一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统技术方案

本发明专利技术提供的一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，包括无人机巡航模块和地面监测处理模块，采用无人机巡航模块监测，能够到达大多数水域，监测实施难度小，无人机不载监测人员，无人机巡航模块从空中抵达观测点，克服了通过观测船行使安全可靠性差，会对水域的流速和流向造成干扰的缺点，不容易引发安全事故，监测的可靠性和安全性提高，能够在短时间内对大面积水域的漂浮物进行监测，监测效率高，节省大量人力物力，减少监测人员的精力消耗，能够准确计算监测面积和水域漂浮物面积，准确计算水域漂浮物的密度，提供的详细监测数据有利于分析决策和采取进一步措施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无人机监控系统，特别涉及一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，属于无人机

技术介绍
长江等水域每年有大量漂浮物形成，特别是在三峡大坝前和三峡水库等区域，长期被漂浮物困扰，既影响发电、通航、泄洪的安全，又对流域的水质产生严重污染。漂浮物主要有垃圾和水生植物，比如自由漂浮水面的水葫芦，通过匍匐茎增殖，适宜条件下沿河岸水面波动线萌发生长。近年来，工业化使江河湖泊水质恶化，富营养化程度提高，水葫芦因此迅速蔓延，泛滥成灾，覆盖水面，在汛期阻碍水流。浓密的水葫芦还降低了光线对水体的穿透能力，影响水底生物的生长，并增加水中二氧化碳的浓度，降低水产品产量，增加水的蒸发量，为蚊类提供适宜的滋生场所。另外，每年有数百万吨的生活垃圾倾入长江，加上水生植物等这些漂浮堆积物严重地堵塞了水电站的机组进水，并且阻塞航道。由此可见，大量漂浮物的存在对发电、渔业、航运等造成了严重影响，需要高效可靠的手段对水域漂浮物进行监测，以便于采取进一步的措施。无人机航拍具有高清晰、大比例尺、小面积、高现势性的优点，特别适合获取带状地区航拍影像(河流、水库、海岸线等)，无人机起飞降落受场地限制较小，在操场、公路或其它较开阔的地面均可起降，其稳定性、安全性好，转场等非常容易，有着广阔的市场需求。现有技术的无人机航拍监控主要应用于国家生态环境保护、土地利用调查、水资源开发、农作物长势监测与估产、农业作业、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、森林病虫害防护与监测、公共安全、国防事业、数字地球以及广告摄影等领域，用于水域漂浮物监测还较为少见。结合多方面来看，现有技术主要存在以下几点缺陷：一是当前水域漂浮物的监测主要采用人工肉眼观测，部分水面区域观测人员无法到达，监测实施难度很大，监测可靠性很低；二是部分监测水面虽然可以使用观测船抵达，但通过观测船在不同水域行使安全可靠性差，容易引发安全事故，并且交通工具会对水域的流速和流向造成干扰，影响监测数据的质量，降低了观测的可靠性；三是当前技术使用的交通工具移动速度慢，无法在短时间内对大面积水域的漂浮物进行监测，监测手段落后，监测质量较差；四是当前监测需要动用大量人力物力，人员精力消耗大，监测成本很高；五是当前水域漂浮物监测以定性分析为主，无法准确计算监测面积和水域漂浮物面积，无法准确计算水域漂浮物的密度，缺少定量监测和分析的基础，水域漂浮物监测质量差，不便于采取进一步的措施。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供的一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，主要采用无人机巡航模块监测，能够到达大多数水面区域，无需观测人员到达，监测实施难度小，无人机不载监测人员，无人机巡航模块从空中抵达观测点，克服了通过观测船行使安全可靠性差，容易引发安全事故，并且交通工具会对水域的流速和流向造成干扰的缺点，监测的可靠性和安全性提高，能够在短时间内对大面积水域的漂浮物进行监测，监测效率高，能够节省大量人力物力，减少监测人员的精力消耗，监测成本低，能够准确计算监测面积和水域漂浮物面积，能够准确计算水域漂浮物的密度，具有定量监测和分析的基础，提供的详细监测数据有利于分析决策和采取进一步措施，设置有无人机起降台和自动巡航模式，无人机监控系统的智能化程度进一步提高，操作和使用更为方便。为达到以上技术效果，本专利技术所采用的技术方案如下：一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，包括无人机巡航模块和地面监测处理模块，无人机巡航模块包括飞行控制装置、飞行状态感知装置、航空摄影装置和无人机信号传输装置，地面监测处理模块包括无人机操作遥控器、地面信号传输装置、图像处理器、触摸式显示屏和监测处理计算机；无人机巡航模块设置在无人机上，飞行状态感知装置包括飞行测速仪、飞行高度测量器、北斗卫星定位装置、飞行倾角测量器，航空摄影装置包括航摄摄像头、摄像头角度调节装置、摄像头角度测量器，无人机信号传输装置包括飞行指令接受器、飞行状态数据传送器、图像数据传送器；地面监测处理模块设置在地面上，无人机操作遥控器根据飞行操作指令向飞行指令接受器发出信号，地面信号传输装置分别接收飞行状态数据传送器传送的飞行状态数据和图像数据传送器传送的航摄图像数据，地面信号传输装置向图像处理器传送航摄图像，图像处理器对航摄图像进行处理，触摸式显示屏与图像处理器相连接并显示航摄图像，监测处理计算机分别与图像处理器、触摸式显示屏和地面信号传输装置相连接。一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，进一步的，飞行测速仪通过飞行状态数据传送器向地面信号传输装置传送飞行速度数据，飞行高度测量器通过飞行状态数据传送器向地面信号传输装置传送飞行高度数据、北斗卫星定位装置通过飞行状态数据传送器向地面信号传输装置传送飞行坐标数据、飞行倾角测量器通过飞行状态数据传送器向地面信号传输装置传送飞行倾角数据。一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，进一步的，摄像头角度调节装置与航摄摄像头固定连接并调节航摄摄像头的摄像角度，摄像头角度测量器通过飞行状态数据传送器向地面信号传输装置传送摄像头角度数据，摄像头角度为0度时的航摄摄像头竖直向下，摄像头角度为90度时的航摄摄像头水平朝向机头侧。一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，进一步的，无人机巡航模块监测工作时水平飞行，飞行速度和高度恒定，飞行测速仪测得速度v，飞行高度测量器测得高度h，北斗卫星定位装置测得飞行轨迹s，飞行倾角测量器测得飞行倾角a，摄像头角度测量器测得摄像头角度b，航摄摄像头的视场角d，监测工作时间t，监测处理计算机计算监测工作时间内的航摄区域面积s，图像处理器识别航摄区域内的漂浮物，并由监测处理计算机计算漂浮物区域面积c，由c/s可以得出监测区域的漂浮物面积密度。一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，进一步的，监测处理计算机由无人机的飞行高度h、摄像头角度b、航摄摄像头的视场角d计算得出航摄图像的宽度m，由飞行速度v和监测工作时间t计算得出航摄图像的长度n，计算监测工作时间内的航摄区域面积s＝mn。一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，进一步的，监测处理计算机由无人机的飞行高度h、摄像头角度b、航摄摄像头的视场角d和航摄图像上的漂浮物面积p计算得出漂浮物的真实面积q，每个漂浮物的真实面积相加得到漂浮物区域面积c。一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，进一步的，漂浮物的个数设置有人工统计模式，由触摸式显示屏显示整个航摄图像，人工对漂浮物的个数r进行统计，监测处理计算机计算监测工作时间内的航摄区域面积s，有r/s得到监测区域的漂浮物个数密度。一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，进一步的，还设置有无人机起降台，无人机起降台的位置坐标存储在飞行状态感知装置中，无人机能够通过起降台的位置坐标实现自动降落。一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，进一步的，无人机巡航模块设置有自动巡航模式，通过将飞行路径坐标和高度存储在飞行状态感知装置中，无人机通过北斗卫星定位装置沿设定路径飞行，完成自动巡航。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1.本专利技术提供的一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，地面监测处理模块设置在地面上，无人机操作遥控器根据飞行操作指令向飞行指令接受器发出信号，地面信号传输装置分别接收飞行状态数据传送器传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，其特征在于：包括无人机巡航模块和地面监测处理模块，所述无人机巡航模块包括飞行控制装置、飞行状态感知装置、航空摄影装置和无人机信号传输装置，所述地面监测处理模块包括无人机操作遥控器、地面信号传输装置、图像处理器、触摸式显示屏和监测处理计算机；所述无人机巡航模块设置在无人机上，所述飞行状态感知装置包括飞行测速仪、飞行高度测量器、北斗卫星定位装置、飞行倾角测量器，所述航空摄影装置包括航摄摄像头、摄像头角度调节装置、摄像头角度测量器，所述无人机信号传输装置包括飞行指令接受器、飞行状态数据传送器、图像数据传送器；所述地面监测处理模块设置在地面上，所述无人机操作遥控器根据飞行操作指令向所述飞行指令接受器发出信号，所述地面信号传输装置分别接收飞行状态数据传送器传送的飞行状态数据和图像数据传送器传送的航摄图像数据，所述地面信号传输装置向所述图像处理器传送航摄图像，所述图像处理器对航摄图像进行处理，所述触摸式显示屏与图像处理器相连接并显示航摄图像，所述监测处理计算机分别与所述图像处理器、触摸式显示屏和地面信号传输装置相连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，其特征在于：包括无人机巡航模块和地面监测处理模块，所述无人机巡航模块包括飞行控制装置、飞行状态感知装置、航空摄影装置和无人机信号传输装置，所述地面监测处理模块包括无人机操作遥控器、地面信号传输装置、图像处理器、触摸式显示屏和监测处理计算机；所述无人机巡航模块设置在无人机上，所述飞行状态感知装置包括飞行测速仪、飞行高度测量器、北斗卫星定位装置、飞行倾角测量器，所述航空摄影装置包括航摄摄像头、摄像头角度调节装置、摄像头角度测量器，所述无人机信号传输装置包括飞行指令接受器、飞行状态数据传送器、图像数据传送器；所述地面监测处理模块设置在地面上，所述无人机操作遥控器根据飞行操作指令向所述飞行指令接受器发出信号，所述地面信号传输装置分别接收飞行状态数据传送器传送的飞行状态数据和图像数据传送器传送的航摄图像数据，所述地面信号传输装置向所述图像处理器传送航摄图像，所述图像处理器对航摄图像进行处理，所述触摸式显示屏与图像处理器相连接并显示航摄图像，所述监测处理计算机分别与所述图像处理器、触摸式显示屏和地面信号传输装置相连接。2.根据权利要求1所述的一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，其特征在于：所述飞行测速仪通过所述飞行状态数据传送器向所述地面信号传输装置传送飞行速度数据，所述飞行高度测量器通过所述飞行状态数据传送器向所述地面信号传输装置传送飞行高度数据、所述北斗卫星定位装置通过所述飞行状态数据传送器向所述地面信号传输装置传送飞行坐标数据、所述飞行倾角测量器通过所述飞行状态数据传送器向所述地面信号传输装置传送飞行倾角数据。3.根据权利要求1所述的一种用于水域漂浮物监测的无人机监控系统，其特征在于：所述摄像头角度调节装置与所述航摄摄像头固定连接并调节航摄摄像头的摄像角度，所述摄像头角度测量器通过所述飞行状态数据传送器向所述地面信号传输装置传送摄像头角度数据，摄像头角度为0度时的航摄摄像头竖直向下，摄像头角度为90度时的航摄摄像头水平朝向机头侧。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昱淇，
申请(专利权)人：王昱淇，
类型：发明
国别省市：湖北;42