[發(fā)明專利]一種用無人機(jī)監(jiān)測(cè)河道的系統(tǒng)及其使用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210622285.7
• 申請(qǐng)日: 2022-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN115200559A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳春熠;柳志會(huì);朱瑩;楊國標(biāo);熊佳;王永勇;吳棟棟;潘艾;吳昱駒;龍群;王任超;黃亞玨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠江水文水資源勘測(cè)中心
• 主分類號(hào): G01C13/00
• 分類號(hào): G01C13/00;G01P5/18;G01S17/88;H04N7/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 牛念

本發(fā)明屬于水文監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用無人機(jī)監(jiān)測(cè)河道的系統(tǒng)及其使用方法。該流速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括無人機(jī)，投放小車。所述投放小車上設(shè)有用于控制投放小車各功能模塊的第一控制器、車載電源、步進(jìn)電機(jī)以及第一通信模塊，所述投放小車通過云臺(tái)固定于無人機(jī)；投放小車上還設(shè)有用于監(jiān)測(cè)水位、水面位置和水面寬度的水面監(jiān)測(cè)裝置、漂流式流速監(jiān)測(cè)儀及其投放裝置；地面主機(jī)。本發(fā)明創(chuàng)新采用水面監(jiān)測(cè)裝置，以應(yīng)對(duì)一年四季河道水位變化、枯水期河道變窄等眾多因素對(duì)流速測(cè)量的影響。通過漂流式流速監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行流速監(jiān)測(cè)更能反映一段流域的水流情況等。本發(fā)明通過機(jī)械手在目標(biāo)位置自動(dòng)投放流速監(jiān)測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水文監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用無人機(jī)監(jiān)測(cè)河道的系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)

河流水文特征，包括徑流量,含沙量，汛期、結(jié)冰期、水能資源、流速及水位。其中，水位決定于河流補(bǔ)給類型，以雨水補(bǔ)給為主的河流，水位變化由降水特點(diǎn)決定；冰川融水補(bǔ)給為主的河流，水位變化由氣溫特點(diǎn)決定，由地下水補(bǔ)給為主的河流，水位較穩(wěn)定。流速受地形地勢(shì)影響，短促的起伏大的河流流速快，長而平直的河流流速慢。

在一年四季變換中，河道存在枯水期和豐水期。枯水期是指流域內(nèi)地表水流枯竭，主要依靠地下水補(bǔ)給水源的時(shí)期。當(dāng)月平均徑流量占全年徑流量的比例小于5％時(shí)，屬枯水期。可見，河面的寬度、河道形貌等不斷變化，如何有效進(jìn)行流速監(jiān)測(cè)就顯得尤為復(fù)雜了。

在二維均勻流中，水流由于受到來自底部紊動(dòng)渦體的作用，時(shí)均流速沿水深的分布是不均勻的，水面附近流速較大，河底附近流速較小，由河底向水面分成直線層、過渡層、對(duì)數(shù)區(qū)和外層區(qū)。河道的水流往往更加復(fù)雜，流速檢測(cè)需要在不同的水深進(jìn)行，而現(xiàn)有流速儀等多無法實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)有技術(shù)專利公開號(hào)CN207923129U-一種無人機(jī)雷達(dá)全自動(dòng)測(cè)流系統(tǒng)，公開了通過雷達(dá)流速儀進(jìn)行測(cè)量的方案，但因無人機(jī)運(yùn)行中存在晃動(dòng)的情況，雷達(dá)流速儀的檢測(cè)準(zhǔn)確性存在較大不確定性，另外，離水面有一定高度，對(duì)枯水期河面較窄時(shí)無法準(zhǔn)確測(cè)量。

現(xiàn)有技術(shù)專利公開號(hào)CN106979803A-一種基于航拍無人機(jī)的測(cè)量河道流量的方法，公開了采用航拍無人機(jī)的自動(dòng)跟蹤、拍攝功能，快速拍攝水面浮標(biāo)流動(dòng)照片。該方案往往適合于豐水期或水面較廣的河道，也只能測(cè)定河道表面的流速。

實(shí)際野外環(huán)境復(fù)雜不具備近距離測(cè)量的條件，或者水量較少時(shí)儀器無法運(yùn)行，并且當(dāng)遇到刮風(fēng)、下雨、發(fā)洪水等惡劣天氣時(shí)，儀器使用嚴(yán)重受限。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種用無人機(jī)監(jiān)測(cè)河道的系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種用無人機(jī)監(jiān)測(cè)河道的系統(tǒng)的使用方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用無人機(jī)監(jiān)測(cè)河道的系統(tǒng)，包括：

無人機(jī)，所述無人機(jī)設(shè)有安裝投放小車的云臺(tái)；

投放小車，所述投放小車上設(shè)有用于控制投放小車各功能模塊的第一控制器、車載電源、步進(jìn)電機(jī)以及第一通信模塊，所述投放小車通過云臺(tái)固定于無人機(jī)；投放小車上還設(shè)有用于監(jiān)測(cè)水位、水面位置和水面寬度的水面監(jiān)測(cè)裝置、漂流式流速監(jiān)測(cè)儀及其投放裝置；

地面主機(jī)，所述地面主機(jī)內(nèi)設(shè)置有電源、第二通信模塊和第二控制器，所述第二通信模塊與第一通信模塊和遠(yuǎn)程服務(wù)器無線通信連接。

本發(fā)明創(chuàng)新采用水面監(jiān)測(cè)裝置，以應(yīng)對(duì)一年四季河道水位變化、枯水期河道變窄等眾多因素對(duì)流速測(cè)量的影響。通過漂流式流速監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行流速監(jiān)測(cè)更能反映一段流域的水流情況等。

進(jìn)一步地，所述流速監(jiān)測(cè)儀包括水下主體、所述水下主體的底部設(shè)有用于保持平衡和保持水下主體沉入水下的配重塊；以及設(shè)置在水下主體內(nèi)的具有時(shí)間模塊、第三通信模塊和定位模塊的第三控制器和電源。