一种无人机智能水面流速测流系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机智能水面流速测流系统，采用无人机飞行平台上搭载水面流速传感器控制系统系统和水面流速传感器，通过地面系统远程操作，实现了对水文作业人员无法到达的待测区域内水文监测数据的自动采集、自动传输、自动处理分析，在满足水文要素应急监测精度的前提下能够以最快的速度提供给灾害处置部门决策支持依据。本发明专利技术提供的无人机智能水面流速测流系统结构简单、操作方便、安全性高，不但能完成有人驾驶飞机执行的任务，更适用于有人飞机不宜执行的任务，同时由于具有作业效率高、损耗低、可重复使用、风险小等诸多优势。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机智能水面流速测流系统
本专利技术属于无人机监测
，特别涉及一种使用无人机实现水文作业人员无法到达的待测区域的水面流速测量智能系统。
技术介绍
水文监测与常规监测不同，水文应急监测是特殊环境条件下的水文观测活动，其仪器设备将经受各种不利因素的制约，常规监测设备很难发挥作用，必须采用先进的水文仪器及监测手段准确的采集水文要素信息并上报，为决策信息提供支持。目前专门针对水文应急监测的仪器装备较少，大多选择ADCP多普勒超声波测流仪、电波流速仪、手持激光测距仪等便携式监测设备，使用上述监测设备必须在技术人员到达待测区后人工采集监测数据，难以满足应急监测时效性、非常规性、复杂性应用的特殊要求。同时也不具备监测到水文作业人员无法到达的待测区域内监测水文数据的自动采集、自动传输和自动处理分析的能力，因此亟需研究开发一种能够实现待测区域内水文数据的自动采集、自动传输和自动处理分析的能力的系统。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种能够具备水文作业人员无法到达的待测区域内水文数据的自动采集、自动传输和自动处理分析能力的无人机智能水面流速测流系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种无人机智能水面流速测流系统，包括空中系统和地面系统，所述地面系统包括地面通信单元、飞行与测流控制单元以及数据处理单元，所述地面通信单元分别与飞行与测流控制单元、数据处理单元通信连接，所述飞行与测流控制单元与所述数据处理单元连接；所述空中系统包括无人机飞行平台、以及搭载在无人机飞行平台上的水面流速传感器控制系统和水面流速传感器，所述水面流速传感器控制系统包括MCU主控单元、JTAG/SW下载接口单元、主控时钟单元、SD卡接口单元、4G网络接口单元、复位单元、LED显示单元、PC串口打印接口单元、水面流速传感器接口转换单元、以及电源单元，所述JTAG/SW下载接口单元、主控时钟单元、SD卡接口单元、4G网络接口单元、复位单元、LED显示单元、PC串口打印接口单元、水面流速传感器接口转换单元分别与MCU主控单元通信连接，所述水面流速传感器接口转换单元通信连接水面流速传感器，所述无人机飞行平台通信连接MCU主控单元，所述电源单元为水面流速传感器控制系统提供电源供给；所述空中系统与地面系统通信连接。所述水面流速传感器接口转换单元采用Max232ESE芯片搭建。所述电源单元由降压单元和稳压单元组成，所述降压单元采用LM2576SX-5.0降压芯片，所述稳压单元采用ASM1117三端稳压芯片。所述飞行与测流控制单元设置于PC端或者手机端，根据用户设定的参数规划所述无人机飞行平台的飞行航线、控制水面流速传感器的测流方式。所述数据处理单元设置于PC端或者手机端，实现对测量数据进行分析运算、处理并显示。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：本专利技术提供的技术方案实现了对水文作业人员无法到达的待测区域内水文监测数据的自动采集、自动传输、自动处理分析，在满足水文要素应急监测精度的前提下能够以最快的速度提供给灾害处置部门决策支持依据。本专利技术提供的无人机智能水面流速测流系统结构简单、安全性高，不但能完成有人驾驶飞机执行的任务，更适用于有人飞机不宜执行的任务，同时由于具有作业效率高、损耗低、可重复使用、风险小等诸多优势，通过地面系统远程操作控制，实现待测区内连续高效的水文观测活动，实时的远程传输水面不同点位的流速信息对提升水文应急监测能力具有重要意义，同时对日常水文现代化、智能化测验提供了新的技术手段。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明；图1为本专利技术的结构原理示意图；图2为水面流速传感器的控制流程示意图；图3为水面流速传感器数据回传流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，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作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。如图1所示，本专利技术提供的一种无人机智能水面流速测流系统，包括空中系统和地面系统，所述地面系统包括地面通信单元、飞行与测流控制单元以及数据处理单元，所述地面通信单元分别与飞行与测流控制单元、数据处理单元通信连接，所述飞行与测流控制单元与所述数据处理单元连接；所述空中系统包括无人机飞行平台、以及搭载在无人机飞行平台上的水面流速传感器控制系统和水面流速传感器，所述水面流速传感器控制系统包括MCU主控单元、JTAG/SW下载接口单元、主控时钟单元、SD卡接口单元、4G网络接口单元、复位单元、LED显示单元、PC串口打印接口单元、水面流速传感器接口转换单元、以及电源单元，所述JTAG/SW下载接口单元、主控时钟单元、SD卡接口单元、4G网络接口单元、复位单元、LED显示单元、PC串口打印接口单元、水面流速传感器接口转换单元分别与MCU主控单元通信连接，所述水面流速传感器接口转换单元通信连接水面流速传感器，所述无人机飞行平台通信连接MCU主控单元，所述电源单元为水面流速传感器控制系统提供电源供给；所述空中系统与地面系统通信连接。所述水面流速传感器接口转换单元采用Max232ESE芯片搭建，用于实现水面流速传感器和MCU主控单元之间的数据传递。所述电源单元由降压单元和稳压单元组成，所述降压单元采用LM2576SX-5.0降压芯片，所述稳压单元采用ASM1117三端稳压芯片。所述飞行与测流控制单元设置于PC端或者手机端，根据用户设定的参数规划所述无人机飞行平台的飞行航线、控制水面流速传感器的测流方式。所述数据处理单元设置于PC端或者手机端，实现对测量数据进行分析运算、处理并显示。所述水面流速传感器控制系统采用当前流行的ARM7嵌入式框架，实现高精度、高稳定性、实时的数据传输。所述JTAG/SW下载接口单元用作为水面流速传感器控制系统提供以后升级或者在线调试的接口。所述主控时钟单元用于为MCU主控单元提供时钟频率。所述SD卡接口单元用于使用SD卡进行数据的存储。所述4G网络接口单元用于连接无线网卡，将测量数据实时的传输至远程服务器。所述复位单元用于进行水面流速传感器控制系统的复位。所述LED显示单元用于显示水面流速传感器控制系统的供电状态和工作状态。所述PC串口打印接口单元接PC端，可以显示水面流速传感器控制系统与无人机飞行平台连接的通信信息以及版本信息。本专利技术的工作原理和工作过程如下：如图2所示，用户通过地面系统设置所需的传感器控制参数，参数设置完成后地面系统通过遥控将参数使用数据透传方式将参数发送至无人机飞行平台，水面流速传感器控制系统通过串口与无人机飞行平台进行通讯，并读取通过数据透传传输的数据，水面流速传感器控制系统获得地面系统通过数据透传发送至无人机飞行平台的数据后将数据解析得到用户设置的传感器控制参数，之后水面流速传感控制系统把解析得到的传感器控制参数通过串口传输至水面流速传感器接口转换单元进行信号转换得到RS232信号后传输至水面流速传感器，达到控制水面流速传感器的目的。如图3所示，水面流速传感器将实时采集到的水面流速数据传输至水面流速传感器接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机智能水面流速测流系统，包括空中系统和地面系统，其特征在于：所述地面系统包括地面通信单元、飞行与测流控制单元以及数据处理单元，所述地面通信单元分别与飞行与测流控制单元、数据处理单元通信连接，所述飞行与测流控制单元与所述数据处理单元连接；所述空中系统包括无人机飞行平台、以及搭载在无人机飞行平台上的水面流速传感器控制系统和水面流速传感器，所述水面流速传感器控制系统包括MCU主控单元、JTAG/SW下载接口单元、主控时钟单元、SD卡接口单元、4G网络接口单元、复位单元、LED显示单元、PC串口打印接口单元、水面流速传感器接口转换单元、以及电源单元，所述JTAG/SW下载接口单元、主控时钟单元、SD卡接口单元、4G网络接口单元、复位单元、LED显示单元、PC串口打印接口单元、水面流速传感器接口转换单元分别与MCU主控单元通信连接，所述水面流速传感器接口转换单元通信连接水面流速传感器，所述无人机飞行平台通信连接MCU主控单元，所述电源单元为水面流速传感器控制系统提供电源供给；所述空中系统与地面系统通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种无人机智能水面流速测流系统，包括空中系统和地面系统，其特征在于：所述地面系统包括地面通信单元、飞行与测流控制单元以及数据处理单元，所述地面通信单元分别与飞行与测流控制单元、数据处理单元通信连接，所述飞行与测流控制单元与所述数据处理单元连接；所述空中系统包括无人机飞行平台、以及搭载在无人机飞行平台上的水面流速传感器控制系统和水面流速传感器，所述水面流速传感器控制系统包括MCU主控单元、JTAG/SW下载接口单元、主控时钟单元、SD卡接口单元、4G网络接口单元、复位单元、LED显示单元、PC串口打印接口单元、水面流速传感器接口转换单元、以及电源单元，所述JTAG/SW下载接口单元、主控时钟单元、SD卡接口单元、4G网络接口单元、复位单元、LED显示单元、PC串口打印接口单元、水面流速传感器接口转换单元分别与MCU主控单元通信连接，所述水面流速传感器接口转换单元通信连接水面流速传感器，所述无人机飞行平台通信连接MCU主控单元，所述电源单元为水面流速传感器控...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏旺德，周继峰，
申请(专利权)人：昆明赛力博特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53