CN106200676A - 一种基于无人机的监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于无人机的监测系统。本发明涉及水利检测技术领域，包括无人机、控制中心和搭载在无人机上的取像装置，取像装置把采集到的数据信息发送给控制中心，所述无人机设有通信装置、数据存储装置、检测装置、降落伞和弹出装置，其中取像装置和检测装置的数据存储到数据存储装置中，数据存储装置固定连接通信装置并经通信装置与控制中心通信；检测装置控制弹出装置弹出，弹出装置的弹出端探出无人机表面，所述数据存储装置和通信装置藏于弹出装置的弹出端内，数据存储装置上绑有降落伞；当检测装置检测到无人机失控时，弹出装置弹出数据存储装置和通信装置。与现有技术相比，本发明确保数据安全输送，提高数据传输率。
Description
技术领域
本发明涉及水利检测技术领域，特别涉及一种基于无人机的监测系统。
背景技术
对于水利工程区域的监测，以往一般通过两种方式进行作业，一种是人工进行实地测量，这种方式强度高、效率低、覆盖率低；另一种是定点安置监测点，并在水利工程检测区域附近设置控制点，然后用高精度测量仪器定期或不定期的对水利工程检测区域进行监测，这种测量得到的监测数据只能体现分散监测点的状态，很少能做到对区域整体的稳定性分析，不能够详尽的反映整个水利工程区域的状态。最近，无人机开始应用于监测领域，但其很少应用于在水利工程区域的监测方面，其原因在于，将无人机应用于在水利工程区域的监测时存在很大的不足之处，水利工程区域的监测需要面对复杂的环境，尤其是在极端天气情况下进行监测时，无人机受天气影响十分容易坠毁，从而无法把水利工程区域的实时监测数据发送出去。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种基于无人机的监测系统，以降低无人机的坠毁率，提高数据传输率。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种基于无人机的监测系统，包括无人机、控制中心和搭载在无人机上的取像装置，无人机按控制中心预设的路径飞行，其特征在于：所述无人机设有通信装置、数据存储装置、定位装置、降落伞和弹出装置，其中取像装置和定位装置的数据存储到数据存储装置中，数据存储装置固定连接通信装置并经通信装置与控制中心通信；定位装置控制弹出装置弹出，弹出装置的弹出端探出无人机表面，所述数据存储装置和通信装置藏于弹出装置的弹出端内，数据存储装置上绑有降落伞；当定位装置检测到无人机不按预设的路径飞行时，弹出装置弹出数据存储装置和通信装置。
其中，所述检测装置设有方向传感器和数据处理器，方向传感器实时检测无人机的飞行方向并将数据传输给数据处理器，数据处理器接受数据并计算无人机的飞行方向变化率，当飞行方向变化率超过预设阀值时，判定无人机是否失控。
其中，所述弹出装置包括继电器和电磁锁，所述数据处理器的输出端连接继电器的输入端，继电器的输出端连接电磁锁的输入端。
其中，所述电磁锁由电磁线圈和铁片构成，铁片的一端插入无人机本体，铁片的另一端悬置于电场线圈上方。
其中，所述无人机还设有用于定位的GPS传感器、用于测量飞行高度的高度传感器，GPS传感器和高度传感器将无人机的飞行位置和飞行高度实时发送给所述控制中心。
其中，所述控制中心包括通信装置、处理装置和存储装置，通信装置接受来自所述取像装置的数据信息并传输给处理装置进行三维建模，将新建的三维模型与此前建立的三维模型比较，判断监测区域有无异常情况。
其中，所述控制中心还设有可擦写的存储装置，处理装置将三维模型存放到存储装置。
其中，所述取像装置设有至少两个的镜头。
其中，所述无人机表面设有防水涂层。
其中，所述无人机为四旋翼无人机。
本发明的一种基于无人机的监测系统，使用无人机搭载取像装置来进行影像采集工作，并将采集数据以无线传输方式发送到控制中心，控制中心接受数据后进行分析处理。在无人机巡检水利工程区域的过程中，实时检测无人机的状态，当无人机失控时弹出装置弹出数据存储装置和通信装置，数据存储装置和通信装置上绑有降落伞，从而使数据存储装置和通信装置在降落过程中将采集到的数据可以传送给控制中心。与现有技术相比，本发明确保数据安全输送，提高数据传输率。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
水利工程区域的监测人员为了监测整个水利工程区域的水位高度、湖泊面积、水闸开闭或堵塞情况、堤坝稳固程度等状态，构建了本实施例中的一种基于无人机的监测系统，该系统包括外表面涂有防水涂层四旋翼无人机、控制中心和搭载在无人机上的取像装置，取像装置把采集到的数据信息发送给控制中心，控制中心根据数据建立水利工程区域的原始三维模型，对水利工程区域的状态进行监控。
在水利工程区域的日常监测管理中，监测人员在无人机上装载普通的数码相机作为取像装置，这里没有采用专门的测量型相机，是因为数码相机采集到的影像能直接发送给控制中心，减少了对专业设备的依赖，极大的加快了数据处理速度和效率，而且现在普通的数码相机的成像质量也足以满足建模需求。监测人员通过控制中心控制无人机的行进路线，使用五镜头相机系统，中间一台获取垂直影像，另外四台分别从前后左右四个方向，以40°到60°之间的角度进行倾斜摄影，获取侧视影像，从而采集水利工程区域的二维倾斜摄影影像，并记录下采集该影像时的水文、气象等影像采集条件。无人机上还设有用于定位的GPS传感器、用于测量飞行高度的高度传感器，GPS传感器采集无人机的飞行位置，高度传感器测量无人机的飞行高度，GPS传感器和高度传感器将采集到的信息发送给所述控制中心。使用无人机搭载取像装置来进行采集工作，可以实现对水利工程区域的全面监测。
无人机上还设有通信装置、数据存储装置、检测装置、弹出装置和藏于弹出装置中的降落伞，其中取像装置和定位装置的数据存储到数据存储装置中，数据存储装置固定连接通信装置并经通信装置与控制中心通信，定位装置控制弹出装置弹出，弹出装置的弹出端探出无人机表面，所述数据存储装置和通信装置藏于弹出装置的弹出端内，数据存储装置上绑有降落伞。检测装置上设有用于检测无人机的飞行方向的方向传感器和数据处理器，方向传感器的输出端连接数据处理器的输入端，数据处理器与数据存储装置电连接。所述弹出装置由顶部带有电磁开关的盒体组成，该电磁开关包括继电器和电磁锁，数据处理器的输出端连接继电器的输入端，继电器的输出端连接电磁锁的输入端。电磁锁由电场线圈和铁片构成，铁片的一端固定安装在无人机本体上，铁片的另一端悬置于电场线圈上方。当给电场线圈通电时，由于电生磁原理使得电场线圈有磁性，从而吸合铁片，电磁锁锁紧。当电场线圈断电时，电场线圈失去磁性，铁片弹开，电磁锁打开。
工作时，数据存储装置实时将取像装置采集的影像经通信装置发送给控制中心，同时检测装置的方向传感器实时检测无人机的飞行方向，并将飞行方向数据传输给数据处理器，数据处理器分析接受到的数据，计数在3秒内无人机的飞行方向的变化次数，将变化次数除以3秒从而得到无人机的飞行方向变化率，然后飞行方向变化率与预设的阀值进行比较（本实施例的阀值设置为1.6），如果飞行方向变化率大于预设的阀值，则判定无人机失控。此时数据处理器发出高电平使继电器断电，致使电场线圈断电，电磁锁打开，弹出藏于弹出装置中的数据存储装置和通信装置。被弹出数据存储装置和通信装置绑有降落伞，在下降过程中，降落伞在风力作用下撑开，从而大大延长数据存储装置和通信装置的下降时间，数据存储装置利用这段时间将影像数据经通信装置发送给控制中心，同时发送的还有无人机弹出时的飞行位置和飞行高度。
控制中心通过通信装置接收无人机采集到的水利工程区域的二维倾斜摄影影像，并传输给处理装置，处理装置根据影像构建水利工程区域三维模型，并且根据该影像采集条件标记三维模型类别，把该标记有三维模型类别的水利工程区域三维模型存储在存储装置中，其中存储装置为可擦写存储器。控制中心对当前获取的工程区域三维模型数据和模型数据库内存储的同类别水利工程区域三维模型数据进行比较，根据比较的偏差量来确定水利工程区域的当前状态。控制中心通过地理信息系统空间分析技术比较这些三维模型的偏差量，具体地，把这些三维模型的显示图层分层叠置, 采用多边形叠置分析等几何分析方法检测其边缘信息的偏差量。若当前获取的工程区域三维模型数据与模型数据库内同类别水利工程区域三维模型数据的整体偏差量超出安全值或者部分数据的偏差量达到异常值，就说明水利工程区域内有异常情况。若识别到水利工程区域内有异常情况，控制中心就把该异常情况告知监测人员。监测人员对水利工程区域的异常情况及其原因进行确认，然后采取对应的处理措施。当控制中心接收到无人机发出的弹出信号时，根据无人机弹出时的高度和飞行位置，重新发射新的无人机前往坠机地点继续监测。
本发明的一种基于无人机的监测系统，使用无人机搭载取像装置来进行影像采集工作，并将采集数据以无线传输方式发送到控制中心，控制中心接受数据后进行分析处理。在无人机巡检水利工程区域的过程中，实时检测无人机的状态，当无人机失控时弹出装置弹出数据存储装置和通信装置，数据存储装置和通信装置上绑有降落伞，从而使数据存储装置和通信装置在降落过程中将采集到的数据可以传送给控制中心。与现有技术相比，本发明确保数据安全输送，提高数据传输率。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种基于无人机的监测系统，包括无人机、控制中心和搭载在无人机上的取像装置，取像装置把采集到的数据信息发送给控制中心，其特征在于：所述无人机设有通信装置、数据存储装置、检测装置、降落伞和弹出装置，其中取像装置和检测装置的数据存储到数据存储装置中，数据存储装置固定连接通信装置并经通信装置与控制中心通信；检测装置控制弹出装置弹出，弹出装置的弹出端探出无人机表面，所述数据存储装置和通信装置藏于弹出装置的弹出端内，数据存储装置上绑有降落伞；当检测装置检测到无人机失控时，弹出装置弹出数据存储装置和通信装置。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的监测系统，其特征在于：所述检测装置设有方向传感器和数据处理器，方向传感器实时检测无人机的飞行方向并将数据传输给数据处理器，数据处理器接受数据并计算无人机的飞行方向变化率，当飞行方向变化率超过预设阀值时，判定无人机失控。
3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的监测系统，其特征在于：所述弹出装置包括继电器和电磁锁，所述数据处理器的输出端连接继电器的输入端，继电器的输出端连接电磁锁的输入端。
4.根据权利要求3所述的一种基于无人机的监测系统，其特征在于：所述电磁锁由电磁线圈和铁片构成，铁片的一端插入无人机本体，铁片的另一端悬置于电场线圈上方。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的监测系统，其特征在于：所述无人机还设有用于定位的GPS传感器、用于测量飞行高度的高度传感器，GPS传感器和高度传感器将无人机的飞行位置和飞行高度实时发送给所述控制中心。
6.根据权利要求1所述的一种基于无人机的监测系统，其特征在于：所述控制中心包括通信装置、处理装置和存储装置，通信装置接受来自所述取像装置的数据信息并传输给处理装置进行三维建模，将新建的三维模型与此前建立的三维模型比较，从而判断监测区域有无异常情况。
7.根据权利要求6所述的一种基于无人机的监测系统，其特征在于：所述控制中心还设有可擦写的存储装置，处理装置将三维模型存放到存储装置。
8.根据权利要求1所述的一种基于无人机的监测系统，其特征在于：所述取像装置设有至少两个的镜头。
9.根据权利要求1所述的一种基于无人机的监测系统，其特征在于：所述无人机表面设有防水涂层。
10.根据权利要求1所述的一种基于无人机的监测系统，其特征在于：所述无人机为四旋翼无人机。
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