[發明專利]一種用無人機監測河道的系統及其使用方法

在審

• 申請號: 202210622285.7
• 申請日: 2022-06-02
• 公開（公告）號: CN115200559A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 吳春熠;柳志會;朱瑩;楊國標;熊佳;王永勇;吳棟棟;潘艾;吳昱駒;龍群;王任超;黃亞玨
• 申請（專利權）人: 珠江水文水資源勘測中心
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G01P5/18;G01S17/88;H04N7/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 牛念

1.一種用無人機監測河道的系統，其特征在于，包括：

無人機(5)，所述無人機(5)設有安裝投放小車(6)的云臺(51)；

投放小車(6)，所述投放小車(6)上設有用于控制投放小車(6)各功能模塊的第一控制器(61)、車載電源(62)、步進電機(63)以及第一通信模塊(64)，所述投放小車(6)通過云臺(51)固定于無人機(5)；投放小車(6)上還設有用于監測水位、水面位置和水面寬度的水面監測裝置(7)、漂流式流速監測儀(66)及其投放裝置；

地面主機(8)，所述地面主機(8)內設置有電源(81)、第二通信模塊(82)和第二控制器(83)，所述第二通信模塊(82)與第一通信模塊(64)和遠程服務器無線通信連接。

2.根據權利要求1所述用無人機監測河道的系統，其特征在于，所述流速監測儀包括水下主體(1)、所述水下主體(1)的底部設有用于保持平衡和保持水下主體(1)沉入水下的配重塊(3)；以及設置在水下主體(1)內的具有時間模塊、第三通信模塊和定位模塊的第三控制器(11)和電源(81)。

3.根據權利要求1所述用無人機監測河道的系統，其特征在于，所述投放裝置包括位于投放小車(6)底部的投放通孔(671)、投放機械手(672)，以及用于存放流速監測儀的存放架(9)；所述投放通孔(671)設有通過步進電機(63)驅動的開關閉合裝置；所述投放機械手(672)安裝于投放小車(6)的底部，其操作端設有抓取裝置。

4.根據權利要求1所述用無人機監測河道的系統，其特征在于，所述存放架(9)設有底架(91)以及防脫落支架(92)；所述防脫落支架(92)包括卡箍(921)和彈簧插銷(922)。

5.根據權利要求1所述用無人機監測河道的系統，其特征在于，所述水面監測裝置(7)包括設置于投放小車(6)底部的監測攝像頭(71)以及激光雷達傳感器(72)。

6.根據權利要求2所述用無人機監測河道的系統，其特征在于，所述配重塊(3)的上面設有環形的配重水袋(4)；所述配重水袋(4)設有密封的加水口(41)；所述水下主體(1)內設有隔層板(14)，所述第三控制器(11)和第三電源(12)設置于隔層板(14)上。

7.根據權利要求2所述用無人機監測河道的系統，其特征在于，流速監測儀還設有信標桿(2)，所述配重塊(3)與信標桿(2)通過萬向球鉸鏈結構(21)連接，所述配重塊(3)的重心上方設有用于容置所述萬向球的凹口部(31)；

所述水下主體(1)設有用于容納信標桿(2)的穿過水下主體(1)重心的凹槽(13)；所述凹槽(13)的上部設有至少3個用于維持信標桿(2)直立的壓縮彈簧(22)；所述凹槽(13)的側壁與信標桿(2)外表的距離為2～4cm；所述壓縮彈簧(22)的壓縮量為1～1.5cm，彈力為10±2N；

所述水下主體(1)的外殼與凹槽(13)的壁和配重塊(3)連接構成密閉體；所述加水口(41)通過密封結構(42)穿過凹槽(13)的壁，設置于凹槽(13)內。

8.根據權利要求7所述用無人機監測河道的系統，其特征在于，所述信標桿(2)設有用于在不同水深測量時調節信標桿(2)長度且保持水下主體(1)重心平衡的長度調節結構(23)；所述長度調節結構(23)包括不少于2節相互嵌套的中空管(231)和鎖緊箍(232)。

9.根據權利要求7所述用無人機監測河道的系統，其特征在于，所述萬向球鉸鏈結構(21)的萬向球和凹口部(31)設有用于穿過導線和/或信號線的通孔(212)，所述通孔(212)與信標桿(2)的中空通孔(212)連通。

10.一種權利要求1～9任意一項所述用無人機監測河道的系統的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.啟動無人機河道流速監測系統，所述無人機(5)攜帶投放小車(6)沿目標河道行駛，水面監測裝置(7)對河道的水位、水面位置和水面寬度進行監測，分析給出漂流式流速監測儀(66)的投放位置；

S2.投放小車(6)到達投放位置，投放裝置投放漂流式流速監測儀(66)；通過第三通信模塊遠程啟動漂流式流速監測儀(66)的時間模塊和定位模塊，通過記錄漂流的時間和距離獲得河道流速；

S3.地面主機(8)的第二控制器(83)根據第三控制器(11)獲取漂流的時間和距離，以及CORS系統數據，計算出河道流速，人工記錄漂流的時間和距離數據用于流速校正。