基于无线充电和图像识别技术的森林智能巡航供电小车

本发明涉及无线充电，具体为一种基于无线充电和图像识别技术的森林智能巡航供电小车。

背景技术：

1、近年来，智能无人设备及技术迅猛发展。然而，无人设备在执行任务时面临着续航时间不足、户外多设备供电效率低、充电接口易损坏、充电接触电火花增大火灾风险等挑战，这些问题严重制约了无人设备的性能发挥和应用范围。因此，需要一种基于无线充电和图像识别技术的智能巡航供电小车，旨在解决无人设备在长时间工作任务中的能源续航问题，提高充电效率和安全性。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题在于提供一种基于无线充电和图像识别技术的森林智能巡航供电小车，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于无线充电和图像识别技术的森林智能巡航供电小车，包括：车体，配合车体设置的无线供电系统、图像识别系统和能源管理系统，其中：

3、无线供电系统包括无线充电发射器及与无线充电发射器配合设置的无线充电接收器，所述无线充电发射器安装在车体上，无线充电接收器安装在需要充电的设备上，以实现无接触式充电；

4、图像识别系统包括搭载于车体上的摄像头及与摄像头电性连接的图像处理器，图像处理器内安装有图像识别算法，以精准定位到需要充电的无人设备；

5、能源管理系统包括蓄能用的电池及对电池状态数据进行实时采集的监测模块，以分别对车体、无线充电发射器和摄像头进行供电，合理分配能源，提高续航能力；

6、所述车体上设有主控芯片，以分别与无线供电系统、图像识别系统和能源管理系统连接，主控芯片内置有巡航算法，以进行自动巡航，主控芯片与无线通信模块连接，以与总控系统进行数据传输，实现图像传输和远程控制。

7、作为本发明进一步方案：

8、所述图像识别算法使用基于openmv的图像识别程序，烧录于k210芯片，装载摄像头之后，能够连续不断地捕捉图像，并在图像中识别一个特定图案的位置，根据位置和大小换算出距离芯片的距离，以串口通信的方式传输给主控芯片。

9、作为本发明进一步方案：

10、所述总控系统为构建的web端，web后端基于flask框架构建，前端由html+css+javascripts协同开发，用于显示小车的位置、电量等数据，并可在web端下达控制指令。

11、作为本发明进一步方案：

12、所述web端与主控芯片的数据互通使用了华为云iot平台，使用mqtt作为通讯协议，主控芯片或总控系统将数据先发送至华为云平台，随后触发平台数据流转功能，将数据转发至总控系统或主控芯片，实现了低延迟的双向数据通信。

13、作为本发明进一步方案：

14、所述车体对应无线充电发射器设有机械臂，机械臂一端固定安装在车体的底盘上，另一端安装无线充电发射器，以调节无线充电发射器的方向位置，实现与无线充电接收器精准对接，提高充电效率。

15、作为本发明进一步方案：

16、当多设备同时充电时，可通过调节无线充电发射器来改变发射声波的强度、方向和距离，以使多组无人设备同时充电，并协同调节充电时的电源分配和充电顺序，以提高整体充电效率；对无线充电系统进行效率测试，记录不同位置和环境下的充电效果，以在不同场合提供最佳充电方案。

17、作为本发明进一步方案：

18、所述无线充电的流程步骤为：

19、s1、无人设备通过无线连接web端，显示电量情况，以判断是否需要充电；

20、s2、车体自动巡航移动，通过摄像头检测到需要充电的无人设备；

21、s3、车体移动至无人设备的相应位置，并通过机械臂调节无线充电发射器的位置，以对接无人设备上的无线充电接收器；

22、s4、开启无线充电，并监测充电状态；

23、s5、当无线充电出现异常，停止无线充电，并上传故障代码；否则，保持无线充电直至充电结束。

24、作为本发明进一步方案：

25、一种基于无线充电和图像识别技术的森林智能巡航供电小车的制备流程，包括步骤为：

26、步骤一，系统设计与建模，基于需求分析，完成巡航充电小车的整体结构设计，包括：

27、a.建立无线充电系统的数学模型，分析充电效率与距离、线圈尺寸等参数的关系；

28、b.开发图像识别算法，实现对无人设备的精准定位；

29、c.设计巡航算法，包括路径规划和避障策略；

30、d.设计能源管理系统，包括监测系统和分配模式；

31、e.建立仿真模型，并进行仿真分析，完成系统的初步搭建和调试组装，确保各模块正常工作；

32、步骤二，测试与性能评估，包括实验室测试和户外实地测试，其中实验室测试为在受控的实验室环境下对无线充电系统进行效率测试，记录不同距离和角度下的充电效果，以评估智能巡航供电小车的性能；

33、步骤三，性能优化与迭代，根据测试结果调整无线充电系统的参数，如线圈尺寸、工作频率等，以提高充电效率。

34、作为本发明进一步方案：

35、所述无线充电系统进行效率测试，包括以下步骤：

36、a.对图像识别算法进行多场景、多光照条件下的识别测试，评估其准确率和稳定性；

37、b.在模拟环境中测试巡航算法，观察小车的路径规划和避障行为。

38、作为本发明进一步方案：

39、所述户外实地测试选择典型的户外环境作为测试场地，如公园、校园等，包括以下步骤：

40、a.对小车进行全面的功能测试，包括无线充电、图像识别、巡航；

41、b.进行长时间的连续运行测试，评估小车的续航能力和稳定性；

42、c.收集并分析测试数据，为后续的性能优化提供依据。

43、作为本发明进一步方案：

44、所述性能优化与迭代还包括：

45、a.优化图像识别算法，提升其在复杂环境下的识别能力；

46、b.改进巡航算法，使小车在路径规划和避障方面更加智能和高效；

47、c.对小车进行迭代升级，不断提升其整体性能。

48、与现有技术相比，本发明的有益效果是：将无线充电与图像识别技术相结合，应用于智能巡航供电小车中，解决了无人设备在长时间工作中的续航问题，还通过图像识别技术实现了精准供电，提高了充电效率和安全性。

49、该装置采用智能化巡航与多设备供电策略：针对户外多设备同时充电的需求，而本项目通过引入先进的图像识别算法和路径规划算法，使小车具备自主巡航和智能供电的能力。小车能够根据环境变化和设备需求动态调整供电策略，实现更加高效、灵活的供电服务。

50、高度集成化和模块化的设计：项目在硬件和软件设计上都采用了高度集成化和模块化的思想。这种设计不仅简化了系统的复杂性和维护难度，还提高了系统的可扩展性和可重用性。

51、数学建模和仿真分析用于优化巡航算法和无线充电系统性能；实验验证则确保研究成果的实际应用性和可靠性。

52、该设备能够实现精准供电，并确保在不同条件下供电的稳定性，以满足无人设备持续工作的需求，利用图像识别技术确保小车能够准确识别并定位到需要充电的无人设备，大大提升无人设备智能化水平；当多个无人设备同时需要充电时，智采用能化的供电协同策略，优化多个设备同时充电时的电源分配和充电顺序，以提高整体充电效率。

53、该系统设备不仅可以应用于机械工程建设领域，还可以广泛推广到农业、林业、环保等行业的无人设备供电中，有望推动无人设备技术的进一步发展和应用范围的扩大，为社会经济的发展和科技进步做出贡献。