統(tǒng)與地面控制站交互信息。
[0013]上述核心控制單元包括STM32處理器、三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器、聲納傳感器和電子調(diào)速器，三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器、聲納傳感器、電子調(diào)速器均與STM32處理器相連，電子調(diào)速器還連接四旋翼飛行器電機。三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器用來感應(yīng)四旋翼飛行器的飛行狀態(tài)，以保證四旋翼飛行器的穩(wěn)定飛行；聲納傳感器用來感應(yīng)前方障礙，以保證四旋翼飛行器的安全飛行。
[0014]上述環(huán)境傳感器用來監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，包括濕度傳感器、溫度傳感器和PM2.5傳感器。
[0015]上述可燃?xì)怏w傳感器用來檢測環(huán)境中可燃?xì)怏w并進行含量分析，包括CO傳感器、014傳感器、H 2傳感器和氧氣傳感器，可用來檢測CO、CH 4、H2、氧氣等易燃?xì)怏w并進行含量分析。
[0016]上述無線充電模塊包括電源、電流傳感器和無線充電接收模塊，電流傳感器和無線充電接收模塊均與電源相連。
[0017]上述無線充電站包括地面供電模塊和無線電量發(fā)射模塊。
[0018]上述通信系統(tǒng)進一步包GPS模塊、GSM模塊、WIFI傳輸模塊、NFC傳輸模塊和有線調(diào)試接口，GPS模塊與GSM模塊、WIFI傳輸模塊、NFC傳輸模塊均相連。GPS模塊用來獲得四旋飛行器的位置信息，并通過GSM模塊、WIFI傳輸模塊或NFC傳輸模塊將位置信息傳輸給地面控制臺；WIFI傳輸模塊和NFC傳輸模塊用于核心控制單元與地面控制臺間的數(shù)據(jù)傳輸，遠距離傳輸采用WIFI傳輸模塊，近距離傳輸采用NFC傳輸模塊；有線調(diào)試接口連接核心控制單元，可用于更新核心控制單元內(nèi)部程序。
[0019]本實用新型的工作過程為:
[0020]四旋翼飛行器按照設(shè)計的飛行路線在城市上空巡邏，核心控制單元控制四旋翼飛行器的穩(wěn)定和安全飛行，傳感器系統(tǒng)檢測潛在危險，傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸至核心控制單元，核心控制單元通過通信系統(tǒng)將采集監(jiān)測數(shù)據(jù)傳回地面控制站。無線充電系統(tǒng)中的電流傳感器定時檢測電源電量，當(dāng)電源電量低于設(shè)定電量閾值時，降落至無線充電站進行充電。
[0021]本實用新型具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0022]1、結(jié)構(gòu)簡單，負(fù)重適中，成本低。
[0023]2、實現(xiàn)了城市潛在危險的自動