一种基于无人机的森林温度监测预警系统及方法与流程

1.本说明书涉及森林温度监测预警技术领域，尤其涉及一种基于无人机的森林温度监测预警系统及方法。


背景技术：

[0002][0003]
现有的森林火灾监测方法中，一般都需要花费大量的人力、物力、财力和行政资源，存在监测效率低、人工巡检难度大、危险系数等问题。对于现有无人机遥感技术在森林火灾监测领域应用中，该技术通过航空拍摄，可实现实时接收遥感影像。其中关键的是影像的处理部分，这关系到影像精度和分析准确性，这也是其不足的地方。该技术对于传感器精度要求高、图像处理时间长，无法满足森林温度监测预警场景下对于图像处理实时性和高效性的需求。


技术实现要素：

[0004]
本发明目的在于提供一种基于无人机的森林温度监测预警系统及方法，用以解决无人机遥感技术在森林温度监测预警应用中数据处理速度慢、实时性差的问题。
[0005]
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006]
一方面，本说明书提供一种基于无人机的森林温度监测预警系统，包括中台控制系统、数据传输平台和无人机终端，其中：
[0007]
所述中台控制系统，用于发出森林巡检的启动指令和采集点位，基于所述采集点位的温度信息和红热外成像发出悬停指令，基于所述采集点位的地理位置信息和实时图像发出实时警报；所述悬停指令用于指示所述无人机终端进一步收集所述采集点位的地理位置信息和实时图像；
[0008]
所述无人机终端，用于响应于所述启动指令，收集所述采集点位的温度信息和红热外成像，响应于所述悬停指令，收集所述采集点位的地理位置信息和实时图像；
[0009]
所述数据传输平台连接所述中台控制系统和所述无人机终端，用于向所述无人机终端传输所述启动指令、采集点位和悬停指令，向所述中台控制系统回传所述采集点位的温度信息、红热外成像、地理位置信息和实时图像。
[0010]
另一方面，本说明书还提供了一种基于无人机的森林温度监测预警方法，应用于上述系统，包括：
[0011]
中台控制系统通过数据传输平台向无人机终端传输森林巡检的启动指令和采集点位，
[0012]
所述无人机终端响应于所述启动指令，收集所述采集点位的温度信息和红热外成像，并通过所述数据传输平台回传给所述中台控制系统；
[0013]
所述中台控制系统基于所述采集点位的温度信息和红热外成像，通过所述数据传输平台向所述无人机终端发出悬停指令，所述悬停指令用于指示所述无人机终端进一步收
集所述采集点位的地理位置信息和实时图像；
[0014]
所述响应于所述悬停指令，收集所述采集点位的地理位置信息和实时图像，并通过所述数据传输平台回传给所述中台控制系统；
[0015]
所述中台控制系统基于所述采集点位的地理位置信息和实时图像发出实时报警。
[0016]
基于上述任一技术方案，本说明书能够获得如下技术效果：
[0017]
通过在森林温度智能监测预警系统中，采用数据传输平台连接无人机终端和中台控制系统，采用数传平台和图传平台实现无人机终端与中台控制系统的通讯，保障了数据和图像传输的速度和效率，从而能够及时有效监测森林异常温度现象，解决了无人机遥感技术在森林温度监测预警应用中数据处理速度慢、实时性差的问题。
附图说明
[0018]
图1是本说明书实施例1提供的一种基于无人机的森林温度监测预警系统的示意图；
[0019]
图2是本说明书实施例1提供的一种基于无人机的森林温度监测预警系统组成图；
[0020]
图3是本说明书实施例2提供的一种基于无人机的森林温度监测预警方法的流程示意图；
[0021]
图4是本说明书实施例2提供的一种基于无人机的森林温度监测预警方法具体流程的示意图。
具体实施方式
[0022]
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0023]
需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
[0024]
实施例1
[0025]
请参照图1，图1所示为本实施例提供的一种基于无人机的森林温度监测预警系统的示意图，图2所示为本实施例提供的一种基于无人机的森林温度监测预警系统组成图。所述系统包括中台控制系统、数据传输平台和无人机终端，其中：
[0026]
中台控制系统102，用于发出森林巡检的启动指令和采集点位，基于所述采集点位的温度信息和红热外成像发出悬停指令，基于所述采集点位的地理位置信息和实时图像发出实时警报；所述悬停指令用于指示所述无人机终端进一步收集所述采集点位的地理位置信息和实时图像。
[0027]
具体地，中台控制系统包括通讯子系统、数据分析子系统、报警子系统。
[0028]
通过通讯子系统向无人机终端发送启动指令和无人机终端飞行航线的采集点位，接收无人机终端回传的温度信息和红热外成像。通过数据分析子系统对采集点位的温度信息和红热外成像进行加工，包括数据清洗、模型拟合、图片解压等数据加工方法。对无人机
终端返回的温度信息进行监控，判断温度是否超过设定的温度阈值。如果超过设定的温度阈值则发出重点预警信号，并通过通讯子系统向无人机终端发出悬停指令；若未超过设定的温度阈值则对无人机终端发出继续执行巡检任务指令。无人机终端悬停时，会对该采集点位进行实时图像收集并返回地理位置信息，由数据分析子系统的实时画面借助lcd或液晶屏实时展示无人机终端传输的拍摄画面。数据分析子系统对返回的温度信息进行分析，对异常采集点位进行排查，形成分析报告。同时报警子系统实时发出警报，根据超过温度阈值的范围显示不同色阶，温度越高颜色越鲜艳橙红。直至无人机终端完成所有采集点位的信息收集，返航降落。
[0029]
可选的，中台控制系统还包括数据存储子系统，用于将所述采集点位的温度信息、红热外成像、地理位置信息和所述实时图像上传至云端服务器。
[0030]
具体地，本次森林巡检任务结束后，数据存储子系统将历史数据包括温度信息、地理位置信息、图像数据上传至云端存储器。
[0031]
基于此，通过将历史数据上传云端，节约了本地存储资源。
[0032]
可选的，中台控制系统还包括故障监测子系统，包括无人机异常监测模块、电量异常监测模块和画面异常监测模块，其中：
[0033]
无人机异常监测模块，用于判断所述无人机终端是否可以正常启动森林巡检任务，若不正常，则启动无人机终端自动校准或人工校准；
[0034]
电量异常监测模块，用于判断所述无人机终端电量是否充足，若电量不足，则控制所述无人机终端低电量返航更换电池；
[0035]
画面异常监测模块，用于根据所述采集点位的实时图像判断无人机终端拍摄功能是否异常，若异常，则控制所述无人机终端返航维修。
[0036]
具体地，无人机异常监测是在无人机终端接收到启动指令后，以及无人机终端返航降落后，对无人机终端的磁罗盘、gps、气压计、激光雷达以及红外热成像仪进行检测，若以上五个检测有任何一个设备不正常，将启动无人机终端自动校准或人工校准，若无人机正常及无人机终端自动校准或人工校准完毕，则继续进行森林巡检任务；电量异常监测指无人机终端在每个采集点位回传温度信息后，进行电量检测，若电量不足则自动返航更换电池，执行断电续航功能，若电量充足，则继续执行森林巡检任务；画面异常监测指无人机在每个采集点位回传图像后，根据接收到的图像判断无人机终端拍摄功能是否异常，若异常则通过通讯子系统向无人机终端发送返航维修指令。
[0037]
基于此，通过对在中台监控系统中加入故障监测子系统，在执行任务前对无人机终端的磁罗盘、gps、气压计、激光雷达以及红外热成像仪分别进行监测，在每个采集点位对无人机终端的电量及故障进行监测排查，在任务结束后对无人机终端进行故障排查，保障了无人机终端在任务执行过程中的安全，减少了因无人机自身故障带来的巡检风险。
[0038]
可选的，中台控制系统还包括航点位置纠偏子系统，其中：
[0039]
航点位置纠偏子系统，用于判断所述无人机终端的航点与所述采集点位的相对位置偏差是否大于阈值，若大于阈值，则发出纠偏指令，所述纠偏指令用于控制无人机终端调整飞行位置。
[0040]
具体地，中台控制系统检测无人机终端航点与采集点位的相对位置偏差是否大于阈值(阈值由中台控制系统设定，并定期进行更新校准)，若大于阈值，中台控制系统会通过
通讯子系统发出纠偏指令，若偏差小于等于阈值或纠偏结束，则无人机终端通过红外热相机收集采集点位的温度信息和红热外成像。
[0041]
基于此，通过对无人机终端的航点进行纠偏，提高了森林巡检位置的精准度，减少了航空巡护与卫星遥感资源浪费。
[0042]
无人机终端104，用于响应于所述启动指令，收集所述采集点位的温度信息和红热外成像，响应于所述悬停指令，收集所述采集点位的地理位置信息和实时图像。
[0043]
具体地，无人机终端包括通讯子系统和数据采集子系统。
[0044]
通过通讯子系统接收来自中台控制系统发送的启动指令和飞行航线的采集点位前，无人机终端对磁罗盘、gps、气压计、激光雷达以及红外热成像仪进行故障自查，同时将故障自查结果回传至中台控制系统。如果任何一个设备不正常则启动自动校准或者人工校准；如果无人机终端正常及自动或人工校准完毕，则启动森林巡检任务，根据飞行航线的采集点位进行自动飞行。通过数据采集子系统对采集点位的温度信息和红热外成像进行收集，温度信息数据和红热外成像通过数据传输平台传回至中台控制系统。同时无人机终端自检电量是否充足，若电量不足，则自动返航更换电池，执行断电续航功能，同时将电量自检结果回传至中台控制系统。如果无人机终端接收到悬停指令，则对该采集点位进行高清图像收集并返回地理位置信息，通过数据传输平台回传至中台控制系统；如果无人机终端接收到继续执行巡检任务指令，则继续对下一个采集点位进行温度信息收集。无人机终端收集完所有采集点位的信息后，返航降落。同时无人机终端对磁罗盘、gps、气压计、激光雷达以及红外热成像仪进行故障自查，同时将故障自查结果回传至中台控制系统。如果任何一个设备不正常则启动自动校准或者人工校准；如果无人机终端正常及自动或人工校准完毕，结束任务。
[0045]
其中，无人机终端可选用四轴的，红外热成像仪选用高度可达200米，可见光下光学30倍，数字200倍的型号。
[0046]
数据传输平台106，用于连接所述中台控制系统和所述无人机终端，向所述无人机终端传输所述启动指令、采集点位和悬停指令，向所述中台控制系统回传所述采集点位的温度信息、红热外成像、地理位置信息和实时图像。
[0047]
具体地，通过数据传输平台连接中台控制系统和所述无人机终端，实现中台控制系统和所述无人机终端的实时通讯和数据传输。向所述无人机终端传输所述启动指令、采集点位和悬停指令，向所述中台控制系统回传所述采集点位的温度信息、红热外成像、地理位置信息和实时图像。
[0048]
可选的，数据传输平台包括数传子平台和图传子平台，其中：
[0049]
所述数传子平台，用于向所述无人机终端传输所述启动指令、采集点位和悬停指令，向所述中台控制系统回传所述采集点位的温度信息和地理位置信息；
[0050]
所述图传子平台，用于向所述中台控制系统回传所述采集点位的红热外成像和实时图像。
[0051]
具体的，通过数传子平台实现中台控制系统和无人机终端的数据传输。包括向无人机终端传输启动指令、采集点位和悬停指令等数据，向中台控制系统回传采集点位的温度信息、地理位置信息等数据。通过图传子平台实现中台控制系统和无人机终端的数据传输的图像传输。包括向中台控制系统回传采集点位的红热外成像和实时图像等图像。
[0052]
基于此，通过将数据内容和图像内容由两个通道进行传输，提高了数据处理和传输的速度和效率。
[0053]
可选的，数据传输平台还包括数据压缩子平台，其中：
[0054]
数据压缩子平台，用于对采集点位的温度信息、地理位置信息、红热外成像和实时图像进行压缩处理。
[0055]
具体地，数据传输平台接收到来自无人机终端上传的温度信息、地理位置信息、红热外成像和实时图像时，由数据压缩子平台对上述信息进行压缩处理。传输给中台控制系统后，由中台控制系统的数据加工子系统进行对应的解压缩处理。
[0056]
基于此，通过数据压缩和解压缩处理，提高数据传输的速度和效率。
[0057]
综上所述，通过在森林温度智能监测预警系统中，采用数据传输平台连接无人机终端和中台控制系统，采用数传平台和图传平台实现无人机终端与中台控制系统的通讯，保障了数据和图像传输的速度和效率，从而能够及时有效监测森林异常温度现象，解决了无人机遥感技术在森林温度监测预警应用中数据处理速度慢、实时性差的问题。
[0058]
实施例2
[0059]
请参照图3，图3所示为本实施例提供的一种基于无人机的森林温度监测预警方法的流程示意图，图4所示为本实施例提供的一种基于无人机的森林温度监测预警方法具体流程的示意图。所述方法具体包括如下步骤：
[0060]
步骤202、中台控制系统通过数据传输平台向无人机终端传输森林巡检的启动指令和采集点位；
[0061]
步骤204、所述无人机终端响应于所述启动指令，收集所述采集点位的温度信息和红热外成像，并通过所述数据传输平台回传给所述中台控制系统；
[0062]
步骤206、所述中台控制系统基于所述采集点位的温度信息和红热外成像，通过所述数据传输平台向所述无人机终端发出悬停指令，所述悬停指令用于指示所述无人机终端进一步收集所述采集点位的地理位置信息和实时图像；
[0063]
步骤208、所述响应于所述悬停指令，收集所述采集点位的地理位置信息和实时图像，并通过所述数据传输平台回传给所述中台控制系统；
[0064]
步骤210、所述中台控制系统基于所述采集点位的地理位置信息和实时图像发出实时报警。
[0065]
进一步地，本实施例还提供了传输规则，包括：
[0066]
通过所述数据传输平台的数传子平台向所述无人机终端传输所述启动指令、采集点位和悬停指令，向所述中台控制系统回传所述采集点位的温度信息和地理位置信息；
[0067]
通过所述数据传输平台的图传子平台向所述中台控制系统回传所述采集点位的红热外成像和实时图像。
[0068]
基于此，通过将数据内容和图像内容由两个通道进行传输，提高了数据处理和传输的速度和效率。
[0069]
综上所述，通过在森林温度智能监测预警系统中，采用数据传输平台连接无人机终端和中台控制系统，采用数传平台和图传平台实现无人机终端与中台控制系统的通讯，保障了数据和图像传输的速度和效率，从而能够及时有效监测森林异常温度现象，解决了无人机遥感技术在森林温度监测预警应用中数据处理速度慢、实时性差的问题。
[0070]
实施例3
[0071]
在又一可行实施例中，本实施例提供了的一种基于无人机的森林温度监测预警设备，所述设备具体可以包括：
[0072]
处理器；以及
[0073]
被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行如上述任一方法实施例中的步骤。
[0074]
实施例4
[0075]
在又一可行实施例中，本实施例提供了一种基于无人机的森林温度监测预警存储介质，所述存储介质具体可以包括：
[0076]
所述存储介质上存储基于无人机的森林温度监测预警的处理程序，所述基于无人机的森林温度监测预警的处理程序被处理器执行时实现如上述任一方法实施例中的步骤。
[0077]
以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以由各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种基于无人机的森林温度监测预警系统，其特征在于，包括中台控制系统、数据传输平台和无人机终端，其中：所述中台控制系统，用于发出森林巡检的启动指令和采集点位，基于所述采集点位的温度信息和红热外成像发出悬停指令，基于所述采集点位的地理位置信息和实时图像发出实时警报；所述悬停指令用于指示所述无人机终端进一步收集所述采集点位的地理位置信息和实时图像；所述无人机终端，用于响应于所述启动指令，收集所述采集点位的温度信息和红热外成像，响应于所述悬停指令，收集所述采集点位的地理位置信息和实时图像；所述数据传输平台连接所述中台控制系统和所述无人机终端，用于向所述无人机终端传输所述启动指令、采集点位和悬停指令，向所述中台控制系统回传所述采集点位的温度信息、红热外成像、地理位置信息和实时图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据传输平台包括数传子平台和图传子平台，其中：所述数传子平台，用于向所述无人机终端传输所述启动指令、采集点位和悬停指令，向所述中台控制系统回传所述采集点位的温度信息和地理位置信息；所述图传子平台，用于向所述中台控制系统回传所述采集点位的红热外成像和实时图像。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据传输平台还包括数据压缩子平台，所述中台控制系统还包括数据加工子系统，其中：所述数据压缩子平台，用于对所述采集点位的温度信息、地理位置信息、红热外成像和实时图像进行压缩处理；所述数据加工子系统，用于对所述采集点位的温度信息、地理位置信息、红热外成像和实时图像进行解压处理。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中台控制系统还包括阈值监控子系统、数据存储子系统和故障监测子系统，其中：所述阈值监控子系统，用于判断所述采集点位的温度信息是否超过预设阈值，若超过预设阈值，则发出悬停指令；所述数据存储子系统，用于将所述采集点位的温度信息、红热外成像、地理位置信息和所述实时图像上传至云端服务器；所述故障监测子系统包括无人机异常监测模块、电量异常监测模块和画面异常监测模块，其中：所述无人机异常监测模块，用于判断所述无人机终端是否可以正常启动森林巡检任务，若不正常，则启动无人机终端自动校准或人工校准；所述电量异常监测模块，用于判断所述无人机终端电量是否充足，若电量不足，则控制所述无人机终端低电量返航更换电池；所述画面异常监测模块，用于根据所述采集点位的实时图像判断无人机终端拍摄功能是否异常，若异常，则控制所述无人机终端返航维修。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述无人机异常监测模块包括磁罗盘监测子模块、gps监测子模块、气压计监测子模块、激光雷达监测子模块和热红外成像仪监测子
模块，其中：所述磁罗盘监测子模块，用于判断无人机终端的磁罗盘是否正常，若不正常，则启动无人机终端自动校准或人工校准；所述gps监测子模块，用于判断无人机终端的gps是否正常，若不正常，则启动无人机终端自动校准或人工校准；所述气压计监测子模块，用于判断无人机终端的气压计是否正常，若不正常，则启动无人机终端自动校准或人工校准；所述激光雷达监测子模块，用于判断无人机终端的激光雷达是否正常，若不正常，则启动无人机终端自动校准或人工校准；所述热红外成像仪监测子模块，用于判断无人机终端的热红外成像仪是否正常，若不正常，则启动无人机终端自动校准或人工校准。6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述中台控制系统还包括报警子系统，其中：所述报警子系统，用于根据所述采集点位的温度信息超过所述预设阈值的范围，显示实时报警的色阶。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中台控制系统还包括航点位置纠偏子系统，其中：所述航点位置纠偏子系统，用于判断所述无人机终端的航点与所述采集点位的相对位置偏差是否大于阈值，若大于阈值，则发出纠偏指令，所述纠偏指令用于控制无人机终端调整飞行位置。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无人机终端为四轴，所述无人机终端的红热外成像仪的型号高度为200米，可见光下光学30倍，数字200倍。9.一种基于无人机的森林温度监测预警方法，其特征在于，包括：中台控制系统通过数据传输平台向无人机终端传输森林巡检的启动指令和采集点位，所述无人机终端响应于所述启动指令，收集所述采集点位的温度信息和红热外成像，并通过所述数据传输平台回传给所述中台控制系统；所述中台控制系统基于所述采集点位的温度信息和红热外成像，通过所述数据传输平台向所述无人机终端发出悬停指令，所述悬停指令用于指示所述无人机终端进一步收集所述采集点位的地理位置信息和实时图像；所述响应于所述悬停指令，收集所述采集点位的地理位置信息和实时图像，并通过所述数据传输平台回传给所述中台控制系统；所述中台控制系统基于所述采集点位的地理位置信息和实时图像发出实时报警。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过所述数据传输平台的数传子平台向所述无人机终端传输所述启动指令、采集点位和悬停指令，向所述中台控制系统回传所述采集点位的温度信息和地理位置信息；通过所述数据传输平台的图传子平台向所述中台控制系统回传所述采集点位的红热外成像和实时图像。

技术总结
本说明书提供了一种基于无人机的森林温度监测预警系统及方法，涉及森林温度监测预警领域。包括：中台控制系统、数据传输平台和无人机终端。中台控制系统用于发出森林巡检的启动指令和采集点位，基于采集点位的温度信息和红热外成像发悬停指令，基于采集点位的地理位置信息和实时图像发实时警报；无人机终端用于响应启动指令，收集温度信息和红热外成像，响应悬停指令，收集地理位置信息和实时图像；数据传输平台用于向无人机终端传输启动指令、采集点位和悬停指令，向中台控制系统回传采集点位的温度信息、红热外成像、地理位置信息和实时图像。解决无人机遥感技术在森林温度监测预警应用中数据处理速度慢、实时性差的问题。实时性差的问题。实时性差的问题。


技术研发人员：刘韡 林云峰 马俊杰 朱祥华
受保护的技术使用者：航天科工网络信息发展有限公司
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/4