CN111619813A - 一种基于无人机的河势遥感监测装置 - Google Patents

一种基于无人机的河势遥感监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无人机监测技术领域，具体公开了一种基于无人机的河势遥感监测装置；包括无人机本体，无人机本体的圆周面上设置有若干旋翼支架，若干旋翼支架的外端下表面设置有第一微型电机，第一微型电机的输出轴穿过旋翼支架外端的顶端设置有螺旋桨叶；本发明与当无人机飞在河流上方，向具体检测河流的河势时，通过遥感技术控制第三电机转动，将第一引绳下端的重力块下沉至河水中，将第二引绳下端的浮球漂浮在河水上表面，并在沿着河水的流动方向流动直至第二引绳被拉着，此时通过摄像头拍摄出第一引绳和第二引绳之间的夹角，同时读出第一引绳、第二引绳上的拉力，并计算得出河流的流速大小，其计算出的结果相比较于模拟软件得出的结果更加精准。

Description

一种基于无人机的河势遥感监测装置
技术领域
本发明涉及无人机监测技术领域，具体公开了一种基于无人机的河势遥感监测装置。
背景技术
对河道水流的平面势态进行的定期的测量， 是河道观测的重要内容之一。各类天然河道的河势特性不同，一般弯曲性河道的河势比较稳定，游荡性河道的河势不稳定。河势观测的目的就是通过观测累积资料，以分析其变化规律，进而预报河势变化，以便及时采取措施，保证防洪安全和工程效益。目前，传统的河势监测均是作业人员在将船舶开至河流中，然后进行人工监测，其不仅费时费力，成本较高，而且存在一定的风险。
随着无人机技术的的快速发展，其在对河势遥感监测上面逐渐应用起来，但是其无人机对河流河势的监测仅是通过无人机上的摄像头对河流进行拍摄，然后作业人员在终端显示屏上获取拍摄画面，从而对河流的河势达到监测作用。该无人机河势遥感监测技术存在多方面不足。其一，无人机上的摄像头固定不动，在对河流进行遥感拍摄时角度固定，需要控制无人机旋转才能拍摄多角度视频，其对无人机的操控以及无人机自身的性能要求过高；其二，该类检测仅是通过视觉画面上进行检测，无法对河流中的水流速度等进行真实检测，其通过后续模拟软件模拟出来的结果并不精准。因此，针对上述现有无人机技术在河流遥感监测上的不足，设计一种能够解决技术问题的无人机的河势遥感监测装置是一项有待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有无人机技术在河流遥感监测上的不足，设计一种能够解决技术问题的无人机的河势遥感监测装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于无人机的河势遥感监测装置，包括无人机本体，所述无人机本体的圆周面上设置有若干旋翼支架，所述若干旋翼支架的外端下表面设置有第一微型电机，所述第一微型电机的输出轴穿过旋翼支架外端的顶端设置有螺旋桨叶，所述无人机本体的下表面连接有连接环件，所述连接环件的下端连接有矩形载板，所述矩形载板上开设有圆形安装孔，所述圆形安装孔中安装有第二微型电机，所述第二微型电机的下端连接有U型架板，所述U型架板的下端两端转动设置有第一转轴，位于所述U型架板的下端中间设置有矩形框，所述矩形框的左右侧面与第一转轴相连接，所述矩形框中设置有摄像头体座，所述摄像头体座为圆柱形，且在摄像头体座的下表面设置有摄像头，所述摄像头体座的中间段两端面上均连接有第二转轴，两个所述第二转轴与矩形框前后两侧面转动连接，所述摄像头体座的上端面设置有连接杆，所述连接杆的顶端连接有转动条，所述转动条包括水平条和倾斜条，所述连接杆的顶端与倾斜条相连接，所述第二微型电机的输出轴穿过U型架板的顶端面与水平条的端部相连接；
位于所述矩形载板的下表面前后两端均连接有若干各支脚，若干个所述支脚的下端连接有水平抵杆，所述水平抵杆的一端连接有向上倾斜的斜杆，其中一个所述斜杆的端部设置有第三微型电机，所述第三微型电机输出轴穿过该斜杆的端部的内端连接有转杆，所述转杆的另一端与另一个斜杆的端部转动连接，所述转杆上设置有第一卷线轮和第二卷线轮，位于所述第一卷线轮和第二卷线轮一侧的矩形载板下表面设置有第一拉力传感器和第二拉力传感器，所述第一拉力传感器上连接有第一引绳，所述第一引绳绕过第一卷线轮的端部连接有重力块，所述所述第二拉力传感器上连接有第二引绳，所述第二引绳绕过第二卷线轮的端部连接有浮球。
作为上述方案的进一步设置，所述无人机本体的圆周面上设置的旋翼支架为六个，且每个旋翼支架绕无人机本体等扇形夹角设置。
作为上述方案的进一步设置，所述旋翼支架包括连接支杆和伸缩支杆，所述连接支杆的外端面开设有伸缩孔，所述伸缩支杆的一侧面设置有齿条面，所述无人机本体内部设置有与齿条面相啮合的收缩齿轮，所述收缩齿轮上设置有驱动电机。
作为上述方案的进一步设置，所述第一微型电机设置在伸缩支杆的外端下表面，每个所述螺旋桨叶上的叶片为两个。
作为上述方案的进一步设置，所述连接环件包括左半圆连接件和右半圆连接件，所述左半圆连接件和右半圆连接件的上端均连接有扇形连接条，所述左半圆连接件和右半圆连接件的下端与上圆形安装孔外侧矩形载板上表面相焊接，所述扇形连接条的上开设有多个通孔，所述无人机本体的下表面开设有与每个通过对应的连接螺孔，所述通孔和连接螺孔中设置有连接螺丝。
作为上述方案的进一步设置，所述支脚的下端上外张开倾斜设置。
作为上述方案的进一步设置，所述第一卷线轮和第二卷线轮的圆周面上开设有走线环槽。
作为上述方案的进一步设置，所述第一引绳和第二引绳为高强度、低质量的尼龙绳，且第二引绳的长度大于第一引绳。
作为上述方案的进一步设置，所述第一卷线轮和第二卷线轮之间的横向距离为5~10cm。
作为上述方案的进一步设置，所述重力块为重力不超过500g锥形铅块，所述浮球为直径10cm的空心球。
有益效果：
1、本发明与现有技术相比，其通过在无人机本体下方连接矩形载板，矩形载板上安装第二微型电机，在无人机飞至河流上方时，通过遥感技术控制第二微型电机转动，其第二微型电机在转动的过程中由于转动条的特殊设计，使得摄像头体座在矩形框中左右转动，而矩形框在U型架板的下端上下转动，从而使得摄像头的拍摄范围能够形成一个大的范围圈，极大增加了无人机在河流上方飞行时的拍摄角度；其整个传动结构简单，无需无人机自身转动，从而降低了无人机的操控难度以及对无人机自身的性能要求过高，降低了无人机成本。
2、本发明与现有技术相比，其通过在转杆上设置第一卷线轮和第二卷线轮，当无人机飞在河流上方，向具体检测河流的河势时，通过遥感技术控制第三电机转动，从而将绕在第一卷线轮和第二卷线轮上的第一引绳、第二引绳松卷，然后其第一引绳下端的重力块下沉至河水中，并且其第一引线接近垂直，第二引绳下端的浮球漂浮在河水上表面，并在沿着河水的流动方向流动直至第二引绳被拉着，此时通过摄像头拍摄出第一引绳和第二引绳之间的夹角，同时通过第一拉力传感器和第二拉力传感器分别读出第一引绳、第二引绳上的拉力，并根据所选物理学知识计算得出河流的流速大小，其计算出的结果相比较于模拟软件得出的结果更加精准。
3、本发明通过将无人机旋翼支架的伸缩设置，能够通过连接支杆和伸缩支杆的收缩对各个螺旋桨叶之间的距离进行调节，从而能够改变各个螺旋桨叶之间的气流方向，使得无人机在空中时更加稳定，保证在第一引绳和第二引绳的拉动下，其无人机也能够稳定悬在半空中，使得其更加有利于对河流河势的监测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的第一角度立体结构图；
图2为本发明的第二角度立体结构图；
图3为本发明中无人机的立体结构图；
图4为本发明中第二微型电机、U型架板、摄像头体座等第一立体结构图；
图5为本发明中第二微型电机、U型架板、摄像头体座等第二立体结构图；
图6为本发明中矩形载板、支脚、第一卷线轮和第二卷线轮等立体结构图；
图7为本发明中旋翼支架的立体结构图；
图8为本发明中连接环件的立体结构图。
其中，1-无人机本体，101-旋翼支架，1011-连接支杆，1012-伸缩支杆，1013-伸缩孔，1014-齿条面，102-第一微型电机，103-螺旋桨叶，2-连接环件，201-左半圆连接件，202-右半圆连接件，203-扇形连接条，204-通孔，3-矩形载板，301-圆形安装孔，4-第二微型电机，5-U型架板，501-第一转轴，6-矩形框，7-摄像头体座，701-第二转轴，702-连接杆，8-摄像头，9-转动条，901-水平条，902-倾斜条，10-支脚，11-水平抵杆，12-斜杆，13-第三微型电机，14-转杆，15-第一卷线轮，16-第二卷线轮，17-第一拉力传感器，18-第二拉力传感器，19-第一引绳，20-重力块，21-第二引绳，22-浮球。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~8，并结合实施例来对本发明的基于无人机的河势遥感监测装置进行具体说明。
实施例1
实施例1介绍了一种基于无人机的河势遥感监测装置，参考附图1、附图2和附图3，其主体结构包括无人机本体1，无人机本体1的圆周面上设置有若干旋翼支架101，具体地，本实施例无人机本体1的圆周面上设置的旋翼支架101为六个，且每个旋翼支架101绕无人机本体1等扇形夹角设置。六个旋翼支架101的外端下表面设置有第一微型电机102，第一微型电机102的输出轴穿过旋翼支架101外端的顶端设置有螺旋桨叶103。
无人机本体1的下表面连接有连接环件2，连接环件2的下端连接有矩形载板3，具体地参考附图2和附图8，其连接环件2包括左半圆连接件201和右半圆连接件202，左半圆连接件201和右半圆连接件202的上端均连接有扇形连接条203，左半圆连接件201和右半圆连接件202的下端与上圆形安装孔301外侧矩形载板3上表面相焊接，扇形连接条203的上开设有多个通孔204，无人机本体1的下表面开设有与每个通过对应的连接螺孔104，通孔204和连接螺孔104中设置有连接螺丝。
参考附图4、附图5和附图6，矩形载板3上开设有圆形安装孔301，圆形安装孔301中安装有第二微型电机4，第二微型电机4的下端连接有U型架板5，U型架板5的下端两端转动设置有第一转轴501，位于U型架板5的下端中间设置有矩形框6，矩形框6的左右侧面与第一转轴501相连接，矩形框6中设置有摄像头体座7，摄像头体座7为圆柱形，且在摄像头体座7的下表面设置有摄像头8，摄像头体座7的中间段两端面上均连接有第二转轴701，两个第二转轴701与矩形框6前后两侧面转动连接，摄像头体座7的上端面设置有连接杆702，连接杆702的顶端连接有转动条9，转动条9包括水平条901和倾斜条902，连接杆702的顶端与倾斜条902相连接，第二微型电机4的输出轴穿过U型架板5的顶端面与水平条901的端部相连接,。
参考附图6，位于矩形载板3的下表面前后两端均连接有两根各支脚10，并且其支脚10的下端上外张开倾斜设置。若干个支脚10的下端连接有水平抵杆11，水平抵杆11的一端连接有向上倾斜的斜杆12，其支脚10、水平抵杆11和斜杆12组成了无人机降落支架。
实施例2
实施例2介绍了一种基于实施例1上改进后的河势遥感监测装置，参考附图1、附图2和附图3，其主体结构包括无人机本体1，无人机本体1的圆周面上设置有若干旋翼支架101，具体地，本实施例无人机本体1的圆周面上设置的旋翼支架101为六个，且每个旋翼支架101绕无人机本体1等扇形夹角设置。六个旋翼支架101的外端下表面设置有第一微型电机102，第一微型电机102的输出轴穿过旋翼支架101外端的顶端设置有螺旋桨叶103。
无人机本体1的下表面连接有连接环件2，连接环件2的下端连接有矩形载板3，具体地参考附图2和附图8，其连接环件2包括左半圆连接件201和右半圆连接件202，左半圆连接件201和右半圆连接件202的上端均连接有扇形连接条203，左半圆连接件201和右半圆连接件202的下端与上圆形安装孔301外侧矩形载板3上表面相焊接，扇形连接条203的上开设有多个通孔204，无人机本体1的下表面开设有与每个通过对应的连接螺孔104，通孔204和连接螺孔104中设置有连接螺丝。
参考附图4、附图5和附图6，矩形载板3上开设有圆形安装孔301，圆形安装孔301中安装有第二微型电机4，第二微型电机4的下端连接有U型架板5，U型架板5的下端两端转动设置有第一转轴501，位于U型架板5的下端中间设置有矩形框6，矩形框6的左右侧面与第一转轴501相连接，矩形框6中设置有摄像头体座7，摄像头体座7为圆柱形，且在摄像头体座7的下表面设置有摄像头8，摄像头体座7的中间段两端面上均连接有第二转轴701，两个第二转轴701与矩形框6前后两侧面转动连接，摄像头体座7的上端面设置有连接杆702，连接杆702的顶端连接有转动条9，转动条9包括水平条901和倾斜条902，连接杆702的顶端与倾斜条902相连接，第二微型电机4的输出轴穿过U型架板5的顶端面与水平条901的端部相连接,。
参考附图6，位于矩形载板3的下表面前后两端均连接有两根各支脚10，并且其支脚10的下端上外张开倾斜设置。若干个支脚10的下端连接有水平抵杆11，水平抵杆11的一端连接有向上倾斜的斜杆12，其支脚10、水平抵杆11和斜杆12组成了无人机降落支架。本实施例还在其中一个斜杆12的端部设置有第三微型电机13，第三微型电机13输出轴穿过该斜杆11的端部的内端连接有转杆14，转杆14的另一端与另一个斜杆12的端部转动连接，转杆14上设置有第一卷线轮15和第二卷线轮16，具体设置时将第一卷线轮15和第二卷线轮16之间的横向距离控制在5~10cm范围内，并在第一卷线轮15和第二卷线轮16的圆周面上开设有走线环槽23。位于第一卷线轮15和第二卷线轮16一侧的矩形载板3下表面设置有第一拉力传感器17和第二拉力传感器18，第一拉力传感器17上连接有第一引绳19，第一引绳19绕过第一卷线轮15的端部连接有重力块20，第二拉力传感器18上连接有第二引绳21，第二引绳21绕过第二卷线轮16的端部连接有浮球22。其中，重力块20为重力不超过500g锥形铅块，浮球22为直径10cm的空心球，并且在选择时选择高强度、低质量的尼龙绳作为第一引绳19和第二引绳21的原料，且第二引绳21的长度大于第一引绳19。
实施例3
实施例3介绍了一种基于实施例2上改进后的河势遥感监测装置，参考附图1、附图2和附图3，其主体结构包括无人机本体1，无人机本体1的圆周面上设置有若干旋翼支架101，具体地，本实施例无人机本体1的圆周面上设置的旋翼支架101为六个，且每个旋翼支架101绕无人机本体1等扇形夹角设置。六个旋翼支架101的外端下表面设置有第一微型电机102，第一微型电机102的输出轴穿过旋翼支架101外端的顶端设置有螺旋桨叶103。
无人机本体1的下表面连接有连接环件2，连接环件2的下端连接有矩形载板3，具体地参考附图2和附图8，其连接环件2包括左半圆连接件201和右半圆连接件202，左半圆连接件201和右半圆连接件202的上端均连接有扇形连接条203，左半圆连接件201和右半圆连接件202的下端与上圆形安装孔301外侧矩形载板3上表面相焊接，扇形连接条203的上开设有多个通孔204，无人机本体1的下表面开设有与每个通过对应的连接螺孔104，通孔204和连接螺孔104中设置有连接螺丝。
参考附图4、附图5和附图6，矩形载板3上开设有圆形安装孔301，圆形安装孔301中安装有第二微型电机4，第二微型电机4的下端连接有U型架板5，U型架板5的下端两端转动设置有第一转轴501，位于U型架板5的下端中间设置有矩形框6，矩形框6的左右侧面与第一转轴501相连接，矩形框6中设置有摄像头体座7，摄像头体座7为圆柱形，且在摄像头体座7的下表面设置有摄像头8，摄像头体座7的中间段两端面上均连接有第二转轴701，两个第二转轴701与矩形框6前后两侧面转动连接，摄像头体座7的上端面设置有连接杆702，连接杆702的顶端连接有转动条9，转动条9包括水平条901和倾斜条902，连接杆702的顶端与倾斜条902相连接，第二微型电机4的输出轴穿过U型架板5的顶端面与水平条901的端部相连接,。
参考附图6，位于矩形载板3的下表面前后两端均连接有两根各支脚10，并且其支脚10的下端上外张开倾斜设置。若干个支脚10的下端连接有水平抵杆11，水平抵杆11的一端连接有向上倾斜的斜杆12，其支脚10、水平抵杆11和斜杆12组成了无人机降落支架。本实施例还在其中一个斜杆12的端部设置有第三微型电机13，第三微型电机13输出轴穿过该斜杆11的端部的内端连接有转杆14，转杆14的另一端与另一个斜杆12的端部转动连接，转杆14上设置有第一卷线轮15和第二卷线轮16，具体设置时将第一卷线轮15和第二卷线轮16之间的横向距离控制在5~10cm范围内，并在第一卷线轮15和第二卷线轮16的圆周面上开设有走线环槽23。位于第一卷线轮15和第二卷线轮16一侧的矩形载板3下表面设置有第一拉力传感器17和第二拉力传感器18，第一拉力传感器17上连接有第一引绳19，第一引绳19绕过第一卷线轮15的端部连接有重力块20，第二拉力传感器18上连接有第二引绳21，第二引绳21绕过第二卷线轮16的端部连接有浮球22。其中，重力块20为重力不超过500g锥形铅块，浮球22为直径10cm的空心球，并且在选择时选择高强度、低质量的尼龙绳作为第一引绳19和第二引绳21的原料，且第二引绳21的长度大于第一引绳19。
本实施例3将旋翼支架101设置为伸缩结构，参考附图7，其包括连接支杆1011和伸缩支杆1012，连接支杆101的外端面开设有伸缩孔1013，伸缩支杆1012的一侧面设置有齿条面1014，无人机本体1内部设置有与齿条面1014相啮合的收缩齿轮（图中未画出），收缩齿轮上设置有驱动电机（图中未画出）。在具体设置过程中将第一微型电机102设置在伸缩支杆1012的外端下表面，每个螺旋桨叶103上的叶片为两个。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无人机的河势遥感监测装置，包括无人机本体（1），所述无人机本体（1）的圆周面上设置有若干旋翼支架（101），所述若干旋翼支架（101）的外端下表面设置有第一微型电机（102），所述第一微型电机（102）的输出轴穿过旋翼支架（101）外端的顶端设置有螺旋桨叶（103），其特征在于，所述无人机本体（1）的下表面连接有连接环件（2），所述连接环件（2）的下端连接有矩形载板（3），所述矩形载板（3）上开设有圆形安装孔（301），所述圆形安装孔（301）中安装有第二微型电机（4），所述第二微型电机（4）的下端连接有U型架板（5），所述U型架板（5）的下端两端转动设置有第一转轴（501），位于所述U型架板（5）的下端中间设置有矩形框（6），所述矩形框（6）的左右侧面与第一转轴（501）相连接，所述矩形框（6）中设置有摄像头体座（7），所述摄像头体座（7）为圆柱形，且在摄像头体座（7）的下表面设置有摄像头（8），所述摄像头体座（7）的中间段两端面上均连接有第二转轴（701），两个所述第二转轴（701）与矩形框（6）前后两侧面转动连接，所述摄像头体座（7）的上端面设置有连接杆（702），所述连接杆（702）的顶端连接有转动条（9），所述转动条（9）包括水平条（901）和倾斜条（902），所述连接杆（702）的顶端与倾斜条（902）相连接，所述第二微型电机（4）的输出轴穿过U型架板（5）的顶端面与水平条（901）的端部相连接；
位于所述矩形载板（3）的下表面前后两端均连接有若干各支脚（10），若干个所述支脚（10）的下端连接有水平抵杆（11），所述水平抵杆（11）的一端连接有向上倾斜的斜杆（12），其中一个所述斜杆（12）的端部设置有第三微型电机（13），所述第三微型电机（13）输出轴穿过该斜杆（11）的端部的内端连接有转杆（14），所述转杆（14）的另一端与另一个斜杆（12）的端部转动连接，所述转杆（14）上设置有第一卷线轮（15）和第二卷线轮（16），位于所述第一卷线轮（15）和第二卷线轮（16）一侧的矩形载板（3）下表面设置有第一拉力传感器（17）和第二拉力传感器（18），所述第一拉力传感器（17）上连接有第一引绳（19），所述第一引绳（19）绕过第一卷线轮（15）的端部连接有重力块（20），所述所述第二拉力传感器（18）上连接有第二引绳（21），所述第二引绳（21）绕过第二卷线轮（16）的端部连接有浮球（22）。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的河势遥感监测装置，其特征在于，所述无人机本体（1）的圆周面上设置的旋翼支架（101）为六个，且每个旋翼支架（101）绕无人机本体（1）等扇形夹角设置。
3.根据权利要求2所述的基于无人机的河势遥感监测装置，其特征在于，所述旋翼支架（101）包括连接支杆（1011）和伸缩支杆（1012），所述连接支杆（101）的外端面开设有伸缩孔（1013），所述伸缩支杆（1012）的一侧面设置有齿条面（1014），所述无人机本体（1）内部设置有与齿条面（1014）相啮合的收缩齿轮，所述收缩齿轮上设置有驱动电机。
4.根据权利要求3所述的基于无人机的河势遥感监测装置，其特征在于，所述第一微型电机（102）设置在伸缩支杆（1012）的外端下表面，每个所述螺旋桨叶（103）上的叶片为两个。
5.根据权利要求1所述的基于无人机的河势遥感监测装置，其特征在于，所述连接环件（2）包括左半圆连接件（201）和右半圆连接件（202），所述左半圆连接件（201）和右半圆连接件（202）的上端均连接有扇形连接条（203），所述左半圆连接件（201）和右半圆连接件（202）的下端与上圆形安装孔（301）外侧矩形载板（3）上表面相焊接，所述扇形连接条（203）的上开设有多个通孔（204），所述无人机本体（1）的下表面开设有与每个通过对应的连接螺孔（104），所述通孔（204）和连接螺孔（104）中设置有连接螺丝。
6.根据权利要求1所述的基于无人机的河势遥感监测装置，其特征在于，所述支脚（10）的下端上外张开倾斜设置。
7.根据权利要求1所述的基于无人机的河势遥感监测装置，其特征在于，所述第一卷线轮（15）和第二卷线轮（16）的圆周面上开设有走线环槽（23）。
8.根据权利要求1所述的基于无人机的河势遥感监测装置，其特征在于，所述第一引绳（19）和第二引绳（21）为高强度、低质量的尼龙绳，且第二引绳（21）的长度大于第一引绳（19）。
9.根据权利要求1所述的基于无人机的河势遥感监测装置，其特征在于，所述第一卷线轮（15）和第二卷线轮（16）之间的横向距离为5~10cm。
10.根据权利要求1所述的基于无人机的河势遥感监测装置，其特征在于，所述重力块（20）为重力不超过500g锥形铅块，所述浮球（22）为直径10cm的空心球。
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