一种基于垂直起降固定翼无人机平台的水质监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于垂直起降固定翼无人机平台的水质监测系统，包括垂直起降固定翼无人机平台和地面站接收与智能终端，所述垂直起降固定翼无人机平台包括FPV传输模块、无线数据传输模块和图像采集处理模块，所述图像采集处理模块采集待测水域的图像信息并分别传输给FPV传输模块、无线数据传输模块。本发明专利技术的有益效果是：1、以无人机为平台的检测方法能够最充分结合无人机高机动性、高灵活性的优势，最大化发挥仪器检测的能力，为水质检测提供了一种新颖且可靠、实际的方案。2、基于远距离图像传输技术和图像处理技术的及时水质检测提高了水质检测的效率和相关部门的工作效率。 1

A water quality monitoring system based on vertical take-off and landing fixed wing UAV platform

The invention discloses a water quality monitoring system based on the vertical landing and landing fixed wing UAV platform, including the vertical landing fixed wing unmanned aerial vehicle platform and the ground station receiving and intelligent terminal. The vertical take-off and landing fixed wing unmanned aerial vehicle platform includes the FPV transmission module, the wireless data transmission block and the image acquisition and processing module. The acquisition and processing module collects the image information of the tested waters and transfers them to the FPV transmission module and the wireless data transmission module respectively. The beneficial effects of the invention are as follows: 1. The detection method of unmanned aerial vehicle (UAV) platform can fully combine the advantages of high maneuverability and high flexibility of unmanned aerial vehicle, maximize the ability of instrument detection, and provide a novel and reliable and practical scheme for water quality detection. 2, timely water quality detection based on long distance image transmission technology and image processing technology has improved the efficiency of water quality detection and the efficiency of relevant departments. One

【技术实现步骤摘要】
一种基于垂直起降固定翼无人机平台的水质监测系统
本专利技术涉及一种水质监测系统，具体是一种基于垂直起降固定翼无人机平台的水质监测系统。
技术介绍
水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水（江、河、湖、海和地下水）及各种各样的工业排水等。主要监测项目可分为两大类：一类是反映水质状况的综合指标，如温度、色度、浊度、pH值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生化需氧量等；另一类是一些有毒物质，如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等。为客观的评价江河和海洋水质的状况，除上述监测项目外，有时需进行流速和流量的测定。主要监测方式有化学法、电化学法、原子吸收分光光度法、离子选择电极法、离子色谱法、气相色谱法、等离子体发射光谱（ICP—AES）法等。其中，离子选择电极法（定性、定量）、化学法（重量法、容量滴定法和分光光度法）在国内外水质常规监测中还普遍被采用。这些监测方式都需要监测人员到待测区域进行复杂的取样，过程复杂，耗时耗力，不利于快速实时监测水质。传统方式的水质检测，检测人员取水样之后需返回实验室进行物理化学分析。此过程有以下缺点：⑴无法实时检测水体物理化学性质，如果水样达不到实验检测要求，还要返回取水点重新取水，浪费时间。⑵对于一些只需检测蓝藻、浊度等特定水质性质的水域，返回实验室检测，太过于大张旗鼓，严重浪费实验室有限的资源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于垂直起降固定翼无人机平台的水质监测系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于垂直起降固定翼无人机平台的水质监测系统，包括垂直起降固定翼无人机平台和地面站接收与智能终端，所述垂直起降固定翼无人机平台包括FPV传输模块、无线数据传输模块和图像采集处理模块，所述图像采集处理模块采集待测水域的图像信息并分别传输给FPV传输模块、无线数据传输模块，FPV传输模块通过微波传输技术将图像信息传输给地面站接收与智能终端，无线数据传输模块通过GPS和GPRS天线连接地面站接收与智能终端。作为本专利技术的进一步技术方案：所述图像采集处理模块由X5S云台相机和Arduino单片机组成。作为本专利技术的进一步技术方案：所述无线数据传输模块主要由Arduino和GSM网络模块构成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、以无人机为平台的检测方法能够最充分结合无人机高机动性、高灵活性的优势，最大化发挥仪器检测的能力，为水质检测提供了一种新颖且可靠、实际的方案。2、基于远距离图像传输技术和图像处理技术的及时水质检测提高了水质检测的效率和相关部门的工作效率。附图说明图1为本专利技术的系统图。图2为中级电源电路的电路图。图3为指示灯电路的电路图。图4为GPRS和GPS天线电路图。图5为SIM卡接口电路图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-5，一种基于垂直起降固定翼无人机平台的水质监测系统，包括垂直起降固定翼无人机平台和地面站接收与智能终端，所述垂直起降固定翼无人机平台包括FPV传输模块、无线数据传输模块和图像采集处理模块，所述图像采集处理模块采集待测水域的图像信息并分别传输给FPV传输模块、无线数据传输模块，FPV传输模块通过微波传输技术将图像信息传输给地面站接收与智能终端，无线数据传输模块通过GPS和GPRS天线连接地面站接收与智能终端。图像采集处理模块由X5S云台相机和Arduino单片机组成。无线数据传输模块主要由Arduino和GSM网络模块构成。本专利技术的工作原理是：本系统是运用禅思X5S云台相机拍摄到水质的图像信息，通用无线分组业务，利用现有的GSM网络进行水质图像信息的实时回传到地面站相关设备的分析终端同时进行上传云端工作，由云端来进一步处理分析，并下载信息到信息终端进行更为直观的比较分析，从而能够更迅捷且准确的得出相应结论，进行更仔细的污染物信息提取和更精确的污染程度分析。图像采集处理模块主要由禅思X5S云台相机和Arduino单片机组成，能够做到对待测水域进行全方位的实时具有可选择性的高清拍摄，并进一步将完整图像数据传输给无线数据传输模块。无线数据传输模块主要由Arduino和GSM网络模块构成，能够将图像数据实时上传至云端，进行进一步的处理分析。地面站接收与智能终端部分由无人机控制系统和地面站图像分析终端构成，实现实时对无人机的FPV飞行控制、对采集图像的污染物信息提取和对比云端提供的水质对比信息。可据水质取样需求，在任一时刻任意地点实施即时水质监测，通过无人机平台所携带的禅思X5S云台相机采集待测水域的高清图像信息，并通过无线数据传输模块上传至云计算平台初步处理，然后传输到图像分析终端，实现检测速度及时，检测成本低廉，检测信息可靠，检测更加自由的目的。本项目所采用的无人机为自主设计研发的垂直起降固定翼无人机，采用固定翼结合四旋翼的复合翼布局形式，以简单可靠的方式解决了固定翼无人机垂直起降的难题,兼具固定翼无人机航时长、速度高、距离远的特点和旋翼无人机垂直起降的功能。操控者可在地面通过2.4G遥控器，以及地面站进行实时操作控制无人机的飞行姿态。1.从整体构造方面来看，此次用于水质检测的无人机采用双发、单垂尾、大翼展的气动布局。整个机体设计大方、结构简约、实用性强，可以满足该项目巡航时间长、精准的路线航行、长久平稳悬停及高速长距离航行等特殊功能的要求。机头高KV值电机配合大翼展，充分保证了飞机平飞时的升力要求。四个独立垂面桨相互之间构成菱形，在垂起垂降过程中发力工作，能够保证飞机以最大载荷起飞的要求。2.在材料方面，我们采用了碳棒、KT板、碳布、树脂、层板、桐木来对飞行器进行构造加工成形和强度加强处理。其中大部分机体采用KT板构型，辅以碳棒、碳布和树脂进行加工加固处理，从而最大程度减少成本、降低重量、延长续航时间，以获得最优的经济性、巡航性和实用性。3.飞行器的动力部分由两部分组成，分别是位于双侧机翼位置的提供巡航动力的主动力系统和位于机侧提供起降动力的辅助动力系统。其中主动力系统由高KV值电机配合大桨通过特殊设计结构嵌入机翼之中，在巡航时提供主要动力和升力，保证了飞行器的高机动性性能。辅助动力系统在起降过程中充分发挥其方位优势，将飞行器及其携带的摄像系统、信息回传系统等拉起升空。这种设计非常恰当的结合了多旋翼飞行器和固定翼飞行器的优势，集两者的优势与一身，实现了燃料经济性、续航稳定安全性的互补。（二）垂直起降固定翼无人机飞行控制系统设计1.该项目的无人机搭载MP101V飞行控制系统，可实现快速起飞、平稳悬停、精准巡航、安全降落等功能。该种型号的飞控是专门化的垂直起降固定翼无人机研制的低成本、工业级飞控与导航系统.MP101V在设计时充分考虑了垂直起降固定翼飞行器的特殊的工作模式和独有的气动布局，具有可定制的应急处理能力（包含电压过低、GPS卫星丢失、数据链超时、手动指令超时、高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于垂直起降固定翼无人机平台的水质监测系统，包括垂直起降固定翼无人机

【技术特征摘要】
1.一种基于垂直起降固定翼无人机平台的水质监测系统，包括垂直起降固定翼无人机平台和地面站接收与智能终端，其特征在于，所述垂直起降固定翼无人机平台包括FPV传输模块、无线数据传输模块和图像采集处理模块，所述图像采集处理模块采集待测水域的图像信息并分别传输给FPV传输模块、无线数据传输模块，FPV传输模块通过微波传输技术将图像信息传输给地面站接收与智能终端，无...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宏铭，缪长涛，刘梓桐，廖同庆，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34