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点点_木木 看全部
2019-10-27 12:11:20
本帖最后由 点点_木木 于 2019-10-28 20:17 编辑

一、项目介绍

  设计背景:
  近年来,物联网凭借在全面感知、智能处理等方面得天独厚的优势,在环境监测系统、物流信息化系统、智能交通系统及基础设施安全系统等领域已经比较成熟,然而,在国民经济领域,如对地震、火灾、污染源扩散、核辐射等重地的监测预报,军事领域,比如对海战场环境感知、港口值班监视问题,其自动化、智能化、时效性、安全性及可靠性要求极高,传感器布置、通信传输等不易实现或较难达成。因此在高危复杂环境条件的信息感知仍为难题,对于复杂条件、高危环境状态的监测问题,我们试着从技术实现上来寻求解决方案。

  设计思路:
  对于信息的采集,目前仅采集温湿度信息来达成系统的整体设计;对于检测能力、通信能力问题的考虑,考虑采用栅格【注:栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织方式,阵列的每个数据表示地物或现象分布的非几何数据特征】阵列布置形式,将传感节点安装于智能体上,通过位置可控达成节点阵列布置,进而完成传感节点间的无线传输网络;对于通信中继考虑,采用无人机搭载中继节点来完成;地面站部分,通过研制信息管理系统实现监测和终端显示。整个系统设计和实现,主要完成基于栅格传感节点、无人机中继控制,实现对未知区域的温湿度信息的采集。具体采用由8个机器人+传感节点组成栅格智能体、带有通信中继及数据暂存功能的M100无人机系统和基于3G通信的地面站信息管理中心及无人机监控中心等三部分构成。

  目的及意义:
  本项目的实现可以很好的解决绪论当前高危环境、不易企达区域的信息监测,对军事领域、国民经济领域意义较大。无人飞行器(UAV)自主飞行技术多年来一直是航空领域研究的热点,并且在实际应用中存在大量的需求,例如:侦察与营救任务,科学数据收集,地质、林业勘探,农业病虫害防治,以及视频监控,影视制作等。通过无人飞行器来完成上述任务可以大大降低成本和提高人员安全保障。


二、软硬件设计
  智能体传感节点模块
  传感节点模块主要由电源、供电板、arduino低功耗单片机和无线传输模块和温湿度传感器组成。
图5  智能体传感节点模块
  中继通信节点模块
  中继通信节点模块由供电板、无线传输模块/串口模块组成,并通过无人机载单板机arduino实现数据的暂存和对地无线传输,实现中继节点直接对地传输。
图7  中继通信节点结构
  无人机中继平台构建
  无人机中继平台构建主要由六轴飞行器开源开发平台、单板机arduino、智能避障系统、机载飞行传感器及3G、短波通信模块组成,加载中继通信节点模块后,共同构成无人机空中中继系统,完成信息感知数据的中继通信、数据的暂存转接功能。
图9  无人机平台系统构建
  地面站信息处理中心
  地面站信息处理中心主要完成从无人机平台接收数据之后,对感知数据进行存储、分析、报警等处理,并进行终端显示,具体做法是制作终端显示信息管理系统。
10  地面站信息管理系统构建示意
(具体细节会有所不同)


三、ROHM传感器使用说明
  在本项目,栅格智能体与无人机协同感知系统中,无人机为载体,栅格智能体为核心,并通过无人机的搭载可到达一些人力所难及的地方,完成险情探测,为人类提供可靠的环境数据,保障人们的生命财产安全。其中栅格智能体所搭载的环境探测传感器中包括了ROHM(罗姆)公司所提供的温度传感器——BD1020,实现了栅格智能体对周围环境的温度检测。

   
四、其他说明       

  本项目里所使用的无人机并无特别要求,但有两点需要注意,第一,承重能力。第二,数据回传(包括图像回传,信号控制)。栅格智能体,原计划为其造型为圆形机器人,但目前尚未投入商用,未在其外观进行加工,以微型智能小车代替。上位机用于接收栅格智能体远距离回传的环境监测数据。


       关于调试,整个系统可分为三个子系统分别调试,最后进行联合调试。上位机部分,是用python编写的一个简单的无线接收串口程序,用于接收栅格智能体回传的环境监测数据。栅格智能体部分,实质上便是一个智能小车搭载环境监测传感器,其中使用了ROHM公司提供的BD1020温度传感器,具有较高精度和稳定性。无人机部分,调试时容易出现失控,需注意人身安全,切记。我都飞丢了一个....

        最后的联合调试,所幸一次成功,如效果展示的视频所示。     

  本项目里,所涉及了的软硬件较多,在此不一一说明,详细可观看效果展示


五、效果展示


视频我使用微信的小视频拍的,特别下载了个爱剪辑,剪到一起(就不做得那么高级,大家将就)。




六、系统相关资料
栅格智能体与无人机协同系统.rar (145.21 KB)
(下载次数: 4, 2019-10-28 20:17 上传)

禁止转载





点点_木木 看全部
2019-10-27 12:19:28
本帖最后由 点点_木木 于 2019-10-28 14:08 编辑

闲聊~
作品原理其实是很简单的,其创新点主要在于应用前景。根据特定情况,为其开发设计,满足恶劣环境下,人力无法涉及的地方,通过栅格智能体与无人机协同合作完成环境检测,并上传,为人们提供可靠环境检测数据。
点点_木木 看全部
2019-10-27 12:31:19
本帖最后由 点点_木木 于 2019-10-28 14:11 编辑

闲聊~

我们的主角探险机器人(栅格智能体)身上所搭载的环境检测传感器,目前只搭载了温度传感器和湿度传感器,可以实现对周边环境的温湿度检测。当然后期可根据实际需要加装各类环境检测传感器,如PM2.5传感器、有毒气体传感器等~
点点_木木 看全部
2019-10-27 13:15:40
本帖最后由 点点_木木 于 2019-10-28 14:14 编辑

闲聊~
无人机这一块,一开始是打算采用大疆的无人机的,但是由于承重问题,会大疆无人机的整个造价贵出天际。所以最后自己搭建了一个六轴飞行器,自己购买飞控,遥控器,高清相机等


点点_木木 看全部
2019-10-28 12:27:41
本帖最后由 点点_木木 于 2019-10-28 14:16 编辑

老实讲,这个项目真烧钱,飞行器都飞丢了一个,别说器材损耗了

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