[發明專利]一種基于無人機檢測大壩背面混凝土表面滲流系統及方法

有效

• 申請號: 201810613109.0
• 申請日: 2018-06-14
• 公開（公告）號: CN108982316B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 朱昌平;張月春;童星星;章冉;李承德;江啟明;許勁峰;汪洋;方榮華;胡鳳城;孫夢秋
• 申請（專利權）人: 河海大學文天學院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 魯延生

1.一種基于無人機檢測大壩背面混凝土表面滲流系統，其特征在于，包括用于檢測大壩滲流情況的無人機模塊(1)和用于對無人機模塊(1)采集到的信息進行分析的計算機模塊(2)；所述無人機模塊(1)設置在無人機上；無人機上還設置了高清攝像頭(11)、微波探頭(12)和激光發射器(13)；

所述無人機模塊(1)內部設置了圖像采集模塊(14)、第一處理器模塊(15)、微波感應模塊(16)、激光感應模塊(17)、飛行動力模塊(18)和無線收發模塊A(19)；所述高清攝像頭(11)與無人機模塊(1)內部的圖像采集模塊(14)的輸入端相連；所述圖像采集模塊(14)的輸出端與第一處理器模塊(15)相連；所述微波探頭(12)的輸出端與設置在無人機模塊(1)內部的微波感應模塊(16)的輸入端相連；所述微波感應模塊(16)的輸出端與第一處理器模塊(15)相連；所述激光發射器(13)的輸出端與設置在無人機模塊(1)內部的激光感應模塊(17)的輸入端相連；所述激光感應模塊(17)的輸出端與第一處理器模塊(15)相連；所述第一處理器模塊(15)的輸出端與飛行動力模塊(18)的輸入端相連；所述飛行動力模塊(18)與無人機模塊(1)上的動力系統連接，動力系統設置在無人機上；所述無人機模塊(1)的內部還設置有無線收發模塊A(19)，無人機模塊(1)通過無線收發模塊A(19)與計算機模塊(2)內部的無線收發模塊B(21)連接；

所述計算機模塊(2)內還設置有第二處理器模塊(22)、圖像處理模塊(23)、定位模塊(24)和流速測定模塊(25)；所述第二處理器模塊(22)的輸出端與圖像處理模塊(23)的輸入端相連，第二處理器模塊(22)的輸出端與定位模塊(24)的輸入端相連，第二處理器模塊(22)的輸出端與流速測定模塊(25)的輸入端相連；所述第二處理器模塊(22)的輸入端與無線收發模塊B(21)的輸入端連接，無線收發模塊B(21)與無線收發模塊A(19)連接；

所述無人機模塊(1)通過微波探頭(12)向水面發射一束微波，微波探頭(12)由脈沖調制器(121)和射頻振蕩器(122)組成，通過收發開關發射高頻調制脈沖，反射信號通過收發開關進入相關檢波器做相位基準，與反射信號比較，檢出多普勒頻率分量，然后經視頻處理電路處理后送入第二處理器模塊(22)，經流速測定模塊(25)運算后獲得速率數據；

所述無人機模塊(1)上的激光發射器(13)發射紅綠兩束激光，根據紅綠激光反射回來的時間差再次確定滲流的有無，并測算滲流的橫截面積。

2.如權利要求1所述的一種基于無人機檢測大壩背面混凝土表面滲流系統，其特征在于：所述計算機模塊(2)內部的圖像處理模塊(23)用于將無人機模塊(1)采集到的圖片進行信息處理，并將信息發送至第二處理器模塊(22)，第二處理器模塊(22)與定位模塊(24)連接，并通過定位模塊(24)確定滲流位置；所述計算機模塊(2)內部的定位模塊(24)通過合成后的大壩背面全景定位滲流位置。

3.如權利要求1所述的一種基于無人機檢測大壩背面混凝土表面滲流系統，其特征在于：所述計算機模塊(2)內部的流速測定模塊(25)用于測算大壩背面滲流速度的大小。

4.一種基于無人機檢測大壩背面混凝土表面滲流的方法，采用如權利要求1所述的基于無人機檢測大壩背面混凝土表面滲流系統，其特征在于，步驟如下：

步驟1)：將無人機模塊(1)的飛行航線與拍攝模式導入第一處理器模塊(15)，第一處理器模塊(15)控制無人機與微波感應模塊(16)、飛行動力模塊(18)、圖像采集模塊(14)、激光感應模塊(17)的運作方式；

步驟2)：通過無人機模塊(1)搭載的圖像采集模塊(14)對大壩進行懸停拍攝，圖像通過無線收發模塊A(19)實時傳送到第二處理器模塊(22)，并對所接收的圖像進行處理，進而確定大壩滲流位置；

步驟3)：將無人機模塊(1)在大壩滲流位置出進行垂直懸停并利用激光感應模塊(17)垂直壩面連續發射紅綠兩束激光，同時，無人機模塊(1)對滲流位置橫向移動，通過檢測反射回來的紅綠激光是否存在時間差，即記錄存在發生時間的位置，并記錄無人機模塊(1)的橫向位移X，以及通過該橫向位移X所需的時間差；通過記錄的時間差次數N將位移X劃為N等份，分別乘以記錄的時間差，求和后得出該滲流位置的滲流的橫截面積S；

步驟4)：同時，利用無人機模塊(1)搭載的微波感應模塊(16)，將檢測到的信息通過無線收發模塊A(19)傳送至流速測定模塊(25)，從而確定大壩滲流的流速為V2，進而確定大壩的滲流量Q，即Q＝S*V2；

步驟5)：通過測得的滲流量的大小，分析其對大壩安全性的影響。