水道流速流量测量方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种水道流速流量测量方法、装置及系统。其中，系统包括无人机、与之进行数据传输的处理器及雷达测速仪。处理器根据各测点的位置信息、测量时长和预设飞行高度自动规划无人机飞行航线，使得搭载在无人机上的雷达测速仪在其按照飞行航线飞行过程中可测量待测水道各测点的流速，并将测量数据通过无人机发送至处理器。处理器根据雷达测速仪的测量数据、待测水道的横断面信息及水位数据信息、各预设测流参数值、各测点的位置信息计算得到待测水道的流量。本申请实现了远程执行水道测流作业，不仅消除了水道流速流量测量的安全隐患，确保水文测验人员的人身安全，还提高了水道流量流速测量的效率和准确度，有利于提升水文监测质量。

Measurement Method, Device and System of Flow Velocity and Flow in Water Channel

The embodiment of the present invention discloses a method, device and system for measuring the velocity and flow rate of a waterway. Among them, the system includes UAV, data transmission processor and radar velocimeter. The processor automatically plans the flight path of UAV according to the position information, measuring time and preset flight altitude of each measuring point, so that the radar velocimeter on the UAV can measure the velocity of each measuring point in the waterway during its flight according to the flight path, and send the measured data to the processor through the UAV. The processor calculates the flow rate of the waterway to be measured according to the measured data of the radar velocimeter, the cross-section information and water level information of the waterway to be measured, the preset flow parameters and the position information of each measuring point. This application not only eliminates the potential safety hazards of flow velocity and flow measurement in waterway, ensures the personal safety of hydrological surveyors, but also improves the efficiency and accuracy of flow velocity measurement in waterway, which is conducive to improving the quality of hydrological monitoring.

【技术实现步骤摘要】
水道流速流量测量方法、装置及系统
本专利技术实施例涉及水文监测
，特别是涉及一种水道流速流量测量方法、装置及系统。
技术介绍
河流或水道的流量信息数据是水资源合理开发利用和防汛抗旱工作的基础数据，故准确、快速地流量测验为水文工作中的重要组成部分。近年来，随着自动测报系统的建设，水位、降水、蒸发、水温等测验项目逐步实现了自动化，但水流流速的测量还需人工近距测量。测试人员乘坐小船利用测流设备，例如流速计、流量计、浮标、水表、水位计等在河流上逐点测量出每个点的河流流速并手工记录，然后手工计算出结果。传统的这种人工近距测量方式，存在由于船只位置的不稳定性、测量点位置误差导致最后测量结果误差较大的现象，还需要一定量的人力物力及时间的投入，测量效率不高，此外，人工近距测量危险性极高，尤其是水流湍急的水域，存在极大的安全隐患。
技术实现思路
本公开实施例提供了一种水道流速流量测量方法、装置、及系统，消除测验人员的安全隐患，提高水道流速流量测量的准确度和效率。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：本专利技术实施例一方面提供了一种水道流速流量测量系统，包括无人机、雷达测速仪及处理器；所述雷达测速仪搭载在所述无人机上，所述无人机与所述处理器相连；所述雷达测速仪用于在所述无人机飞行过程中测量待测水道各测点的流速，并通过所述无人机将测量数据发送至所述处理器；所述处理器用于根据各测点的位置信息、测量时长和预设飞行高度生成无人机飞行航线，实时监控并控制所述无人机的飞行行为；还用于根据所述测量数据、所述待测水道的横断面信息及水位数据信息、各预设测流参数值、各测点的位置信息计算得到所述待测水道的流量。可选的，所述无人机上还搭载变焦摄像云台，所述变焦摄像云台将采集的数据发送至所述处理器，以用于展示所述待测水道周边环境。可选的，所述无人机与所述处理器间的通信协议为mavLink协议；所述无人机与所述雷达测速仪间的通信协议为mavLink协议。本专利技术实施例另一方面提供了一种水道流速流量测量方法，包括：获取测流前预设定信息，所述测流前预设定信息包括待测水道的横断面信息、水位数据信息及测流参数值、各测点的位置信息及测量时长和飞行高度信息；根据各测点的位置信息、测量时长和飞行高度生成无人机飞行航线，并将所述无人机飞行航线发送至无人机；根据雷达测速仪的测量数据和所述测流前预设定信息计算得到所述待测水道的流量。可选的，所述根据雷达测速仪的测量数据和所述测流前预设定信息计算得到所述待测水道的流量包括：根据待测水道的横断面信息及水位数据信息生成水道断面图；根据各测流参数值及各测点的位置信息计算所述待测水道每个小断面的面积；根据每个小断面的面积、所述水道断面图与所述测量数据计算所述待测水道的水面宽、断面面积、平均水深、平均流速、最大测点流速及断面流量。可选的，还包括：根据所述水位数据信息显示所述水道断面图。可选的，所述根据各测点的位置信息、测量时长和飞行高度生成无人机飞行航线之后，还包括：接收并显示所述无人机反馈的飞行状态数据，所述飞行状态数据包括遥控通道的实时数据、输出至电机的数据、无人机各传感器数据。可选的，所述根据各测点的位置信息、测量时长和飞行高度生成无人机飞行航线之后，还包括：根据所述无人机在按照所述无人机飞行航线飞行过程中反馈的位置坐标信息与各测点的位置信息，在地图中实时显示当前测点位置和所述无人机所处位置。可选的，所述根据雷达测速仪的测量数据和所述测流前预设定信息计算得到所述待测水道的流量之后，还包括：将各测点的流速数据信息及所述待测水道的流量值自动填充至预设水文系数表格的相应位置；其中，各测点的流速数据信息为解析所述雷达测速仪输出数据所得，各测点的流速数据信息包括瞬时流速值、平均流速值、垂直角度值、俯仰角度值及流向。本专利技术实施例还提供了一种水道流速流量测量装置，包括：信息获取模块，用于获取测流前预设定信息，所述测流前预设定信息包括待测水道的横断面信息、水位数据信息及测流参数值、各测点的位置信息及测量时长和飞行高度信息；无人机飞行航线自动规划模块，用于根据各测点的位置信息、测量时长和飞行高度生成无人机飞行航线，并将所述无人机飞行航线发送至无人机；流量计算模块，用于根据雷达测速仪的测量数据和所述测流前预设定信息计算得到所述待测水道的流量。本专利技术实施例还提供了一种水道流速流量测量设备，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如前任一项所述水道流速流量测量方法的步骤。本专利技术实施例最后还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有水道流速流量测量程序，所述水道流速流量测量程序被处理器执行时实现如前任一项所述水道流速流量测量方法的步骤。本申请提供的技术方案的优点在于，根据预先设定的待测水道的每个测点位置、测量时长和预设飞行高度自动规划无人机飞行航线，当无人机按照飞行航线在水道上方飞行并悬停在各测点时，利用无人机上搭载雷达测速仪测量得到当前测点的流速信息，然后自动计算得到待测水道的流量，实现了远程执行水道测流作业，解决了传统人工近距测量存在的弊端，不仅消除了水道流速流量测量的安全隐患，确保水文测验人员的人身安全，还提高了水道流量流速测量的效率和准确度，有利于提升水文监测质量。此外，本专利技术实施例还针对水道流速流量测量系统提供了相应的水道流速流量测量方法与装置，所述方法和装置具有相应的优点。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或相关技术的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种水道流速流量测量系统的结构示意图；图2为本公开根据一示例性实施例示出的处理器各功能模块组成示意图；图3为本公开根据一示例性实施例示出的水道流量流速测量设计逻辑示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种水道流速流量测量方法的流程示意图；图5为本专利技术实施例提供的另一种水道流速流量测量方法的流程示意图；图6为本专利技术实施例提供的水道流速流量测量装置的一种具体实施方式结构图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。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。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。在介绍了本专利技术实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。首先参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种水道流速流量测量系统在一种具体实施方式下的结构示意图，本专利技术实施例可包括以下内容：水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水道流速流量测量系统，其特征在于，包括无人机、雷达测速仪及处理器；所述雷达测速仪搭载在所述无人机上，所述无人机与所述处理器相连；所述雷达测速仪用于在所述无人机飞行过程中测量待测水道各测点的流速，并通过所述无人机将测量数据发送至所述处理器；所述处理器用于根据各测点的位置信息、测量时长和预设飞行高度生成无人机飞行航线，实时监控并控制所述无人机的飞行行为；还用于根据所述测量数据、所述待测水道的横断面信息及水位数据信息、各预设测流参数值、各测点的位置信息计算得到所述待测水道的流量。

【技术特征摘要】
1.一种水道流速流量测量系统，其特征在于，包括无人机、雷达测速仪及处理器；所述雷达测速仪搭载在所述无人机上，所述无人机与所述处理器相连；所述雷达测速仪用于在所述无人机飞行过程中测量待测水道各测点的流速，并通过所述无人机将测量数据发送至所述处理器；所述处理器用于根据各测点的位置信息、测量时长和预设飞行高度生成无人机飞行航线，实时监控并控制所述无人机的飞行行为；还用于根据所述测量数据、所述待测水道的横断面信息及水位数据信息、各预设测流参数值、各测点的位置信息计算得到所述待测水道的流量。2.根据权利要求1所述的水道流速流量测量系统，其特征在于，所述无人机上还搭载变焦摄像云台，所述变焦摄像云台将采集的数据发送至所述处理器，以用于展示所述待测水道周边环境。3.根据权利要求2所述的水道流速流量测量系统，其特征在于，所述无人机与所述处理器间的通信协议为mavLink协议；所述无人机与所述雷达测速仪间的通信协议为mavLink协议。4.一种水道流速流量测量方法，其特征在于，包括：获取测流前预设定信息，所述测流前预设定信息包括待测水道的横断面信息、水位数据信息及测流参数值、各测点的位置信息及测量时长和飞行高度信息；根据各测点的位置信息、测量时长和飞行高度生成无人机飞行航线，并将所述无人机飞行航线发送至无人机；根据雷达测速仪的测量数据和所述测流前预设定信息计算得到所述待测水道的流量。5.根据权利要求4所述的水道流速流量测量方法，其特征在于，所述根据雷达测速仪的测量数据和所述测流前预设定信息计算得到所述待测水道的流量包括：根据所述待测水道的横断面信息及水位数据信息生成水道断面图；根据各测流参数值及各测点的位置信息计算所述待测水道每个小断面的面积；根据每个小断面的面积、所述水道断面图与所述测量数据计算所述待测水道的水面宽、断面面积、平均水深...

【专利技术属性】
技术研发人员：王揽月，
申请(专利权)人：北京瞭望者科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11