工程作业车辆远程操控系统及方法与流程

本发明涉及工程机械控制技术领域，尤其涉及一种工程作业车辆远程操控系统及方法。

背景技术：

在环境恶劣、危险的抢险救援现场，远程操控的工程作业车辆可以发挥巨大作用，能够使操作人员免受人身伤害。工程作业车辆的远程操控是指无操作手在驾驶室内直接操作车辆，而是采用非视距范围的远程监视遥控的方式操作机械。因人员无法在现场用肉眼直接观察车辆作业情况，所以需安装视频监控设备(如摄像头)用于监控车辆的作业现场情况。

现有远程操控技术是将摄像头固定在车体上或驾驶室顶棚上，摄像头拍摄范围受限。为了拍摄范围更广，一般需要多个摄像头布置在车体周围，将多个摄像头拍摄的图像进行图像融合处理。但是此种远程操控技术存在以下缺点：第一，因摄像头位置是固定死的，不能调节，机动性差；且摄像头安装位置较低，视野范围小，总会存在摄像头无法涉及的盲区。第二，为了扩大视野，有时需安装多个摄像头。但多个摄像头成本较高，而且需要进行复杂的图像融合处理。第三，摄像头直接安装在车体上，工程机械车辆自身较大的震动会使得摄像头也随之抖动，这不仅会使得拍摄出的视频效果大打折扣，而且摄像头长期处于强震动工作环境下，其使用寿命将会大大缩短。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种工程作业车辆远程操控系统及方法，能够满足工程作业车辆的作业需求并提高安全性。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种工程作业车辆远程操控方法，包括：

无人机1通过视频监控部件11拍摄工程作业车辆2的周围环境；

所述无人机1将所述视频监控部件11拍摄的图像无线传输至远程监控端3；

所述远程监控端3根据接收到的图像远程控制所述工程作业车辆2工作。

进一步地，还包括：

设在所述工程作业车辆2上的检测部件21检测所述工程作业车辆2工作过程中的状态信息；

所述检测部件21将检测到的状态信息无线传输至所述远程监控端3；

所述远程监控端3根据接收到的状态信息调整所述工程作业车辆2的动作。

进一步地，所述无人机1包括无线图传电台发射机12，所述远程监控端3包括无线图传电台接收机32，

所述无人机1将所述视频监控部件11拍摄到的图像无线传输至远程监控端3的步骤具体包括：

所述无线图传电台发射机12接收所述视频监控部件11拍摄的图像；

所述无线图传电台发射机12将接收到的图像无线传输至所述无线图传电台接收机32。

进一步地，所述工程作业车辆2包括控制部件24和第一无线数据收发器23，所述远程监控端3还包括第二无线数据收发器31，

将所述检测部件21检测到的状态信息无线传输至所述远程监控端3的步骤具体包括：

所述控制部件24接收所述检测部件21检测到的状态信息；

所述控制部件24将接收到的状态信息发送至所述第一无线数据收发器23；

所述第一无线数据收发器23将接收到的状态信息无线传输至所述第二无线数据收发器31。

进一步地，所述远程监控端3根据接收到的图像远程控制所述工程作业车辆2工作的步骤具体包括：

所述第二无线数据收发器31接收输入的控制指令；

所述第二无线数据收发器31将控制指令无线传输至所述第一无线数据收发器23；

所述第一无线数据收发器23将控制指令发送给所述控制部件24；

所述控制部件24根据接收到的控制指令控制所述工程作业车辆2工作。

进一步地，所述远程监控端3还包括监控显示部件33，所述工程作业车辆2远程操控方法还包括：

所述监控显示部件33对所述视频监控部件11拍摄的图像和/或所述检测部件21检测的状态信息进行显示。

为实现上述目的，本发明另一方面提供了一种工程作业车辆远程操控系统，包括：

无人机1，用于通过视频监控部件11拍摄工程作业车辆2的周围环境，并将所述视频监控部件11拍摄的图像无线传输至远程监控端3；

所述远程监控端3，用于根据接收到的图像远程控制所述工程作业车辆2工作。

进一步地，还包括设置在所述工程作业车辆2上的检测部件21，

所述检测部件21，用于检测所述工程作业车辆2工作过程中的状态信息，并将检测到的状态信息无线传输至所述远程监控端3；

所述远程监控端3，还用于根据接收到的状态信息调整所述工程作业车辆2的动作。

进一步地，所述无人机1包括无线图传电台发射机12，所述远程监控端3包括无线图传电台接收机32，

所述无线图传电台发射机12，用于接收所述视频监控部件11拍 摄的图像，并将接收到的图像无线传输至所述无线图传电台接收机32。

进一步地，所述工程作业车辆2包括控制部件24和第一无线数据收发器23，所述远程监控端3还包括第二无线数据收发器31，

所述控制部件24，用于接收所述检测部件21检测到的状态信息，并将接收到的状态信息发送至所述第一无线数据收发器23；

所述第一无线数据收发器23，用于将接收到的状态信息无线传输至所述第二无线数据收发器31。

进一步地，所述远程监控端3还包括操控输入部件34，

所述操控输入部件34，用于输入外部的控制指令并发送给所述第二无线数据收发器31；

所述第二无线数据收发器31，还用于接收控制指令，并将控制指令无线传输至所述第一无线数据收发器23；

所述第一无线数据收发器23，还用于将接收到的控制指令发送给所述控制部件24；

所述控制部件24，还用于根据接收到的控制指令控制所述工程作业车辆2工作。

进一步地，所述远程监控端3还包括监控显示部件33，用于对所述视频监控部件11拍摄的图像和/或所述检测部件21检测的状态信息进行显示。

进一步地，所述工程作业车辆2还包括第一供电系统22，所述无人机1还包括第二供电系统13，所述第一供电系统22与所述第二供电系统13通过连接电缆6连接，用于实现所述工程作业车辆2向所述无人机1供电。

进一步地，所述视频监控部件11包括至少一个视频设备，各个所述视频设备通过云台14设在所述无人机1上。

基于上述技术方案，本发明的工程作业车辆远程操控系统及方法，通过安装在无人机上的视频监控部件拍摄工程作业车辆周围的环境，能够有效地扩大拍摄视野，以提高工程作业车辆的作业安全性， 还可避免现有技术中在车体周围设置多个摄像头需要多视角融合的问题，同时降低设置视频监控部件的成本；而且，拍摄方位也可以通过改变无人机的飞行位置进行灵活调整，能够满足工程作业车辆复杂的作业需求；另外，将视频监控部件安装在无人机上能够免除工程作业车辆在工作过程中产生的震动对拍摄效果的影响，从而获得较高的图像拍摄质量，同时也能延长视频监控部件的使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明工程作业车辆远程操控系统的一个实施例的功能组成框图；

图2为本发明工程作业车辆远程操控系统的一个具体实施例的功能组成框图；

图3为本发明工程作业车辆远程操控系统的一个实施例的结构组成示意图；

图4为本发明工程作业车辆远程操控方法的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

为了满足工程作业车辆的复杂的作业需求，并进一步提高作业安全性，本发明提供了一种工程作业车辆远程操控系统，工程作业车辆 可以是特种作业车辆或工程机械车辆等。如图1至图3所示，在一个示意性的实施例中，包括：无人机1和远程监控端3，其中，无人机1用于通过视频监控部件11拍摄工程作业车辆2的周围环境，并将视频监控部件11拍摄的图像无线传输至远程监控端3，例如可以通过远程无线图像传输装置4进行传输；远程监控端3，用于根据接收到的图像远程控制工程作业车辆2工作。

其中，无人机1可以为具有遥控功能的多旋翼无人机，多旋翼无人机具有悬停功能，而且能够根据需要拍摄的角度灵活地调整悬停位置，因而既可以使无人机1始终处于工程作业车辆2的上方，也可以在监控拍摄过程中根据需要进行调整。无人机1的伴飞功能使得无人机1跟随工程作业车辆2并通过视频监控部件11从较高的位置观察工程车辆2的周围环境，无人机1可通过遥控方式调节与工程作业车辆2的相对位置。

优选地，视频监控部件11包括至少一个视频设备，例如摄像头等，且视频设备可以通过云台14与无人机1相连，云台14能动态调节视频监控部件11的拍摄角度，使得图像拍摄的灵活性更好，能够以最佳角度拍摄工程作业车辆2的作业环境。为了提高拍摄效果和视角，可以选择高清广角工业级摄像头。较佳地，为了减少视频设备的晃动，视频设备还可配备减震防抖装置。由于视频设备与工程作业车辆2间无刚性连接，能够通过减震防抖装置较好地吸收震动，从而延长视频设备的使用寿命。

为了能够实现无人机1与远程监控端3之间的通讯，以将视频监控部件11拍摄到的图像顺利地传输到远程监控端3，在一个具体的实施例中，可以在无人机1上设置无线图传电台发射机12，并与视频监控部件11通过有线方式连接；在远程监控端3设置无线图传电台接收机32，并与监控显示部件33通过有线方式连接。无线图传电台发射机12用于接收视频监控部件11拍摄的图像，并将接收到的图像无线传输至无线图传电台接收机32。其中，无线图传电台发射机12和无线图传电台接收机32共同构成远程无线图像传输装置4。

本发明上述实施例的工程作业车辆远程操控系统，通过安装在无人机上的视频监控部件全面地拍摄工程作业车辆周围的环境，能够有效地扩大拍摄视野，以提高工程作业车辆的作业安全性，还可避免现有技术中在车体周围设置多个摄像头需要多视角融合的问题，同时降低视频监控部件的成本；而且，拍摄方位也可以通过改变无人机的飞行位置进行灵活调整，能够满足工程作业车辆复杂的作业需求；另外，将视频监控部件安装在无人机上能够免除工程作业车辆在工作过程中产生的震动对拍摄效果的影响，从而获得较高的图像拍摄质量，同时也能延长视频监控部件的使用寿命。由于本发明工程作业车辆远程操控系统具备上述优点，因而能够广泛地适用于各类危险作业场合，如火灾救援、灾害抢险救援、有毒物质释放场合等。

在本发明的另一个实施例中，工程作业车辆远程操控系统还包括设置在工程作业车辆2上的检测部件21，例如检测相应状态信息的传感器。检测部件21用于检测工程作业车辆2工作过程中的各种状态信息，并将检测到的状态信息无线传输至远程监控端3，例如通过远程无线数据传输装置5进行传输；远程监控端3还用于根据接收到的状态信息调整工程作业车辆2的动作。这是一个动态反馈控制的过程，无人机1上的视频监控部件11实时地拍摄工程作业车辆2的现场作业情况，并发送给远程监控端3，远程监控端3根据工程作业车辆2的当前作业情况发送控制指令，工程作业车辆2在执行相应动作的同时通过检测部件21检测工程作业车辆2工作过程中的各种状态信息，并反馈到远程监控端3判断控制结果是否满足要求。

为了能够实现工程作业车辆2与远程监控端3之间的通讯，从而满足工程作业车辆2状态反馈与遥控的需求，下面给出工程作业车辆2与远程监控端3的具体实现形式。

在一个具体的实施例中，工程作业车辆2包括控制部件24和第一无线数据收发器23，第一无线数据收发器23与控制部件24连接，远程监控端3还包括第二无线数据收发器31，第二无线数据收发器31与监控显示部件33连接。其中，控制部件24可以为车载控制器或者 额外配置的控制器，使得工程作业车辆2成为高度电气化移动装置，能通过遥控方式进行施工作业。

对于该实施例，参见图2，可以通过如下的信号传递路径来对工程作业车辆2的状态信息进行反馈，控制部件24用于接收检测部件21检测到的状态信息，并将接收到的状态信息发送至第一无线数据收发器23；第一无线数据收发器23用于将接收到的状态信息无线传输至第二无线数据收发器31。其中，第一无线数据收发器23和第二无线数据收发器31共同构成远程无线数据传输装置5，能够通过工程作业车辆2与无人机1的有机结合，实现远程无线遥控无人驾驶工程作业车辆2。

在另一个具体的实施例中，远程监控端3还包括操控输入部件34，参见图2，可以通过如下的信号传递路径来对工程作业车辆2进行遥控。操控输入部件34用于输入外部的控制指令并发送给第二无线数据收发器31，操作人员能够通过操控输入部件34远程发送控制指令，控制工程作业车辆2和无人机1执行相应动作；第二无线数据收发器31还用于接收控制指令，并将控制指令无线传输至第一无线数据收发器23；第一无线数据收发器23，还用于将接收到的控制指令发送给控制部件24；控制部件24，还用于根据接收到的控制指令控制工程作业车辆2工作。

从上述对两种信号传递路径的描述中可以看出，控制部件24与第一无线数据收发器23之间、第一无线数据收发器23与第二无线数据收发器31之间均为双向信号传递。

更进一步地，为了使操作人员在远程监控端3能够直观地监控到工程作业车辆2的工作状态，远程监控端3还包括监控显示部件33，用于对视频监控部件11拍摄的图像和/或检测部件21检测的状态信息进行显示。视频监控部件11拍摄到工程作业车辆2的视频图像信息并通过远程无线图像传输装置4反馈至监控显示部件33，便于操作人员直观地看到工程作业车辆2的作业现场情况。检测部件21检测到的工程作业车辆2的状态信息也可以通过远程无线数据传输装置5反馈至 监控显示部件33。优选地，为了提高远程监控端3的舒适性和灵活性，可以选用车载移动式的远程监控室。

在工程作业车辆远程操控系统工作的过程中，能够实现稳定供电是保证操控可靠性的先决条件。在一个实施例中，工程作业车辆2还包括第一供电系统22，无人机1还包括第二供电系统13，第一供电系统22与第二供电系统13通过连接电缆6连接，用于实现工程作业车辆2向无人机1不间断供电，解决了常规无人机单纯电池供电导致的飞行时间短问题。

优选地，连接电缆6可采用螺旋电缆或具有收放装置控制长度的电缆，随无人机1飞行高度的变化能够自行伸缩，避免电缆缠绕。优选地，工程作业车辆2上设有一个电源转换装置，用于适配无人机1与工程作业车辆2间的电源电压。进一步地，无人机1还可设置充电装置，用于通过连接电缆6持续为无人机1的电池进行充电。另外，为了减少无人机1的载荷，连接电缆6采用轻量材质。

基于图1至图3所示的实施例，本发明工程作业车辆远程操控系统的具体工作过程为：

(1)在安全地带，操作人员用连接电缆6将无人机1与工程作业车辆2相连，放飞无人机1，并通过额外的遥控装置或在远程监控端3遥控使无人机1飞行在合适高度，无人机1通过连接电缆6保持动力持续。

(2)操作人员在远程监控端3通过操控输入部件34发送操作动作指令，远程无线数据传输装置5将动作控制指令传输给控制部件24，控制部件24输出控制信号对工程作业车辆2的动作进行控制，从而实现行走或施工作业。

(3)当工程作业车辆2移动时，无人机1的伴飞功能使得无人机1也可随之移动。在工程作业车辆2作业过程中，调节云台14，通过视频监控部件11对工程作业车辆2周围的作业环境进行拍摄，拍摄的视频信息通过远程无线图像传输装置4传输至远程监控端3的监控显示部件33上进行观测。

(4)当工程作业车辆2作业完成，无人机1与工程作业车辆2一同返回安全地带，并通过额外的遥控装置或在远程监控端3遥控使无人机1降落。

另外，本发明还提供了一种工程作业车辆远程操控方法，可以基于上面实施例的工程作业车辆远程操控系统。在一个示意性的实施例中，参考图4，该操控方法包括如下步骤：

步骤101、无人机1通过视频监控部件11拍摄工程作业车辆2的周围环境；

步骤102、无人机1将视频监控部件11拍摄的图像无线传输至远程监控端3；

步骤103、远程监控端3根据接收到的图像远程控制工程作业车辆2工作。

在步骤101中，无人机1可以根据需要拍摄的方位灵活地调整悬停位置，其伴飞功能使得无人机1跟随工程作业车辆2并通过视频监控部件11从高处观察工程车辆2的周围环境，能够有效地扩大拍摄视野，且拍摄的信息更全面，这样为提高工程作业车辆的作业安全性提供了保障。而且，将视频监控部件11安装在无人机1上与安装在工程作业车辆2的车体上相比，能够尽量避免工程作业车辆2在工作过程中产生的震动对拍摄效果的影响，从而获得较高的图像拍摄质量，同时也能延长视频监控部件11的使用寿命。

在步骤102中，对于在无人机1上设置无线图传电台发射机12，在远程监控端3上设置无线图传电台接收机32的实施例，步骤102具体包括如下步骤：

步骤201、无线图传电台发射机12接收视频监控部件11拍摄的图像；

步骤202、无线图传电台发射机12将接收到的图像无线传输至无线图传电台接收机32。

在步骤103中，远程监控端3能够远程控制工程作业车辆2工作，操作人员能在远程监控端3直观地检测到工程作业车辆2的作业状态， 使得控制更加灵活有针对性。而且也使得工程作业车辆2在用于危险作业场合时，能够有效地保障操作人员的人身安全。

在本发明的另一个实施例中，如图4所示的流程示意图，工程作业车辆远程操控方法还包括如下步骤：

步骤104、设在工程作业车辆2上的检测部件21检测工程作业车辆2工作过程中的状态信息；

步骤105、检测部件21将检测到的状态信息无线传输至远程监控端3；

步骤106、远程监控端3根据接收到的状态信息调整工程作业车辆2的动作。

在该实施例中，在初始执行任务时，步骤101～103可整体在步骤104～106之前执行，在后续执行的过程中，这两组步骤则不受执行顺序的约束，而且相互独立，既可以同步执行，也可以按照顺序执行，顺序执行的方案可参考图4所示的流程示意图。

其中，对于在工程作业车辆2上设置控制部件24和第一无线数据收发器23，在远程监控端3设置第二无线数据收发器31的实施例，步骤105具体可以包括如下步骤：

步骤301、控制部件24接收检测部件21检测到的状态信息；

步骤302、控制部件24将接收到的状态信息发送至第一无线数据收发器23；

步骤303、第一无线数据收发器23将接收到的状态信息无线传输至第二无线数据收发器31。

在通过步骤301～303将工程作业车辆2的工作状态信息反馈至远程监控端3的基础上，还可以结合反馈结果对工程作业车辆2进行控制，以使控制更为准确。按照这种思路，步骤103具体可以包括如下步骤：

步骤401、第二无线数据收发器31接收输入的控制指令；

步骤402、第二无线数据收发器31将控制指令无线传输至第一无线数据收发器23；

步骤403、第一无线数据收发器23将控制指令发送给控制部件24；

步骤404、控制部件24根据接收到的控制指令控制工程作业车辆2工作。

对于上述的各个实施例，在步骤102中，无人机1会将视频监控部件11拍摄的图像无线传输至远程监控端3；在步骤105中，检测部件21会将检测到的状态信息无线传输至远程监控端3。为了能够使操作人员通过这两个步骤中传输到远程监控端3的信息清楚地了解工程作业车辆2的工作状态，还可在远程监控端3设置监控显示部件33，本发明的工程作业车辆远程操控方法还可以包括：

步骤107、监控显示部件33对视频监控部件11拍摄的图像和/或检测部件21检测的状态信息进行显示。

本发明的工程作业车辆远程操控系统及方法在技术方案上相互对应，由于前面已经对工程作业车辆远程操控系统中的各个方案进行了详细的介绍，每个方案所能达到的有益技术效果均适用于相应的操控方法，因而前面已经出现的内容在介绍操控方法的主题时就不再赘述，本领域技术人员可以相互借鉴。

以上对本发明所提供的工程作业车辆远程操控系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。