一种基于水力续航式无线自组网水文监控无人机制造技术

本发实用新型专利技术公开了一种基于水力续航式无线自组网水文监控无人机。机身内固装有桁架，所述桁架上固装有绞盘电机和转向电机，所述绞盘电机通过缆绳与蓄电池连接，所述转向电机的转子上固装有旋翼结构，在机身内的桁架上方固装有封闭隔层，所述封闭隔层上安装有电路总成，在机身的顶部安装有天线，在机身前方安装有图像采集模块。本实用新型专利技术结构简单，能够在无通信覆盖的区域中通过多跳路由方式自组网络持续监控指定地点水文数据；通过水力充电，提高自供给续航能力，满足于在自然灾害、战争等通信受阻的条件下，对指定区域水文持续监测的需求。测的需求。测的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水力续航式无线自组网水文监控无人机


[0001]本技术创造属于水文信息采集传输领域，尤其涉及一种基于水力续航式无线自组网水文监控无人机。

技术介绍

[0002]水雨情数据采集是水文水资源的基础。水文测站作为水雨情要素观测的基础单元，是收集水文资料的基本场所，在整个水利系统中起着至关重要的作用。随着水文事业改革的不断深入和水文现代化进程的不断加快，水文测站也向着巡测、遥测、无人值守等现代化水文方向转化。但目前水文测站仍以单一的水文监测功能为主，缺乏对水文要素进一步的分析处理能力，水文预报和水文水利计算等工作还需先将数据传输至终端进行计算，无法在测站点根据所测的水雨情信息及时提供灾情预警和决策方案。目前常用的水文自动测报系统多为信息的单向传递，从测站收集信息并发送至终端进行水情预报，无法保证收集水情信息的准确度，也无法根据计算或预报的结果对遥测站进行反馈控制，比如根据降雨状况自动化增加测量频次等。此外，虽然当前的测站各种水文要素都已有自动化监测设备，但仍需要人工定期进行值守，进行仪器的定期维护和检查，尤其在汛期暴雨增多，需要临时加测时，还需要人工前往站点进行补测，或者在汛期一直安排人员驻守在水文站，不仅耗费人力，还存在极大的安全隐患。目前智能机器人监测设备替代人工、进行日常巡检等工作已成为可能，当前的集成式水文智能机器人能够在一定程度上替代基层测站人员完成水文要素自动化监测和汛期补测工作，大大降低汛期水文人员的工作量。但是，目前的水文智能机器人无法投放在条件受限区域，特别是在遭受自然灾害或战乱等情况后，人类无法进入的区域；在没有网络信号覆盖区域，或者信息传递条件恶劣的情况下，现有技术存在无法有效及时收发信息，这将直接影响到消息的及时性、监控布局的策略性以及对突发情况的应对能力；在上述环境中，现有机器人的电池容量直接制约了其续航能力及工作的持续性。

技术实现思路

[0003]本技术创造的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提出一种基于水力续航式无线自组网水文监控无人机。本技术结构简单，本技术创造结构新颖、合理、简单，能够在无通信覆盖的区域中通过多跳路由方式自组网络持续监控指定地点水文数据；并通过水力充电，提高自供给续航能力。满足于在自然灾害、战争等通信受阻的条件下，对指定区域水文持续监测的需求。
[0004]本技术创造的技术方案是这样实现的：一种基于水力续航式无线自组网水文监控无人机的机身内固装有桁架，所述桁架上固装有绞盘电机和转向电机，所述绞盘电机通过缆绳与蓄电池连接，所述转向电机的转子上固装有旋翼结构，在机身内的桁架上方固装有封闭隔层，所述封闭隔层上安装有电路总成，在机身的顶部安装有天线，在机身前方安装有图像采集模块。旋翼结构的旋翼框架上固装有旋翼电机，旋翼电机的转子上安装有旋翼，在所述旋翼框架上固装有网罩，在旋翼框架下方安装有超声波水位传感器、多普勒流速
13。电路总成9由芯片控制单元19、储存器24、A/D转换16、无线数据传输模块18组成、电池充放电管理模块20、电机驱动模块25 和飞控模块17组成；所述无线数据传输模块18、电池充放电管理模块20、电机驱动模块25分别与芯片控制单元19连接，所述芯片控制单元19通过A/D转换16与多普勒流速仪23、防地雷达4、超声波水位传感器22、图像采集模块21和飞控模块17连接，所述芯片控制单元19通过电机驱动模块25与转向电机11、旋翼电机7和绞盘电机13。
[0015]在作业使用时，由一种基于水力续航式无线自组网水文监控无人机组成的集群通过每台无人机上的无线数据传输模块18组成一个无中心、多跳、自组织的网络，每台无人机作为一个一个移动终端，不仅能够移动而且兼有路由器和主机两种功能，仅需保证一个终端在现有网络基础设施的覆盖范围内或在上位机的网络覆盖范围内，其他终端可快速展开自适组网。当达到指定区域后，部分所述无人机作为路由器，部分所述无人机降低飞行高度作为数据采集终端，其中，作为数据采集终端无人机的芯片控制单元19通过A/D转换16控制防地雷达4和飞控模块17工作，安全降低到工作高度，芯片控制单元19通过A/D转换16开启超声波水位传感器22和多普勒流速仪23，超声波水位传感器22、多普勒流速仪23和图像采集模块21得到的数据通过芯片控制单元19处理后，存储在存储器24 中，同时，通过无线数据传输模块18发射，由作为路由器的无人机其无线数据传输模块18接收到数据后，经过芯片控制单元19处理，再由无线数据传输模块18将数据通过自组网络向具有上位拓扑关系的无人机传输，并最终传达到上位机。在工作中，所述一种基于水力续航式无线自组网水文监控无人机的电池充放电管理模块20 监控蓄电池14的电量，当蓄电池14的电量低于预设阈值时，芯片控制单元19通过A/D转换控制防地雷达4和飞控模块17相互配合，使得所述无人机稳步降落在水面，此时，芯片控制单元19通过电机驱动模块25控制绞盘电机13工作，绞盘电机13通过放长缆绳15 将蓄电池14逐步沉入水底，通过搓板式地锚5锚固后，芯片控制单元19通过电机驱动模块25逐渐关停旋翼电机7，同时驱动转向电机11工作，直到使得旋翼结构2与机身1相垂直，此时，旋翼结构 2位于水面下，在水流的冲击下旋翼开始带动旋翼电机7转动，旋翼电机7将水力转换为电能，并经过电池充放电管理模块20的控制下通过缆绳15中的电缆向蓄电池14充电。当电池充放电管理模块20监控蓄电池14的电量达到可工作阈值时，芯片控制单元19通过电机驱动模块25驱动转向电机11工作，直到使得旋翼结构2与机身1回归原位，此时，旋翼电机7与绞盘电机13相互配合，收起搓板式地锚5并起飞到工作高度，继续水文信息监控。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水力续航式无线自组网水文监控无人机，其特征在于：机身(1)内固装有桁架(12)，所述桁架(12)上固装有绞盘电机(13)和转向电机(11)，所述绞盘电机(13)通过缆绳(15)与蓄电池(14)连接，所述转向电机(11)的转子上固装有旋翼结构(2)，在机身(1)内的桁架(12)上方固装有封闭隔层(8)，所述封闭隔层(8)上安装有电路总成(9)，在机身(1)的顶部安装有天线(3)，在机身(1)前方安装有图像采集模块(21)。2.根据权利要求1所述的一种基于水力续航式无线自组网水文监控无人机，其特征在于：旋翼结构(2)的旋翼框架(6)上固装有旋翼电机(7)，旋翼电机(7)的转子上安装有旋翼，在所述旋翼框架(6)上固装有网罩(10)，在旋翼框架(6)下方安装有超声波水位传感器(22)、多普勒流速仪(23)和防地雷达(4)。3.根据权利要求1所述的一种基于水力续航式无线自组网水文监控无人机，其特征在于：蓄电池(14)由保护结构包装，所述蓄电池(14)的保护结构下方固装有搓板式...

【专利技术属性】
技术研发人员：于柳，郑文涛，高钟勇，尤海鸣，
申请(专利权)人：骆马湖水利管理局沭阳河道管理局，
类型：新型
国别省市：