【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及森林防火无人机巡检，尤其涉及一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统。
技术介绍
1、传统无人机巡检系统，一般是按照预先设置的巡检任务和巡航频率固定时间点进行巡航，没有考虑到不同季节、不同气象条件下火灾发生的概率，导致无人机森林防火巡检频率不能够满足实际的巡检需求；再或者由巡检人设定特殊日期、特殊季节和实时气象条件，手工调整巡航计划和巡航频率，需要耗费大量的人力和物力，时效性也不高，造成了人力资源的浪费和巡检效率的降低。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，以克服现有的无人机森林防火巡检系统在执行巡检任务时，需要由巡检人事先设定调整巡航计划和巡航频率，耗费大量的人力和物力，效率不高，且没有考虑到不同的气象条件、特殊节假日或季节下火灾发生概率的不同，导致无人机森林防火巡检频率不能够满足实际的巡检需求的技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，包括：气象数据采集装置、无人机场及边缘计算装置、远程数据分析及飞行管理系统和无人机；
4、所述气象数据采集装置用于实时采集不同气象条件、特殊节假日或不同季节的气象因子数据，所述气象因子数据包括但不限于温度、空气湿度、风速、雨量和积雪厚度；
5、所述无人机场及边缘计算装置包括边缘计算单元和无人机场单元，所述边缘计算单元用于接收气象因子数据并对所述气象因子数据进行清洗加工，得
6、所述远程数据分析及飞行管理系统用于接收所述加工后的数据，对所述加工后的数据进行分析，判断不同气象条件、特殊节假日或不同季节的森林火险气象等级，并根据森林火险气象等级制定不同的无人机的巡航任务，并将无人机的巡航任务发送至无人机场单元；
7、所述无人机根据所述无人机场单元的控制命令自动执行巡航任务，完成对巡检区域的自动巡航。
8、进一步的，所述远程数据分析及飞行管理系统包括数据通信模块、数据存储模块、飞行任务计算模块、飞行任务人工修正模块和航线规划模块；
9、所述数据通信模块用于接收边缘计算单元发送的加工后的数据和用来向飞行任务计算模块、飞行任务人工修正模块和航线规划模块发送的控制命令数据；
10、所述数据存储模块用于存储飞行任务计算模块得到的巡航任务；
11、所述飞行任务计算模块用于每天根据数据通信模块接收的加工后的数据，判断不同气象条件、特殊节假日或不同季节的森林火险气象等级，并根据森林火险气象等级制定无人机的巡航任务；
12、所述飞行任务人工修正模块用于手工修正飞行任务；
13、所述航线规划模块用于设定无人机巡检路线。
14、进一步的，所述边缘计算单元包括数据接收模块、数据缓存模块和数据清洗加工模块；
15、所述数据接收模块与所述气象采集装置相连，用于接收气象采集装置采集的气象因子数据；
16、所述数据缓存模块与所述数据接收模块相连，用于保存数据接收模块接收的气象因子数据；
17、所述数据清洗加工模块与所述数据缓存模块相连，用于对保存的气象因子数据进行清洗加工，得到加工后的数据。
18、进一步的，所述无人机场单元包括飞行命令通信模块、飞行控制模块和无人机场装置；
19、所述飞行命令通信模块用于接收来自数据缓存模块的数据和来自远程数据分析及飞行管理系统的控制命令和数据同步命令；
20、所述飞行控制模块用于控制无人机场和无人机操作；
21、所述无人机场装置用于为无人机提供智能机场。
22、进一步的，所述飞行任务计算模块用于每天根据数据通信模块接收的加工后的数据，判断不同气象条件、特殊节假日或不同季节的森林火险气象等级，并根据森林火险气象等级制定无人机的巡航任务，包括：
23、s21：提取加工后的数据，所述数据为巡检日前一天14点的温度t、相对湿度rrh和风速数值v；
24、s22：从加工后的数据中确定连续降水量小于降水量阈值的天数m；
25、s23：计算巡检日与前一天24h内的降水量rt；
26、s24：计算巡检日与前一天24h内的积雪最小厚度ht；
27、s25：根据s41-s44得到的数据计算森林火险气象指数ffdi，如公式(1)所示，
28、iffdi＝(f(v)+f(t)+f(rrh)+f(m))×ct×ch (1)
29、其中，iffdi表示森林火险气象指数，f(v)表示风速因子气象指数函数，f(t)表示温度因子气象指数函数，f(m)表示干旱气象因子指数函数，ct表示降水量修正系数，rt大于等于预设值时ct为0；rt小于预设值时ct为1；ch表示积雪修正系数，ht大于等于预设值时ch为0；ht小于预设值时ch为1；
30、将森林火险气象划分为五个等级，判断计算得到的森林火险气象指数iffdi的数值所属的等级；
31、s26：根据森林火险气象指数iffdi和巡检日当天的日期d，计算出每天巡检次数，巡检次数xt如公式(2)所示，
32、xt＝fi+fh+fs (2)
33、fi为根据森林火险气象的等级设定的五种巡检次数；
34、fh为根据是否为特殊节假日计算的巡检次数，如公式(3)所示，
35、
36、fs为根据是否为特殊季节计算的巡检次数，如公式(4)所示，
37、
38、s27：根据巡检次数计算巡检时间点；
39、s28：根据航线规划模块预先设定的飞行任务参数制定巡航任务；
40、s29：将巡航任务存储到数据存储模块，同时，通过数据通信模块将飞行任务发送到无人机场单元的飞行控制模块。
41、进一步的，根据巡检次数计算巡检时间点包括：
42、s271：设定巡检起始时间ts点，巡检截至时间te点；
43、s272：计算巡检时间，如公式(5)所示，
44、
45、其中，k表示第k次巡检，ts表示起始巡检时间点，te表示截至巡检时间点，xt表示巡检次数，round是取整函数，f(k)表示第k次巡检时间点。
46、进一步的，所述飞行控制模块根据设定的巡航任务设置定时器，当达到定时的时间时，无人机飞行控制模块按照如下步骤控制无人机进行巡航：
47、s41、从气象数据采集装置的数据缓存模块提取实时气象因子数据；
48、s42、根据气象因子数据判断当前是否具备无人机起飞条件，起飞条件需要风速和24小时降雨量均小于阈值，起飞判定如公式(6)所示，
49、
50、其中，v表示当前风速数值，单位为米每秒，v表示设定的风速阈值，t表示当前时刻，精确到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，其特征在于，包括：气象数据采集装置、无人机场及边缘计算装置、远程数据分析及飞行管理系统和无人机；
2.根据权利要求1所述的一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，其特征在于，所述远程数据分析及飞行管理系统包括数据通信模块、数据存储模块、飞行任务计算模块、飞行任务人工修正模块和航线规划模块；
3.根据权利要求1所述的一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，其特征在于，所述边缘计算单元包括数据接收模块、数据缓存模块和数据清洗加工模块；
4.根据权利要求1所述的一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，其特征在于，所述无人机场单元包括飞行命令通信模块、飞行控制模块和无人机场装置；
5.根据权利要求2所述的一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，其特征在于，所述飞行任务计算模块用于每天根据数据通信模块接收的加工后的数据，判断不同气象条件、特殊节假日或不同季节的森林火险气象等级，并根据森林火险气象等级制定无人机的巡航任务，包括：
6.根据权利要求5所述的一种基
7.根据权利要求3所述的一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，其特征在于，所述飞行控制模块根据设定的巡航任务设置定时器，当达到定时的时间时，无人机飞行控制模块按照如下步骤控制无人机进行巡航：
8.根据权利要求2所述的一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，其特征在于，所述数据清洗加工模块对所述气象因子数据进行清洗加工的步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，其特征在于，包括：气象数据采集装置、无人机场及边缘计算装置、远程数据分析及飞行管理系统和无人机；
2.根据权利要求1所述的一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，其特征在于，所述远程数据分析及飞行管理系统包括数据通信模块、数据存储模块、飞行任务计算模块、飞行任务人工修正模块和航线规划模块；
3.根据权利要求1所述的一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，其特征在于，所述边缘计算单元包括数据接收模块、数据缓存模块和数据清洗加工模块；
4.根据权利要求1所述的一种基于气象因子的森林防火无人机自动巡检系统，其特征在于，所述无人机场单元包括飞行命令通信模块、飞行控制模块和无人机场装置；
5.根据权利要求2所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘铁，张海龙，王大鹏，姜南雪，王俊伟，
申请(专利权)人：华录科技文化大连有限公司，
类型：发明
国别省市：
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