一种水面面源污染监测无人机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种水面面源污染监测无人机，属于无人机控制技术领域。所述的水面面源污染监测无人机包括主控模块、障碍物检测模块、污染监测模块、动力模块、姿态检测模块、电源模块；所述的障碍物检测模块包括超声波传感器、障碍物处理模块，超声波传感器与障碍物处理模块的信号输入端连接，障碍物处理模块的信号输出端与主控模块连接；本实用新型专利技术采用无人机沿固定航线自动飞行，对沿途的水面进行摄像并及时传输给地面接收站，工作人员在地面接收站内便能查看到整个水面的污染状况，减轻工作人员劳动强度，无人机飞行过程中能自动检测障碍物，并智能绕行，对地形比较复杂的水面也能轻松完成拍摄任务。

【技术实现步骤摘要】
一种水面面源污染监测无人机
本技术属于无人机控制
，具体的说，涉及一种水面面源污染监测无人机。
技术介绍
水是维系生命与健康的基本需求，地球虽然有71%的面积为水所覆盖，但是淡水资源却极其有限。在全部水资源中，97.47%是无法饮用的咸水。在余下的2.53%的淡水中，有87%是人类难以利用的两极冰盖、高山冰川和永冻地带的冰雪。人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26%，而且分布不均。我国是一个干旱缺水严重的国家。人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。为了保护现有的水资源，做好水面面源污染监控刻不容缓。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提出了一种水面面源污染监测无人机。本技术采用无人机沿固定航线自动飞行，对沿途的水面进行摄像并及时传输给地面接收站，工作人员在地面接收站内便能查看到整个水面的污染状况，减轻工作人员劳动强度，无人机飞行过程中能自动检测障碍物，并智能绕行，对地形比较复杂的水面也能轻松完成拍摄任务。为达到上述目的，本技术是按如下技术方案实施的：所述的水面面源污染监测无人机包括主控模块、障碍物检测模块、污染监测模块、动力模块、姿态检测模块、电源模块；所述的障碍物检测模块包括超声波传感器、障碍物处理模块，超声波传感器与障碍物处理模块的信号输入端连接，障碍物处理模块的信号输出端与主控模块连接；所述的污染监测模块包括摄像头、数据传输模块、数据处理模块，摄像头与数据处理模块的信号输入端连接，数据处理模块的信号输出端与数据传输模块的信号输入端连接，数据传输模块与地面接收站通过无线网络进行数据传输；所述的姿态检测模块包括GPS模块、磁力计模块、气压计模块、陀螺仪；所述的GPS模块、磁力计模块、气压计模块、陀螺仪分别与主控模块连接；所述的主控模块的信号输出端与动力模块连接，电源模块与各个模块的电源端连接。优选的，所述的动力模块包括电机、螺旋桨、电子调速装置，所述的螺旋桨安装在电机转轴上，电机与电子调速装置的电源输出端连接，电子调速装置信号输入端与主控模块信号输出端连接。优选的，所述的数据传输模块采用4G无线通信网络。优选的，所述的摄像头采用多光谱成像仪。本技术的有益效果：本技术采用无人机沿固定航线自动飞行，对沿途的水面进行摄像并及时传输给地面接收站，工作人员在地面接收站内便能查看到整个水面的污染状况，减轻工作人员劳动强度，无人机飞行过程中能自动检测障碍物，并智能绕行，对地形比较复杂的水面也能轻松完成拍摄任务。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本技术控制框图；图2是本技术Mega2560主控芯片最小系统图；图3是本技术姿态检测模块的组成框图；图4是本技术障碍物检测模块的组成框图；图5是本技术污染监测模块的组成框图；图1-5中,1-主控模块、2-障碍物检测模块、3-污染监测模块、4-动力模块、5-姿态检测模块、6-电源模块、7-超声波传感器、8-障碍物处理模块、9-摄像头、10-数据传输模块、11-数据处理模块、12-GPS模块、13-磁力计模块、14-气压计模块、15-陀螺仪、16-电机、17-螺旋桨、18-电子调速装置。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本技术的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。由图1-5所示，水面面源污染监测无人机采用四旋翼无人机，无人机的控制系统及其他模块大部分隐藏于无人机机身内部。所述的水面面源污染监测无人机包括主控模块1、障碍物检测模块2、污染监测模块3、动力模块4、姿态检测模块5、电源模块6；所述的主控模块1采用Mega2560主控芯片，主控模块1内含有一套完整的控制程序作为整个无人机控制系统的控制中心，控制整个无人机在设定航线上飞行；障碍物检测模块2用于检测无人机前进方向上是否存在障碍物，存在障碍物时，规划出绕行航线；污染检测模块用于拍摄检测水面上的清晰录像，并传输地面接收站；动力模块4用于为无人机飞行提供动力；姿态检测模块5用于检测无人机实时位置及前进方向。所述的障碍物检测模块2包括超声波传感器7、障碍物处理模块8，超声波传感器7与障碍物处理模块8的信号输入端连接，障碍物处理模块8的信号输出端与主控模块1连接；超声波传感器7选用NU200F18TR-1MD，无人机在天空中飞行时，超声波传感器7检测无人机的飞行方向上是否存在障碍物，并将信号传输给障碍物处理模块8，障碍物处理模块8将输入信号分析处理，判断出无人机需要绕行的方向并规划出回归原定航线的飞行路线，然后将信号传输给Mega2560主控芯片，Mega2560主控芯片根据输入信号控制无人机飞行。所述的污染监测模块3包括摄像头9、数据传输模块10、数据处理模块11，摄像头9与数据处理模块11的信号输入端连接，数据处理模块11的信号输出端与数据传输模块10的信号输入端连接，数据传输模块10与地面接收站通过无线网络进行数据传输；无人机在规定的航向上飞行，摄像头9不断的对沿途水面进行录像，并将录像传输给数据处理模块11，数据处理模块11将摄像转化成数字信号后传输给数据传输模块10，数据传输模块10通过无线通信网络传输给地面接收站，地面接收站通过分析处理输入信号，查看录像视频，观看水面污染情况。所述的数据传输模块10采用4G无线通信网络，信号传输快速。所述的摄像头9采用多光谱成像仪了，便于工作人员根据录像中的光谱变化，判断出水面上的污染程度及污染物的种类及污染程度。所述的姿态检测模块5包括GPS模块12、磁力计模块13、气压计模块14、陀螺仪15；所述的GPS模块12、磁力计模块13、气压计模块14、陀螺仪15分别与主控模块1连接；GPS模块用于接受卫星的GPS坐标信号，并把当前的无人机GPS坐标传送给Mega2560主控芯片，主控芯片通过单位时间内接收到的GPS空间坐标信息位移变化，得出无人机的飞行速度；磁力计模块13用于无人机的罗盘来检测地球磁场方向，保证无人机的航行方向正确；气压计模块14采集空气中的温度与气压等数据，把采集的数据传到数模转换器当中然后进行A/D转换，把测量到的最初温度与气压值由模拟信号转换为数字信号传输给主控模块1，经主控模块1处理后由温度与气压值变化就能够得到对应的海拔高度值，从而实现无人机的飞行高度监控；陀螺仪15用于稳定无人机飞行稳定。所述的主控模块1的信号输出端与动力模块4连接，电源模块6与各个模块的电源端连接，动力模块4用于提供无人机的飞行动力，电源模块6采用航模锂电池，为无人机提供电源。所述的动力模块4包括电机16、螺旋桨17、电子调速装置18，所述的螺旋桨17安装在电机16转轴上，电机16与电子调速装置18的电源输出端连接，电子调速装置18信号输入端与主控模块1信号输出端连接，电机16转动，带动螺旋桨17转动，带动无人机上升，通过电子调速装置18调节电机16的转速，使无人机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水面面源污染监测无人机,其特征在于：所述的水面面源污染监测无人机包括主控模块（1）、障碍物检测模块（2）、污染监测模块（3）、动力模块（4）、姿态检测模块（5）、电源模块（6）；所述的障碍物检测模块（2）包括超声波传感器（7）、障碍物处理模块（8），超声波传感器（7）与障碍物处理模块（8）的信号输入端连接，障碍物处理模块（8）的信号输出端与主控模块（1）连接；所述的污染监测模块（3）包括摄像头（9）、数据传输模块（10）、数据处理模块（11），摄像头（9）与数据处理模块（11）的信号输入端连接，数据处理模块（11）的信号输出端与数据传输模块（10）的信号输入端连接，数据传输模块（10）与地面接收站通过无线网络进行数据传输；所述的姿态检测模块（5）包括GPS模块（12）、磁力计模块（13）、气压计模块（14）、陀螺仪（15）；所述的GPS模块（12）、磁力计模块（13）、气压计模块（14）、陀螺仪（15）分别与主控模块（1）连接；所述的主控模块（1）的信号输出端与动力模块（4）连接，电源模块（6）与各个模块的电源端连接。

【技术特征摘要】
1.一种水面面源污染监测无人机,其特征在于：所述的水面面源污染监测无人机包括主控模块（1）、障碍物检测模块（2）、污染监测模块（3）、动力模块（4）、姿态检测模块（5）、电源模块（6）；所述的障碍物检测模块（2）包括超声波传感器（7）、障碍物处理模块（8），超声波传感器（7）与障碍物处理模块（8）的信号输入端连接，障碍物处理模块（8）的信号输出端与主控模块（1）连接；所述的污染监测模块（3）包括摄像头（9）、数据传输模块（10）、数据处理模块（11），摄像头（9）与数据处理模块（11）的信号输入端连接，数据处理模块（11）的信号输出端与数据传输模块（10）的信号输入端连接，数据传输模块（10）与地面接收站通过无线网络进行数据传输；所述的姿态检测模块（5）包括GPS模块（12）、磁力计模块（13）、气压计模块（14）、...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘楠，钱俊兵，赖庆辉，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南,53