[實用新型]一種基于無人機的大型水域水質監控采樣一體化系統

有效

• 申請號: 201520317672.5
• 申請日: 2015-05-15
• 公開（公告）號: CN204758583U
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 李青云;湯顯強;黃茁;李凌霄
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

技術領域

本實用新型涉及環境監測領域，具體是一種基于無人機的大型水域水質監控采樣一體化系統。

背景技術

我國總體水質狀況不容樂觀，水功能區水質達標率僅為46％且水污染事故頻發，亟須構建機動靈活與智能化的水質安全監管平臺。水質安全是大型水域水安全保障的生命線，水質監控和污染預防則是水環境管理的重中之重。目前，我國大型水域的水質監測系統由固定斷面監測、在線監測站監測、浮標系統監測等組成，基本能夠滿足水質常規例行監測和應急檢測方面的需求。然而，大型水域水面面積大、水質安全保障要求高、現有斷面例行取樣監測能夠準確獲取水質信息，但存在靈活性差，采樣檢測間隔時間長，對水質突變以及突發水污染等存在遲滯性檢測甚至漏測等缺點；運用較多的水質在線監測能夠實時獲取監測點的水質數據，但也存在站點移動性差，覆蓋的水域面積有限，全水域布設代價昂貴等不足。從上可看出，現有水質監測系統難以對大型水域進行有效覆蓋，更難以應對監控水域的水質突變和突發水污染；因此有必要提出精確、靈活、機動性高的實時水質監控系統，解決大型水域水質安全監控方面的隱患。

在電子與航空技術飛速發展的推動下，無人機在國土監測、物流、環境監察等民用領域的應用日益得到重視，相關技術日漸成熟。目前，借助視頻傳輸和航拍等技術，無人機在環境應急監測領域的應用越來越廣。無人機環境監測主要集中在兩方面，一是采用無人機對水污染范圍、垃圾分布范圍、煙囪廢氣排放狀況等進行調查；二是通過搭載環境空氣監測儀器，進行氣體或顆粒物濃度監測。無人機水質監控和突發水污染應急方面剛剛起步，專利號為CN201410390298的中國專利公布了一種基于無人機的多流域水體質量綜合監測與分析方法，采用無人機巡航各流域單元，遙測流域周邊圖像數據，檢測河道兩岸的土壤參數，確認流域內水土流失狀況。專利號為CN201410390302的中國專利公布了一種基于無人機的水體富營養化檢測與處理方法，通過無人機航拍水面，根據水面顏色和水體透光系數推求葉綠素含量。

上述公開的無人機水質監測系統尚未搭載任何水質監測儀器或設備，主要還是遙感技術的拓展應用，通過遙測圖片的解譯獲取水土流失和水面污染等信息，間接進行流域水質檢測與分析。其次，這些無人機監系統缺乏突發水污染監測和取樣方面的考慮，無法快速識別污染范圍和程度，采集污染水樣，留存污染證據。最后，現有公布的無人機水質監測系統在人機互動和信息化方面考慮較少，沒有將水質監控視頻、圖片、數據等信息快速傳輸回地面，特別是接入手持移動終端，進行突發水污染的快速應急管理。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種基于無人機的大型水域水質監控采樣一體化系統，對水體水質和突發水污染等進行巡航監管，綜合運用航拍和水質監測等手段，嚴密監控各監控斷面、取水口、排污口等重要水域目標處的水質狀況和污染物排放狀況，并根據需要現場采集和留存水樣，該系統還能通過人機互動，快速將水質狀況和水域污染狀況等信息推送給手持移動終端，為突發水污染應急響應和管理提供決策支持平臺。

為了實現上述實用新型目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種基于無人機的大型水域水質監控采樣一體化系統，包括無人機、地面測控中心和手持移動終端，無人機搭載有空中拍照單元、空中攝像單元、飛行控制單元、水質監測單元、空中測控中心和水樣采集單元，空中拍照單元、空中攝像單元、飛行控制單元、水質監測單元和水樣采集單元與空中測控中心相連，空中測控中心與地面測控中心通信連接，地面測控中心與手持移動終端通信連接。

進一步的，無人機采用螺旋翼無人機或直升機無人機。

進一步的，水質監測單元根據需要搭載各種直接獲取水質數據的水質監測傳感器，傳感器的探頭采用硬質外殼保護，外殼采用折疊式設計，以便在監測時能夠自動伸縮，快速接觸水體或收入機艙。

進一步的，水樣采集單元搭載水樣采集器，水樣采集器上安裝一定數量的硬質塑料采樣瓶和與硬質塑料采樣瓶連接的伸縮桿。

進一步的，手持移動終端為智能手機或平板電腦。

本實用新型的有益效果包括：

1.將水質監控設備集成于無人機，利用無人機的機動、快速、靈活、服務范圍大等優點，有效覆蓋大型水域，同步實施水面拍照攝像和水質數據的現場監測，通過照片、視頻和監測數據全方位掌握目標水域的水質狀況。該系統能夠優化現有水質監測站點布局、提高監測系統機動性、靈活性和快速反應能力。

2.將水質采樣系統整合到無人機上，利用無人機的優勢對監測水域進行例行采樣或突發水污染應急監測采樣，極大提高了水樣采集效率和環境污染應急監測能力。