[0027] 以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
[0028] 如图1所示，一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统，包括浮空器和连接于浮空器的浮空器姿态调整装置；所述浮空器上设置有测控系统，所述测控系统包括测量数据采集装置和全方位监控设备；所述测量数据采集装置、全方位监控设备和浮空器姿态调整装置均通讯连接于浮空器通信装置，浮空器能源装置为测控系统、浮空器姿态调整装置和浮空器通信装置供电；另外还包括有地面站，所述地面站包括有浮空器升降装置、控制台、地面站通信装置和地面站能源装置，所述控制台包括数据处理控制模块和显示模块，所述地面站通信装置、浮空器升降装置和显示模块均电性连接于所述数据处理控制模块，所述地面站能源装置为所述浮空器升降装置、控制台和地面站通信装置提供工作能源，所述地面站通信装置与所述浮空器通信装置通讯连接，并通讯连接于所述气象台系统以获取气象数据。
[0029] 所述地面站能源装置由发电机、配电设备等组成，为整个智能浮空器系统提供电能。进一步地，浮空器能源装置则具有电源管理设备组成，电源管理设备为浮空器上的各个用电设备分配电源。另外还可以在浮空器能源装置上设置太阳能电池板和储能装置，太阳能电池板的电能存储在储能装置中，在地面站能源装置无法提供电源时，利用储能装置为浮空器提供电源以维持一定时间的运行。
[0030] 所述浮空器姿态调整装置包括方位角调整和俯仰角调整，方位角调整通过浮空器气囊两侧的方向控制螺旋桨来实现，俯仰角调整通过浮空器前后的副气囊实现。
[0031] 所述浮空器全方位监控设备使用市场上常用的全视角监控相机实现，如RHT-Q2-CCP、HT-N10Q360、AFSXJ-NC-A-OV-360、360KDB。浮空器全方位监控设备还可以包括无线电监控，利用无线电监测仪采集无线电监控数据。
[0032] 浮空器包括有气囊、尾翼和整流罩，气囊中充入产生浮力的气体如氦气等，囊体采用流线型，有效消除阻力，增大浮空器抗风能力。尾翼由充气膜结构组成，其在维持浮空器稳定性上有重大作用。整流罩用于保护气囊内的设备不受到沙尘、雨雪等的环境影响，同时有助于提高浮空器的整体气动性能。
[0033] 测量数据采集装置通过多种传感器采集环境中的气压、温湿度、风速风向等数据，具体利用温湿度传感器采集环境中的温度和湿度，气压计采集大气压力数据，风速风向传感器采集环境中风速风向数据等，采集得到的数据传输回控制台中进行存储。
[0034] 进一步地，所述浮空器升降装置包括系留塔、电动绞盘和系留缆绳，所述系留缆绳的一端连接于所述浮空器，另一端绕接于所述电动绞盘，通过电动绞盘对所述系留缆绳实现收放以控制浮空器的升降；所述系留塔用于浮空器在地面上的锚泊；所述电动绞盘连接于所述数据处理控制模块并由所述数据处理控制模块控制运行。系留缆绳和浮空器的机械连接通过吊挂绳实现，在浮空器中设置吊挂绳将系留缆绳固定。
[0035] 更进一步地，所述系留缆绳采用光电复合系留缆绳，所述地面站能源装置通过所述系留缆绳电性连接于所述浮空器能源装置并向其传输电能，所述浮空器能源装置将从地面站能源装置中获取的电能分配给测量数据采集装置、浮空器姿态调整装置、浮空器通信装置和全方位监控设备。
[0036] 进一步地，所述系留缆绳采用光电复合系留缆绳，所述地面站通信装置通过所述系留缆绳通讯连接所述浮空器通信装置。
[0037] 光电复合系留缆绳具有强度高、防雷击、质量轻、输电性能优良、利用光纤通信传输效率高等突出优点，采用光电复合系留缆绳既可以作为浮空器的牵引缆绳，还可以同时作为电能传输、信号传输的线缆。
[0038] 进一步地，所述地面站通信装置包括有线通信接口和无线通讯模块，所述有线通信接口用于通过有线通讯的方式与所述浮空器通信装置通讯连接，所述无线通讯模块则用于无线通讯连接于气象台系统。所述浮空器通信装置可以也设置有线通信接口和无线通讯模块，有线通信接口用于与地面站通信装置的有线通信接口通讯连接，当有线通讯故障时，采用其无线通讯模块和地面站通信装置的无线通讯模块实现紧急通讯。
[0039] 如图2-4所示，利用上述基于智能浮空器平台的全视角监控系统进行全视角监控的方法，包括如下步骤：
[0040] S1数据处理控制模块预先通过地面站通信装置获得气象台系统的关于浮空器需要进行升空作业的所在地区即本地区的未来气象预报数据，分析得出适合浮空器升空作业的预测时间，并自动设定控制浮空器升空作业时间；
[0041] S2当到达预先设定的控制浮空器升空作业时间时，所述数据处理控制模块再通过地面站通信装置获取气象台系统关于本地区的实时气象数据，在分析得出当前时间的气象数据确实适合浮空器升空作业时，从系留塔放飞浮空器并控制浮空器升降装置驱动浮空器升空至设定的工作高度；如果分析得出当前时间的气象数据不适合浮空器升空作业，则不进行浮空器的升空作业；
[0042] S3当浮空器到达预设的可以开始进行姿态调整的高度时，所述数据处理控制模块通过地面站通信装置向浮空器通信装置发送控制信号，控制浮空器姿态调整装置运行，浮空器进行姿态调整，调整浮空器的方位角使所述浮空器的迎风面正对风吹来的方向；方位角调整后，进行浮空器俯仰角调节，使浮空器不倾斜，维持浮空器水平状态。
[0043] 姿态调整的具体过程为，如图5所示：数据处理控制模块通过地面站通信装置发送控制信号，控制开启浮空器两侧的方向控制螺旋桨，通过控制方向控制螺旋桨的转速，在两侧产生推力差，从而调整浮空器的方位角使所述浮空器的迎风面正对风吹来的方向；方位角调整后，进入浮空器俯仰角调节，数据处理控制模块通过地面站通信装置发送控制信号控制浮空器前后的副气囊进行充气或放气，使主副气囊间产生浮力差，从而调整浮空器俯仰角，使浮空器不倾斜，维持浮空器水平状态。
[0044] 可以在浮空器上设置组合导航装置以测量浮空器的姿态，并将姿态数据通过有线或无线的通讯方式传输回控制台的数据处理控制模块，所述数据处理控制模块根据该姿态数据控制浮空器姿态调整装置的运行。组合导航装置可以包括电子罗盘、陀螺仪和GPS接收机三部分组成，由于单一设备对浮空器空中平台的姿态精确测量困难，采用组合式的导航装置，通过对采集的电子罗盘、陀螺仪和GPS接收机数据进行信息融合提高姿态数据的测量精确度。
[0045] S4当浮空器到达目标的作业高度时，所述数据处理控制模块通过地面站通信装置向浮空器通信装置发送指令控制开启全方位监控设备，进入全视角监控状态，同时控制所述姿态调整装置保持工作以维持浮空器的姿态稳定，保障浮空器稳定监控作业；
[0046] S5如图6所示，所述数据处理控制模块持续保持通过地面站通信装置从气象台系统获取实时气象数据并结合测量数据采集装置测得的环境数据进行综合分析，当当前气象数据达到表明气象环境正在趋于恶劣的预设值时，所述数据处理控制模块通过地面站通信装置向所述浮空器姿态调整装置发送控制指令，并向浮空器升降装置发送控制指令，使得浮空器的姿态调整至预设的降落姿态，并在浮空器升降装置的驱动下开始降落，直至浮空器完全降落。
[0047] 进一步地，在浮空器升空后，数据处理控制模块会通过地面站通信装置从气象台系统获取浮空器升空一定时间间隔后的临近气象预测数据，如果分析得出该时间段将会出现恶劣天气，则自动设定浮空器降落时间，在到达该设定的降落时间后，控制浮空器在该恶劣天气来临前降落。
[0048] 进一步地，所述数据处理控制模块具体控制所述浮空器升降装置的电绞盘运行，使之释放系留电缆，从而将浮空器释放升空。
[0049] 进一步地，所述系留电缆为光电复合系留电缆，所述地面站通信装置包括有线通信接口和无线通讯模块，所述有线通讯接口通过所述系留电缆通讯连接于所述浮空器通信装置；所述地面站能源装置通过所述系留电缆电性连接于所述浮空器能源装置并为其提供电源。
[0050] 实施例
[0051] (1)首先利用无线通信模块获取气象台发布的天气预报数据，从中分析出未来几小时内天气良好，适合浮空器安全升空的时间范围。从适合浮空器升空的时间范围内再挑选出一个启动时间，再设置浮空器工作高度。达到启动时间后，因为天气预报并不能百分百准确，再分析浮空器采集的实时气象数据，重点分析风速情况。如果此时天气良好，实时风速小于警告风速，那么启动浮空器，当浮空器到达指定工作高度，浮空器设备开始工作。如果此时天气情况恶劣，实时风速大于警告风速，说明风速大，浮空器不能升空开展工作，系统返回到开始的利用无线通信技术获取气象台发布的临近天气预报数据过程中，重新确定启动时间。
[0052] (2)判断浮空器的高度是否大于预设启动调整姿态的高度，当浮空器当前高度大于启动调节高度，启动浮空器姿态调节。浮空器姿态调节启动后，进入对浮空器方位角的调节，判断浮空器的方位角是否与风向角相等，如果浮空器的方位角与风向角不相等，开启浮空器方向角调节，使浮空器方位角保持与风向角相等。随后进入对浮空器俯仰角的调节，判断浮空器的俯仰角是否与预设的俯仰角相等，如果浮空器的俯仰角与预设的俯仰角不相等，开启对浮空器的俯仰角调节，使浮空器俯仰角与预设的俯仰角相等。
[0053] (3)到达预定的作业高度后，在不断调节浮空器姿态的同时，打开监控设备，进入工作状态，测量数据采集装置工作，采集实时气象数据，由通信模块将监控数据和气象数据传入地面站，由地面站判断当前气象条件是否对浮空器安全产生影响。由于风对浮空器能否安全运行有重大影响，所以重点比较实时风速是否大于了警告风速，如果实时风速大于警告风速，说明气象环境正在恶化，关闭浮空器相关设备，控制浮空器安全降落。如果实时风速小于警告风速，利用无线通信技术获取气象台发布的临近天气预报数据，从中分析出未来几小时内天气恶劣，需要浮空器安全降落的时间范围。从需要浮空器安全降落的时间范围内选择最早的降落时间。达到降落时间后，关闭浮空器相关设备，控制浮空器安全降落。
[0054] 随着社会的发展，人们对安全问题越来越关注，浮空器利用其空中监视的优势，越来越受到重视。本发明的一种基于智能浮空器平台的全视角监控系统和方法，完善了浮空器系留控制技术，通过智能浮空器控制解决了浮空器在野外环境易受恶劣气象的影响的难题。通过接收气象预报，预测到影响浮空器正常作业的恶劣气象条件的出现，再对浮空器空中平台姿态精确掌握上利用升降装置控制浮空器姿态和高度的调节，填补了浮空器对抵抗恶劣气象条件的不足，从而达到对目标区域的全方位监控。
[0055] 对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
