本發(fā)明涉及水利檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于無人機(jī)的監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

對于水利工程區(qū)域的監(jiān)測，以往一般通過兩種方式進(jìn)行作業(yè)，一種是人工進(jìn)行實地測量，這種方式強(qiáng)度高、效率低、覆蓋率低；另一種是定點安置監(jiān)測點，并在水利工程檢測區(qū)域附近設(shè)置控制點，然后用高精度測量儀器定期或不定期的對水利工程檢測區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，這種測量得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)只能體現(xiàn)分散監(jiān)測點的狀態(tài)，很少能做到對區(qū)域整體的穩(wěn)定性分析，不能夠詳盡的反映整個水利工程區(qū)域的狀態(tài)。最近，無人機(jī)開始應(yīng)用于監(jiān)測領(lǐng)域，但其很少應(yīng)用于在水利工程區(qū)域的監(jiān)測方面，其原因在于，將無人機(jī)應(yīng)用于在水利工程區(qū)域的監(jiān)測時存在很大的不足之處，水利工程區(qū)域的監(jiān)測需要面對復(fù)雜的環(huán)境，尤其是在極端天氣情況下進(jìn)行監(jiān)測時，無人機(jī)受天氣影響十分容易墜毀，從而無法把水利工程區(qū)域的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種基于無人機(jī)的監(jiān)測系統(tǒng)，以降低無人機(jī)的墜毀率，提高數(shù)據(jù)傳輸率。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

提供一種基于無人機(jī)的監(jiān)測系統(tǒng)，包括無人機(jī)、控制中心和搭載在無人機(jī)上的取像裝置，無人機(jī)按控制中心預(yù)設(shè)的路徑飛行，其特征在于：所述無人機(jī)設(shè)有通信裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置、定位裝置、降落傘和彈出裝置，其中取像裝置和定位裝置的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲裝置中，數(shù)據(jù)存儲裝置固定連接通信裝置并經(jīng)通信裝置與控制中心通信；定位裝置控制彈出裝置彈出，彈出裝置的彈出端探出無人機(jī)表面，所述數(shù)據(jù)存儲裝置和通信裝置藏于彈出裝置的彈出端內(nèi)，數(shù)據(jù)存儲裝置上綁有降落傘；當(dāng)定位裝置檢測到無人機(jī)不按預(yù)設(shè)的路徑飛行時，彈出裝置彈出數(shù)據(jù)存儲裝置和通信裝置。

其中，所述檢測裝置設(shè)有方向傳感器和數(shù)據(jù)處理器，方向傳感器實時檢測無人機(jī)的飛行方向并將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器接受數(shù)據(jù)并計算無人機(jī)的飛行方向變化率，當(dāng)飛行方向變化率超過預(yù)設(shè)閥值時，判定無人機(jī)是否失控。

其中，所述彈出裝置包括繼電器和電磁鎖，所述數(shù)據(jù)處理器的輸出端連接繼電器的輸入端，繼電器的輸出端連接電磁鎖的輸入端。

其中，所述電磁鎖由電磁線圈和鐵片構(gòu)成，鐵片的一端插入無人機(jī)本體，鐵片的另一端懸置于電場線圈上方。

其中，所述無人機(jī)還設(shè)有用于定位的GPS傳感器、用于測量飛行高度的高度傳感器，GPS傳感器和高度傳感器將無人機(jī)的飛行位置和飛行高度實時發(fā)送給所述控制中心。

其中，所述控制中心包括通信裝置、處理裝置和存儲裝置，通信裝置接受來自所述取像裝置的數(shù)據(jù)信息并傳輸給處理裝置進(jìn)行三維建模，將新建的三維模型與此前建立的三維模型比較，判斷監(jiān)測區(qū)域有無異常情況。

其中，所述控制中心還設(shè)有可擦寫的存儲裝置，處理裝置將三維模型存放到存儲裝置。

其中，所述取像裝置設(shè)有至少兩個的鏡頭。

其中，所述無人機(jī)表面設(shè)有防水涂層。

其中，所述無人機(jī)為四旋翼無人機(jī)。

本發(fā)明的一種基于無人機(jī)的監(jiān)測系統(tǒng)，使用無人機(jī)搭載取像裝置來進(jìn)行影像采集工作，并將采集數(shù)據(jù)以無線傳輸方式發(fā)送到控制中心，控制中心接受數(shù)據(jù)后進(jìn)行分析處理。在無人機(jī)巡檢水利工程區(qū)域的過程中，實時檢測無人機(jī)的狀態(tài)，當(dāng)無人機(jī)失控時彈出裝置彈出數(shù)據(jù)存儲裝置和通信裝置，數(shù)據(jù)存儲裝置和通信裝置上綁有降落傘，從而使數(shù)據(jù)存儲裝置和通信裝置在降落過程中將采集到的數(shù)據(jù)可以傳送給控制中心。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明確保數(shù)據(jù)安全輸送，提高數(shù)據(jù)傳輸率。

具體實施方式

結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

水利工程區(qū)域的監(jiān)測人員為了監(jiān)測整個水利工程區(qū)域的水位高度、湖泊面積、水閘開閉或堵塞情況、堤壩穩(wěn)固程度等狀態(tài)，構(gòu)建了本實施例中的一種基于無人機(jī)的監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括外表面涂有防水涂層四旋翼無人機(jī)、控制中心和搭載在無人機(jī)上的取像裝置，取像裝置把采集到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給控制中心，控制中心根據(jù)數(shù)據(jù)建立水利工程區(qū)域的原始三維模型，對水利工程區(qū)域的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

在水利工程區(qū)域的日常監(jiān)測管理中，監(jiān)測人員在無人機(jī)上裝載普通的數(shù)碼相機(jī)作為取像裝置，這里沒有采用專門的測量型相機(jī)，是因為數(shù)碼相機(jī)采集到的影像能直接發(fā)送給控制中心，減少了對專業(yè)設(shè)備的依賴，極大的加快了數(shù)據(jù)處理速度和效率，而且現(xiàn)在普通的數(shù)碼相機(jī)的成像質(zhì)量也足以滿足建模需求。監(jiān)測人員通過控制中心控制無人機(jī)的行進(jìn)路線，使用五鏡頭相機(jī)系統(tǒng)，中間一臺獲取垂直影像，另外四臺分別從前后左右四個方向，以 40°到60°之間的角度進(jìn)行傾斜攝影，獲取側(cè)視影像，從而采集水利工程區(qū)域的二維傾斜攝影影像，并記錄下采集該影像時的水文、氣象等影像采集條件。無人機(jī)上還設(shè)有用于定位的GPS傳感器、用于測量飛行高度的高度傳感器，GPS傳感器采集無人機(jī)的飛行位置，高度傳感器測量無人機(jī)的飛行高度，GPS傳感器和高度傳感器將采集到的信息發(fā)送給所述控制中心。使用無人機(jī)搭載取像裝置來進(jìn)行采集工作，可以實現(xiàn)對水利工程區(qū)域的全面監(jiān)測。

無人機(jī)上還設(shè)有通信裝置、數(shù)據(jù)存儲裝置、檢測裝置、彈出裝置和藏于彈出裝置中的降落傘，其中取像裝置和定位裝置的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲裝置中，數(shù)據(jù)存儲裝置固定連接通信裝置并經(jīng)通信裝置與控制中心通信，定位裝置控制彈出裝置彈出，彈出裝置的彈出端探出無人機(jī)表面，所述數(shù)據(jù)存儲裝置和通信裝置藏于彈出裝置的彈出端內(nèi)，數(shù)據(jù)存儲裝置上綁有降落傘。檢測裝置上設(shè)有用于檢測無人機(jī)的飛行方向的方向傳感器和數(shù)據(jù)處理器，方向傳感器的輸出端連接數(shù)據(jù)處理器的輸入端，數(shù)據(jù)處理器與數(shù)據(jù)存儲裝置電連接。所述彈出裝置由頂部帶有電磁開關(guān)的盒體組成，該電磁開關(guān)包括繼電器和電磁鎖，數(shù)據(jù)處理器的輸出端連接繼電器的輸入端，繼電器的輸出端連接電磁鎖的輸入端。電磁鎖由電場線圈和鐵片構(gòu)成，鐵片的一端固定安裝在無人機(jī)本體上，鐵片的另一端懸置于電場線圈上方。當(dāng)給電場線圈通電時，由于電生磁原理使得電場線圈有磁性，從而吸合鐵片，電磁鎖鎖緊。當(dāng)電場線圈斷電時，電場線圈失去磁性，鐵片彈開，電磁鎖打開。

工作時，數(shù)據(jù)存儲裝置實時將取像裝置采集的影像經(jīng)通信裝置發(fā)送給控制中心，同時檢測裝置的方向傳感器實時檢測無人機(jī)的飛行方向，并將飛行方向數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器分析接受到的數(shù)據(jù)，計數(shù)在3秒內(nèi)無人機(jī)的飛行方向的變化次數(shù)，將變化次數(shù)除以3秒從而得到無人機(jī)的飛行方向變化率，然后飛行方向變化率與預(yù)設(shè)的閥值進(jìn)行比較（本實施例的閥值設(shè)置為1.6），如果飛行方向變化率大于預(yù)設(shè)的閥值，則判定無人機(jī)失控。此時數(shù)據(jù)處理器發(fā)出高電平使繼電器斷電，致使電場線圈斷電，電磁鎖打開，彈出藏于彈出裝置中的數(shù)據(jù)存儲裝置和通信裝置。被彈出數(shù)據(jù)存儲裝置和通信裝置綁有降落傘，在下降過程中，降落傘在風(fēng)力作用下?lián)伍_，從而大大延長數(shù)據(jù)存儲裝置和通信裝置的下降時間，數(shù)據(jù)存儲裝置利用這段時間將影像數(shù)據(jù)經(jīng)通信裝置發(fā)送給控制中心，同時發(fā)送的還有無人機(jī)彈出時的飛行位置和飛行高度。

控制中心通過通信裝置接收無人機(jī)采集到的水利工程區(qū)域的二維傾斜攝影影像，并傳輸給處理裝置，處理裝置根據(jù)影像構(gòu)建水利工程區(qū)域三維模型，并且根據(jù)該影像采集條件標(biāo)記三維模型類別，把該標(biāo)記有三維模型類別的水利工程區(qū)域三維模型存儲在存儲裝置中，其中存儲裝置為可擦寫存儲器?？刂浦行膶Ξ?dāng)前獲取的工程區(qū)域三維模型數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲的同類別水利工程區(qū)域三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)比較的偏差量來確定水利工程區(qū)域的當(dāng)前狀態(tài)。控制中心通過地理信息系統(tǒng)空間分析技術(shù)比較這些三維模型的偏差量，具體地，把這些三維模型的顯示圖層分層疊置, 采用多邊形疊置分析等幾何分析方法檢測其邊緣信息的偏差量。若當(dāng)前獲取的工程區(qū)域三維模型數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù)庫內(nèi)同類別水利工程區(qū)域三維模型數(shù)據(jù)的整體偏差量超出安全值或者部分?jǐn)?shù)據(jù)的偏差量達(dá)到異常值，就說明水利工程區(qū)域內(nèi)有異常情況。若識別到水利工程區(qū)域內(nèi)有異常情況，控制中心就把該異常情況告知監(jiān)測人員。監(jiān)測人員對水利工程區(qū)域的異常情況及其原因進(jìn)行確認(rèn)，然后采取對應(yīng)的處理措施。當(dāng)控制中心接收到無人機(jī)發(fā)出的彈出信號時，根據(jù)無人機(jī)彈出時的高度和飛行位置，重新發(fā)射新的無人機(jī)前往墜機(jī)地點繼續(xù)監(jiān)測。

本發(fā)明的一種基于無人機(jī)的監(jiān)測系統(tǒng)，使用無人機(jī)搭載取像裝置來進(jìn)行影像采集工作，并將采集數(shù)據(jù)以無線傳輸方式發(fā)送到控制中心，控制中心接受數(shù)據(jù)后進(jìn)行分析處理。在無人機(jī)巡檢水利工程區(qū)域的過程中，實時檢測無人機(jī)的狀態(tài)，當(dāng)無人機(jī)失控時彈出裝置彈出數(shù)據(jù)存儲裝置和通信裝置，數(shù)據(jù)存儲裝置和通信裝置上綁有降落傘，從而使數(shù)據(jù)存儲裝置和通信裝置在降落過程中將采集到的數(shù)據(jù)可以傳送給控制中心。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明確保數(shù)據(jù)安全輸送，提高數(shù)據(jù)傳輸率。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。