301 / 2023-10-25 23:40:31

守望号应急督查无人机

作品简介：

本项目旨在设计一款能够实现实时监测和救援支持功能的应急无人机。该无人机能够自动监测矿洞内部的气体浓度、温度、湿度、瓦斯等参数，有助于及早发现异常情况和潜在危险，从而防患于未然。同时在监测到异常情况时将迅速响应，发出警报。以保证人群及时疏散，提高救援人员的效率和准确性，最大程度上减少时间、财力、物力的消耗。

无人机通过整合不同模块的功能和特性，提供一种简洁、高效和集成的解决方案。该无人机包含以下部分：以TIVA LaunchPad系列的TM4C123为飞控的控制核心，包含气体传感器数据采集、数据信号处理和飞行姿态和航向控制等模块，基于集成YOLOV5模型与矿洞检测算法的适应性摄像头，Lora通信模块，基于改进D*算法的路径规划算法，采用Delphi7.0开发的可视化界面等。

其中集成的视觉模型针对矿洞光照不明显的缺陷在TPH-YOLOV5算法模型的基础上集成CBMA注意力机制，并引入一种基于同态滤波和 Curvelet变换的矿井图像增强特殊的矿洞检测算法，该算法使用同态滤波对图像校正，调整图像亮度；采用Curvelet变换对原图和校正后的图像分解，利用Curvelet反变换还原图像，并对其进行局部对比度处理，避免对比度下降。实验结果表明，增强效果良好，高亮区域得到了抑制，低亮度区域有所增强。

创新及实用性：

近些年矿井安全事故频出，部分安全工程的安全意识较弱，且矿洞内情况错综复杂，信息传输不及时将导致社会救援难度增大，救援时间增长，存在较大风险。同时习近平总书记强调积极推进我国应急管理体系和能力现代化，将应急系统与科技相结合。基于此痛点对于产品进行研制。

在技术方向利用TIVA LaunchPad扩展板作为控制核心，使用MPU-6050传感器读取飞行原始数据，并通过PID算法进行运算，得到无人机的姿态信息。单片机将融合数据并发送相应指令给电调，这种方案可以实现较为精确的控制。

同时矿洞作为一个特殊的工作环境，存在较高的事故风险。矿难事故的发生不仅对工人的生命安全造成威胁，还对矿业公司的声誉和经济利益产生负面影响。因此，提高矿洞安全性和应急管理水平成为当务之急。且存在监管不到位、矿洞安全信息的片面化，导致在事故发生时带来不必要的人员伤亡和财力损失。该无人机可以提供多个维度和系统的安全测评监管服务，具有很强的实际应用性和前景可瞻性。