[實(shí)用新型]基于無(wú)人機(jī)的藍(lán)藻監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720344329.9
• 申請(qǐng)日: 2017-04-05
• 公開（公告）號(hào): CN206741670U
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張廣峰;李珊;霍本軍;邢佳藝;劉靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G08B21/12
• 分類號(hào): G08B21/12;G06K9/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心32203
• 代理人: 吳茂杰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于水生植被監(jiān)測(cè)、預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種全天時(shí)、全天候、監(jiān)測(cè)精度高的基于無(wú)人機(jī)的藍(lán)藻監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)

以湖泊、江、河作為一個(gè)整體的監(jiān)測(cè)網(wǎng)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是預(yù)防違法、違規(guī)排放污水、及時(shí)治理水污染，也是及時(shí)預(yù)警和抑制藍(lán)藻等快速生長(zhǎng)的水生植物的有效方式之一。

各地區(qū)湖泊由于藍(lán)藻的大量繁殖造成水質(zhì)污染的事件頻發(fā)，因此監(jiān)測(cè)和預(yù)警藍(lán)藻的過度繁殖具有對(duì)維護(hù)湖泊周圍的生態(tài)平衡具有重大意義。

在藍(lán)藻頻發(fā)地現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立測(cè)試點(diǎn)是最原始的監(jiān)測(cè)方法，但是由于是人工監(jiān)測(cè)為主，往往不夠及時(shí)和準(zhǔn)確。另外，衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)近年來(lái)也逐漸發(fā)展起來(lái)，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)藍(lán)藻具有即時(shí)性和宏觀性，但是衛(wèi)星遙感技術(shù)的分辨率和精確性還有待提高，而且，如果遇到惡劣天氣，由于可見光和紅外線受到干擾，衛(wèi)星遙感技術(shù)的準(zhǔn)確度會(huì)大大降低。而本文所采用的毫米波遙感具有全天時(shí)全天候的性能，可以不受惡劣天氣的影響，獲取可見光與紅外探測(cè)器不能獲取的特殊信息。

所以，對(duì)大面積區(qū)域水污染監(jiān)測(cè)主要采用遙感監(jiān)測(cè)和無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)方式。

水污染遙感監(jiān)測(cè)具有快速、宏觀、實(shí)時(shí)的特點(diǎn),其數(shù)據(jù)能直觀反映水污染在區(qū)域上的分布情況,是對(duì)大面積水域的污染情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)的有效途徑。但其存在使用成本高、定點(diǎn)監(jiān)測(cè)精度不夠的問題。

由于無(wú)人機(jī)具有起降占地小、對(duì)地形要求低、可在空中懸停定點(diǎn)觀測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)，基于無(wú)人機(jī)的水污染監(jiān)測(cè)開始應(yīng)用。如2012年，由華南理工大學(xué)按照中國(guó)海監(jiān)廣東省總隊(duì)的要求研制的中國(guó)首架自主研發(fā)的海監(jiān)無(wú)人直升機(jī)投入使用，主要搭載攝像頭、照相機(jī)、微波等視頻和圖像采集傳輸設(shè)備，進(jìn)行實(shí)時(shí)空中圖像和數(shù)據(jù)傳播，然后依靠數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行分析廣東近海的海洋執(zhí)法監(jiān)察、環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)等任務(wù)。中科院上海技術(shù)物理研究所設(shè)計(jì)了無(wú)人機(jī)載小型多光譜成像儀，使其搭載在無(wú)人機(jī)SE-1(海洋探索1號(hào))平臺(tái)，成為一種靈活機(jī)動(dòng)的海洋監(jiān)測(cè)工具，用于海洋污染、赤潮發(fā)現(xiàn)、原油泄漏等重大事件的監(jiān)測(cè)。

但是，現(xiàn)有基于無(wú)人機(jī)的水污染監(jiān)測(cè)對(duì)快速生長(zhǎng)的水生植被的污染情況均采用光學(xué)或紅外手段。這種方式由于光學(xué)傳感器的高分辨率，在晴朗的白晝精度較高，但是在黑夜、陰雨天、霧霾天氣，其監(jiān)測(cè)精度則大幅下降，難以滿足對(duì)快速生長(zhǎng)的水生植被實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需求。

總之，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：對(duì)快速生長(zhǎng)的水生植被藍(lán)藻的監(jiān)測(cè)預(yù)警易受天時(shí)天候影響，監(jiān)測(cè)精度低。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于無(wú)人機(jī)的藍(lán)藻監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng),能夠進(jìn)行全天時(shí)、全天候工作，且具有較高的監(jiān)測(cè)精度。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為：

一種基于無(wú)人機(jī)的藍(lán)藻監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括：

無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，用于對(duì)監(jiān)測(cè)水域進(jìn)行普查、定點(diǎn)詳查和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

地面控制臺(tái)，用于控制無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的工作狀態(tài)，確定污染水域，提取圖像特征，生成藍(lán)藻污染預(yù)警；

所述地面控制臺(tái)與無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)通過遠(yuǎn)程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)連接。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

1、藍(lán)藻監(jiān)測(cè)預(yù)警不受天時(shí)天候影響：無(wú)源毫米波穿透能力強(qiáng)，本實(shí)用新型采用3mm輻射成像，不受天氣和時(shí)段的影響，能全天時(shí)、全天候監(jiān)測(cè)藍(lán)藻的情況；

2、監(jiān)測(cè)精度高：本實(shí)用新型采用全面普查與定點(diǎn)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式，不但效率高，而且精度也高；采用“遺傳算法”對(duì)毫米波輻射圖像進(jìn)行處理，使圖像更為精確，進(jìn)一步提高監(jiān)測(cè)精度；

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型基于無(wú)人機(jī)的藍(lán)藻監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為基于無(wú)人機(jī)的藍(lán)藻監(jiān)測(cè)預(yù)警方法的流程圖。

圖中，1無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，2地面控制臺(tái)，

11無(wú)人機(jī)，12定位模塊,13光學(xué)攝影模塊,14副面旋轉(zhuǎn)天線,15 3mm輻射計(jì),16數(shù)據(jù)采集器,17據(jù)存儲(chǔ)模塊,18空中無(wú)線傳輸模塊，

21飛行控制模塊,22圖像處理模塊，23數(shù)據(jù)處理模塊,24成像顯示模塊,25地面無(wú)線傳輸模塊,26污染預(yù)警模塊。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型基于無(wú)人機(jī)的藍(lán)藻監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括：

無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)1，用于對(duì)監(jiān)測(cè)水域進(jìn)行普查、定點(diǎn)詳查和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

地面控制臺(tái)2，用于控制無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)1的工作狀態(tài)，確定污染水域，提取圖像特征，生成藍(lán)藻污染預(yù)警；

所述地面控制臺(tái)2與無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)1通過遠(yuǎn)程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)連接。

如圖2所示，所述無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)1包括：