一种基于无人机载体水面测流系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无人机载体水面测流系统，其特征在于：包括无人机载体和测流系统，所述无人机载体包括无人机飞行平台、无人机飞控系统、无人机无线通信系统、无人机增稳摄像系统和无人机地面控制台，所述测流系统包括多普勒测流雷达、水位计、数据中转电台和地面电台，所述无人机飞控系统有线连接于数据中转电台，所述数据中转电台无线连接于地面电台。本发明专利技术具有如下优点：能够快速有效的对河面水流流速，河面水流流量，河面水位涨幅高度，进行精准探测，达到快速响应，灵活便携，高效产出测流数据的效果，做到提前预警排查水灾害险情，降低人工测量风险，提高测量效率等优点。

A Flow Measurement System Based on Unmanned Aerial Vehicle Carrier

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机载体水面测流系统
本专利技术涉及河道水面测流
，具体是指一种基于无人机载体水面测流系统。
技术介绍
我国是一个自然灾害类型多，发生频率高的国家。随着经济发展和人口增长而引起的生态环境恶化，加剧了水灾害的发生频率和波及范围，近些年水灾害的频繁发生，致使国家财产和人民生命财产受到重大损失，提高水灾害的防治与监控、水资源合理分配与保护问题显得尤为重要。在水利防汛，预警山洪泥石流与河道流域洪水监测时，需要快速对河面水流流速、河面水流流量、河面水位涨幅高度等数据信息进行有效监控。传统的测流手段和设备，已经不能满足水利防汛，信息现代化发展以及应急监测需求。当河道发生洪流灾害时，传统监测设备，如：缆道铅鱼，旋桨测流仪，均无法下水作业。传统监测设备，存在测量距离短，受漂浮物影响大，便携性差，智能化程度偏低等情况，无法做到快速准确的对河道水面水情信息进行定点监控与应急探测。在河道洪水高发时，人员与设备在水流湍急区监测，也存在较大风险，易被湍急的洪水冲走，造成人员与设备的重大损失。现有的测流设备通常又多为有线测量设备，无法做到远距离监测。在洪涝灾害发生时，无法有效快速的进入到河流危险区域或水流湍急区域，对河面水情信息进行精准探测，无法做到快速响应，应急监测，高效产出测流数据的效果。目前水利行业，对河面水流的监测方式，主要以定点探测与不定点巡测为主。定点探测的方式，是将探测设备固定在河面特定位置进行测量，探测方式具有比较大的局限性与空间限制性；不定点巡测的方式，是在岸边或桥梁上移动测量，对于河面较宽、流域面积大、水流湍急区，很难做到对河面水流信息进行精确探测。特别是在洪涝灾害发生时，人员与设备均无法进入到危险区域，探测难度极大，导致目前尚没有合适的测流设备，能够做到在湍急河道中，便携高效准确的采集河面水流流速与河面水位涨幅等数据信息。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服以上技术问题，提供一种便携性强，探测能力远，智能化程度高，抗干扰能力强，不受河面漂浮物影响，可以搭载于无人机等移动平台上，高效产出测流数据的一种基于无人机载体水面测流系统。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为一种基于无人机载体水面测流系统，其特征在于：包括无人机载体和测流系统，所述无人机载体包括无人机飞行平台、无人机飞控系统、无人机无线通信系统、无人机增稳摄像系统和无人机地面控制台；所述测流系统包括多普勒测流雷达、水位计、数据中转电台和地面电台；所述多普勒测流雷达、水位计有线连接于数据中转电台；所述数据中转电台无线连接于地面电台；所述多普勒测流雷达、水位计和数据中转电台均搭载在无人机飞行平台上；所述无人机飞控系统有线连接于数据中转电台；所述无人机飞控系统和无人机无线通信系统，通过无线通信方式连接于无人机地面控制台；所述无人机地面控制台上安装有水文上位机软件。优选的，所述无人机无线通信系统支持300-900MHz、2G、3G、4G、5G无线传输技术，支持TCP、UDP、RTSP协议，支持将设备串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据。优选的，所述多普勒测流雷达包括平面微带阵列天线、多普勒测流雷达模块、硬件电路、单片机、稳压模块、RS485/RS232通信接口、航空插头接口、增稳云台；所述多普勒测流雷达的雷达波段采用K波段，微波频率为24GHz，带有RS485/RS232数据通讯输出接口，支持Modbus协议和SDI-12通讯协议。优选的，所述水位计包括平面微带阵列天线、水位计模块、硬件电路、单片机、稳压模块、RS485/RS232通信接口、航空插头接口、增稳云台，所述水位计采用FMCW测距方式，信号频率为24.005GHz-24.245GHz，带有RS485/RS232数据通讯输出接口，支持Modbus协议和SDI-12通讯协议。优选的，所述数据中转电台包括电源模块、电源开关、电源管理系统、电量与信号显示系统、飞控数据接口、USB数据接口、应急电源接口、电源充电接口、无线通信模块天线接口、航空插头接口、单片机、数据存储芯片、电压稳压模块、RS485/RS232转TTL模块、RS485/RS232收发器、无线通信模块。优选的，所述地面电台包括电源模块，电源开关，电源管理系统，稳压模块，电量与信号显示系统、单片机、数据存储芯片、无线通信模块、无线通信模块天线接口、电源充电接口、TTL通信接口、PC电脑。优选的，所述水文上位机软件支持Windows、Android、Ios操作系统作为软件运行环境；所述水文上位机软件采用Windows系统时，采用.NET4.5框架作为软件的运行支持环境。优选的，所述数据中转电台和地面电台均支持425-450.5MHz、2G、3G、4G、5G无线传输技术，支持将设备串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据。优选的，所述无线通信模块，采用425-450.5MHz频段传输时，全双工特性(TOD)，TTL电平输出数据信息，数据传输波特率为1200bps，2400bps，4800bps，9600bps，19200bps，38400bps，57600bps，115200bps，默认为9600bps。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：能够快速有效的对河面水流流速，河面水流流量，河面水位涨幅高度，进行精准探测，达到快速响应，灵活便携，高效产出测量数据的效果，做到提前预警排查水灾害险情，降低人工测量风险，提高测量效率等优点，该系统也填补了国内发生洪涝灾害时，河道流量检测设备无法监测和没有应急监测洪水设备的河道监测空白，该系统能够提前把测到的河面水流数据，上报到政府防汛部门，做到提前防洪预警，减轻洪涝灾害对人民群众生命财产的损害。附图说明图1是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的工作流程图。图2是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的无人机载体系统框架图。图3是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的测流系统框架图。图4是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的多普勒测流雷达与水位计，通过RS232接口连接示意图。图5是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的多普勒测流雷达与水位计，通过RS485接口连接示意图。图6是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的多普勒测流雷达和水位计，通过数据中转电台的工作流程图。图7是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的地面电台工作流程图。图8是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的多普勒测流雷达接口电路图。图9是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的数据中转电台与地面电台的TTL转485电路图。图10是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的数据中转电台与地面电台的数据存储电路图。图11是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的数据中转电台与地面电台的USB接口电路图。图12是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的水位计接口电路图。图13是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的无线通信模块接口电路图。图14是本专利技术一种基于无人机载体水面测流系统的主处理器模块电路图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。结合附图，一种基于无人机载体水面测流系统，其特征在于：包括无人机载体和测流系统，所述无人机载体包括无人机飞行平台、无人机飞控系统、无人机无线通信系统、无人机增稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机载体水面测流系统，其特征在于：包括无人机载体和测流系统，所述无人机载体包括无人机飞行平台、无人机飞控系统、无人机无线通信系统、无人机增稳摄像系统和无人机地面控制台；所述测流系统包括多普勒测流雷达、水位计、数据中转电台和地面电台；所述多普勒测流雷达、水位计有线连接于数据中转电台；所述数据中转电台无线连接于地面电台；所述多普勒测流雷达、水位计和数据中转电台均搭载在无人机飞行平台上；所述无人机飞控系统有线连接于数据中转电台；所述无人机飞控系统和无人机无线通信系统，通过无线通信方式连接于无人机地面控制台；所述无人机地面控制台上安装有水文上位机软件。

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机载体水面测流系统，其特征在于：包括无人机载体和测流系统，所述无人机载体包括无人机飞行平台、无人机飞控系统、无人机无线通信系统、无人机增稳摄像系统和无人机地面控制台；所述测流系统包括多普勒测流雷达、水位计、数据中转电台和地面电台；所述多普勒测流雷达、水位计有线连接于数据中转电台；所述数据中转电台无线连接于地面电台；所述多普勒测流雷达、水位计和数据中转电台均搭载在无人机飞行平台上；所述无人机飞控系统有线连接于数据中转电台；所述无人机飞控系统和无人机无线通信系统，通过无线通信方式连接于无人机地面控制台；所述无人机地面控制台上安装有水文上位机软件。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机载体水面测流系统，其特征在于：所述无人机无线通信系统支持300-900MHz、2G、3G、4G、5G无线传输技术，支持TCP、UDP、RTSP协议，支持将设备串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据。3.根据权利要求1所述的一种基于无人机载体水面测流系统，其特征在于：所述多普勒测流雷达包括平面微带阵列天线、多普勒测流雷达模块、硬件电路、单片机、稳压模块、RS485/RS232通信接口、航空插头接口、增稳云台；所述多普勒测流雷达的雷达波段采用K波段，微波频率为24GHz，带有RS485/RS232数据通讯输出接口，支持Modbus协议和SDI-12通讯协议。4.根据权利要求1所述的一种基于无人机载体水面测流系统，其特征在于：所述水位计包括平面微带阵列天线、水位计模块、硬件电路、单片机、稳压模块、RS485/RS232通信接口、航空插头接口、增稳云台，所述水位计采用FMCW测距方式，信号频率为24.005GHz-24.245GHz，带有RS485/RS232数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭钧元，
申请(专利权)人：谭钧元，
类型：发明
国别省市：广西,45