CN113148155A - 一种基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统 - Google Patents

一种基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，包括巡检无人机以及各个停留基站；停留基站包括支架机构、停机平台箱、升降支撑机构以及主充电模块；巡检无人机包括飞行机构、控制仓、悬挂机构、摄像头以及次充电模块。该基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统利用各个停留基站沿待巡检河湖间隔设置，从而能够为巡检无人机在巡检中途补充电能，满足巡检无人机的长线巡检需要；利用终端蓝牙模块与基站蓝牙模块配对通信，从而在巡检无人机靠近停留基站时进行通信，从而由升降支撑机构对巡检无人机进行停留支撑。

Description

一种基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统
技术领域
本发明涉及一种图像采集系统，尤其是一种基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统。
背景技术
近年来，智慧城市建设在各地方兴未艾，它带动着城市生产方式、生活方式的变革、提升和完善，而水利事业是城市生活中不可或缺的重要一环，“智慧水利”也成为智慧城市建设的关键节点。
近年来，随着国产无人机企业的快速发展和旋翼无人机技术的快速崛起，我国的消费级无人机企业开始受到全球的广泛关注，并在全球消费级无人机市场占领较大份额。随着多旋翼无人机在专业市场的应用增多，多旋翼无人机成为民用无人机的主流机型，在航测、农业、水利、环境、物流、防灾减灾、影视制作等各行各业得到广泛应用。
无人机技术在水利行业的各领域已开始探索性应用，如无人机航测数据获取与处理、山洪灾害调查评价、水土保持检测评价、河道监测与监管、防洪抗旱减灾等。未来结合水利行业的应用需求和专业技术的开发，无人机技术会进一步拓宽其应用范围，具有较大的应用前景。
但是无人机存在普遍问题就是续航能力不足，难以对河湖进行长线巡检。
发明内容
发明目的：提供一种基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，能够实现无人机对于河湖的长线巡检。
技术方案：本发明所述的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，包括巡检无人机以及各个停留基站；各个停留基站沿待巡检河湖间隔设置；
停留基站包括支架机构、停机平台箱、升降支撑机构以及主充电模块；支架机构固定安装在停机平台箱的下侧面中心处；在停机平台箱的上侧面中心处设置有顶部凹陷；主充电模块包括主充电密封壳以及设置在主充电密封壳内的主充电线圈；主充电密封壳安装在顶部凹陷内；在停机平台箱内设置有密封控制盒，并在密封控制盒内设置有基站控制器、电控开关、基站存储器以及基站蓝牙模块；基站控制器分别与电控开关、基站存储器以及基站蓝牙模块电连接；电控开关串接在主充电线圈的供电线路上；升降支撑机构安装在停机平台箱上，并由基站控制器进行驱动控制；
巡检无人机包括飞行机构、控制仓、悬挂机构、摄像头以及次充电模块；次充电模块包括次充电密封壳以及设置在次充电密封壳内的次充电线圈；控制仓固定安装在飞行机构的中部，并在控制仓内设置有线路板和充电电池；在线路板上设置有终端蓝牙模块、终端控制器、GPS模块以及终端存储器；悬挂机构安装在控制仓的下方，摄像头以及次充电密封壳均固定安装在悬挂机构上；终端控制器分别与摄像头、终端蓝牙模块、GPS模块以及终端存储器电连接；次充电线圈与充电电池电连接；飞行机构由终端控制器进行驱动控制；充电电池分别为终端控制器、摄像头、终端蓝牙模块、GPS模块以及终端存储器供电；
巡检无人机在靠近停留基站时，终端蓝牙模块与基站蓝牙模块配对通信，并由升降支撑机构对巡检无人机进行停留支撑，且在巡检无人机停留支撑时次充电线圈与主充电线圈相贴近。
进一步的，在线路板上设置有与终端控制器电连接的WiFi模块、陀螺仪以及电压检测电路；电压检测电路与充电电池电连接。
进一步的，飞行机构包括四个分支单元；每个分支单元均包括分支撑杆、涵道以及旋翼电机；在线路板上设置有与终端控制器电连接的旋翼电机驱动电路；四根分支撑杆均固定安装在控制仓的侧边上，且四根分支撑杆呈十字形分布；旋翼电机固定安装在分支撑杆的端部上，旋翼电机驱动电路与旋翼电机电连接；涵道固定安装在分支撑杆的端部上，且旋翼电机位于涵道的中心处；充电电池为旋翼电机驱动电路供电。
进一步的，支架机构包括调节套管、调节杆、定位螺栓以及安装底板；调节套管的下端竖向固定安装在安装底板的上侧面中心处；调节杆的下端插装在调节套管的上端管口内，并在调节套管的上端管口处设置有密封圈；在安装底板的下侧面上设置有地刺；定位螺栓螺纹旋合安装在调节套管上端管壁上，且定位螺栓的螺杆端部按压在调节杆的杆壁上；调节杆的上端固定在停机平台箱的下侧面中心处。
进一步的，在调节杆上旋转式安装有一个旋转套；在旋转套上设置有一根导流摆杆以及一个风力发电机，且导流摆杆与风力发电机位于同一轴线上；在导流摆杆的悬空端部上设置有导流翼板；在密封控制盒内设置有基站蓄电池；风力发电机为基站蓄电池充电；基站蓄电池分别为基站控制器、基站存储器以及基站蓝牙模块供电，电控开关串接在基站蓄电池与主充电线圈之间的供电线路上。
进一步的，在停机平台箱的下侧面四周边缘处均铰接安装有一块下侧矩形背板；在四块下侧矩形背板上均固定安装有太阳能电池板；太阳能电池板为基站蓄电池充电；在调节杆上套设有定位滑套，并在定位滑套上螺纹旋合安装有锁定螺栓，且锁定螺栓的螺杆端部按压在调节杆上；在四块下侧矩形背板的背面中心处均摆动式铰接安装有一根背板斜撑杆；四根背板斜撑杆的下端均摆动式铰接安装在定位滑套上。
进一步的，升降支撑机构包括开合驱动电机、开合驱动轴、升降驱动轴、支撑圆环、两根升降套管以及两根升降驱动杆；开合驱动轴通过转轴支座横向旋转式安装在停机平台箱内，且开合驱动轴横向贯穿密封控制盒；开合驱动电机固定安装在密封控制盒内，并在开合驱动电机的输出轴端部固定安装有驱动伞齿；在开合驱动轴的中部设置有与驱动伞齿相啮合的从动伞齿；在开合驱动轴上同轴固定安装有升降驱动蜗杆；升降驱动轴纵向旋转式安装在停机平台箱内，并在升降驱动轴上固定设置有与升降驱动蜗杆相啮合的升降驱动蜗轮；两根升降套管竖向贯穿式安装在停机平台箱上，两根升降驱动杆分别滑动式插装在两根升降套管上，并在两根升降驱动杆的侧壁上均竖向设置有升降驱动齿条；在升降驱动轴上设置有两个升降驱动齿轮，且两个升降驱动齿轮分别局部嵌入两个升降套管内与两个升降驱动齿条相啮合；支撑圆环水平固定安装在两根升降驱动杆的上端部上；在密封控制盒内设置有与基站控制器电连接的开合电机驱动电路，开合电机驱动电路与开合驱动电机电连接。
进一步的，在开合驱动轴的左右两部分上设置有螺纹旋向相反的外螺纹，并在左右两部分的外螺纹上均螺纹旋合安装有一个开合驱动块；在停机平台箱的下侧壁上横向设置有两个条形导向孔，两个开合驱动块的下侧边分别滑动式嵌入两个条形导向孔内；在两个开合驱动块上均摆动式铰接安装有一根开合驱动连杆；在停机平台箱的上侧面左右侧边处均摆动式铰接安装有一块顶部盖板，并在顶部盖板的外侧板面上设置有太阳能电池板；太阳能电池板为基站蓄电池充电；在停机平台箱的上侧面上设置有便于支撑圆环进入的环形凹槽；在停机平台箱的上侧面上还横向设置有两个顶部条形孔，两根开合驱动连杆的上端分别贯穿两个顶部条形孔后铰接安装在顶部盖板的内侧板面上。
进一步的，悬挂机构包括水平角调节轴、旋转电机、U形挂载板、俯仰调节管轴以及电气安装盒；水平角调节轴竖向旋转式安装在控制仓的下侧面中心处，并在水平角调节轴的上端上固定安装有水平角调节蜗轮；旋转电机安装在控制仓内，并在旋转电机的输出轴上对接安装有水平角调节蜗杆；水平角调节蜗杆与水平角调节蜗轮相啮合；U形挂载板的中部侧板的上侧面固定安装在水平角调节轴的下端部上；俯仰调节管轴的中部旋转式安装在电气安装盒上，俯仰调节管轴的两端固定安装在U形挂载板的左右侧板上；在电气安装盒内安装有俯仰电机，并在俯仰电机的输出轴端部对接安装有俯仰驱动蜗杆；在俯仰调节管轴上固定安装有与俯仰驱动蜗杆相啮合的俯仰驱动蜗轮；摄像头和次充电密封壳分别固定安装在电气安装盒的上侧面和下侧面上；在线路板上设置有与终端控制器电连接的旋转电机驱动电路以及俯仰电机驱动电路，旋转电机驱动电路与旋转电机电连接，俯仰电机驱动电路与俯仰电机电连接；充电电池分别为旋转电机驱动电路以及俯仰电机驱动电路电连接。
进一步的，在U形挂载板的中部侧板的下侧面上设置有气囊凹陷槽；在气囊凹陷槽内嵌入安装有弹性气囊；在弹性气囊上固定安装有擦拭块，且擦拭块的下侧面凸出气囊凹陷槽外；擦拭块的下侧面上设置有擦拭棉层，且在摄像头旋转至上侧时，擦拭摄像头的镜面与擦拭棉层相接触；在电气安装盒内的俯仰调节管轴上设置有线缆孔，在U形挂载板内设置有与俯仰调节管轴端部相连通的穿线孔；次充电线圈、摄像头以及俯仰电机的电连接线缆由线缆孔进入俯仰调节管轴内，并穿过穿线孔后再贯穿水平角调节轴进入控制仓内。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：利用各个停留基站沿待巡检河湖间隔设置，从而能够为巡检无人机在巡检中途补充电能，满足巡检无人机的长线巡检需要；利用终端蓝牙模块与基站蓝牙模块配对通信，从而在巡检无人机靠近停留基站时进行通信，从而由升降支撑机构对巡检无人机进行停留支撑；利用升降支撑机构能够增强次充电线圈与主充电线圈的相对位置控制，确保无线充电性能；利用GPS模块能够实现巡检无人机根据河湖的坐标信息进行巡检。
附图说明
图1为本发明的巡检无人机停靠在停留基站上时的结构示意图；
图2为本发明的停机平台箱展开后局部剖视结构示意图；
图3为本发明的停机平台箱关闭后局部剖视结构示意图；
图4为本发明的巡检无人机局部剖视结构示意图；
图5为本发明的电路系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：
如图1-5所示，本发明公开的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统包括：巡检无人机以及各个停留基站；各个停留基站沿待巡检河湖间隔设置；
停留基站包括支架机构、停机平台箱1、升降支撑机构以及主充电模块；支架机构固定安装在停机平台箱1的下侧面中心处；在停机平台箱1的上侧面中心处设置有顶部凹陷19；主充电模块包括主充电密封壳20以及设置在主充电密封壳20内的主充电线圈；主充电密封壳20安装在顶部凹陷19内；在停机平台箱1内设置有密封控制盒28，并在密封控制盒28内设置有基站控制器、电控开关、基站存储器以及基站蓝牙模块；基站控制器分别与电控开关、基站存储器以及基站蓝牙模块电连接；电控开关串接在主充电线圈的供电线路上；升降支撑机构安装在停机平台箱1上，并由基站控制器进行驱动控制；
巡检无人机包括飞行机构、控制仓39、悬挂机构、摄像头61以及次充电模块；次充电模块包括次充电密封壳56以及设置在次充电密封壳56内的次充电线圈；控制仓39固定安装在飞行机构的中部，并在控制仓39内设置有线路板43和充电电池；在线路板43上设置有终端蓝牙模块、终端控制器、GPS模块以及终端存储器；悬挂机构安装在控制仓39的下方，摄像头61以及次充电密封壳56均固定安装在悬挂机构上；终端控制器分别与摄像头61、终端蓝牙模块、GPS模块以及终端存储器电连接；次充电线圈与充电电池电连接；飞行机构由终端控制器进行驱动控制；充电电池分别为终端控制器、摄像头61、终端蓝牙模块、GPS模块以及终端存储器供电；
巡检无人机在靠近停留基站时，终端蓝牙模块与基站蓝牙模块配对通信，并由升降支撑机构对巡检无人机进行停留支撑，且在巡检无人机停留支撑时次充电线圈与主充电线圈相贴近。
利用各个停留基站沿待巡检河湖间隔设置，从而能够为巡检无人机在巡检中途补充电能，满足巡检无人机的长线巡检需要；利用终端蓝牙模块与基站蓝牙模块配对通信，从而在巡检无人机靠近停留基站时进行通信，从而由升降支撑机构对巡检无人机进行停留支撑；利用升降支撑机构能够增强次充电线圈与主充电线圈的相对位置控制，确保无线充电性能；利用GPS模块能够实现巡检无人机根据河湖的坐标信息进行巡检。
进一步的，在线路板43上设置有与终端控制器电连接的WiFi模块、陀螺仪以及电压检测电路；电压检测电路与充电电池电连接。利用WiFi模块能够在巡检结束后与上位机进行通信，将巡检获得数据上传至上位机；利用陀螺仪能够便于进行巡检无人机的飞行稳定控制；利用电压检测电路能够对充电电池的电压进行检测，从而在电压低于阈值时及时到最近的停留基站进行充电。
进一步的，飞行机构包括四个分支单元；每个分支单元均包括分支撑杆44、涵道46以及旋翼电机45；在线路板43上设置有与终端控制器电连接的旋翼电机驱动电路；四根分支撑杆44均固定安装在控制仓39的侧边上，且四根分支撑杆44呈十字形分布；旋翼电机45固定安装在分支撑杆44的端部上，旋翼电机驱动电路与旋翼电机45电连接；涵道46固定安装在分支撑杆44的端部上，且旋翼电机45位于涵道46的中心处；充电电池为旋翼电机驱动电路供电。利用涵道46能够增强飞行的稳定性。
进一步的，支架机构包括调节套管3、调节杆2、定位螺栓7以及安装底板4；调节套管3的下端竖向固定安装在安装底板4的上侧面中心处；调节杆2的下端插装在调节套管3的上端管口内，并在调节套管3的上端管口处设置有密封圈6；在安装底板4的下侧面上设置有地刺5；定位螺栓7螺纹旋合安装在调节套管3上端管壁上，且定位螺栓7的螺杆端部按压在调节杆2的杆壁上；调节杆2的上端固定在停机平台箱1的下侧面中心处。利用调节套管3、调节杆2以及定位螺栓7的配合，能够对支架机构的整体支撑高度进行调节，满足现场安装需要；利用地刺5能够增强安装底板4安装的稳定性。
进一步的，在调节杆2上旋转式安装有一个旋转套8；在旋转套8上设置有一根导流摆杆9以及一个风力发电机11，且导流摆杆9与风力发电机11位于同一轴线上；在导流摆杆9的悬空端部上设置有导流翼板10；在密封控制盒28内设置有基站蓄电池；风力发电机11为基站蓄电池充电；基站蓄电池分别为基站控制器、基站存储器以及基站蓝牙模块供电，电控开关串接在基站蓄电池与主充电线圈之间的供电线路上。利用导流翼板10能够驱动旋转套8旋转，从而使得风力发电机11处于气流方向上，确保发电性能。
进一步的，在停机平台箱1的下侧面四周边缘处均铰接安装有一块下侧矩形背板15；在四块下侧矩形背板15上均固定安装有太阳能电池板16；太阳能电池板16为基站蓄电池充电；在调节杆2上套设有定位滑套12，并在定位滑套12上螺纹旋合安装有锁定螺栓13，且锁定螺栓13的螺杆端部按压在调节杆2上；在四块下侧矩形背板15的背面中心处均摆动式铰接安装有一根背板斜撑杆14；四根背板斜撑杆14的下端均摆动式铰接安装在定位滑套12上。利用太阳能电池板16能够为基站蓄电池进行充电；利用定位滑套12、锁定螺栓13以及背板斜撑杆14的配合，能够根据安装位置对太阳能电池板16的朝向角度调节，从而确保太阳能电池板16的发电性能。
进一步的，升降支撑机构包括开合驱动电机23、开合驱动轴34、升降驱动轴24、支撑圆环22、两根升降套管31以及两根升降驱动杆32；开合驱动轴34通过转轴支座30横向旋转式安装在停机平台箱1内，且开合驱动轴34横向贯穿密封控制盒28；开合驱动电机23固定安装在密封控制盒28内，并在开合驱动电机23的输出轴端部固定安装有驱动伞齿38；在开合驱动轴34的中部设置有与驱动伞齿38相啮合的从动伞齿37；在开合驱动轴34上同轴固定安装有升降驱动蜗杆29；升降驱动轴24纵向旋转式安装在停机平台箱1内，并在升降驱动轴24上固定设置有与升降驱动蜗杆29相啮合的升降驱动蜗轮25；两根升降套管31竖向贯穿式安装在停机平台箱1上，两根升降驱动杆32分别滑动式插装在两根升降套管31上，并在两根升降驱动杆32的侧壁上均竖向设置有升降驱动齿条33；在升降驱动轴24上设置有两个升降驱动齿轮，且两个升降驱动齿轮分别局部嵌入两个升降套管31内与两个升降驱动齿条33相啮合；支撑圆环22水平固定安装在两根升降驱动杆32的上端部上；在密封控制盒28内设置有与基站控制器电连接的开合电机驱动电路，开合电机驱动电路与开合驱动电机23电连接。
利用升降驱动蜗杆29、升降驱动蜗轮25、升降驱动轴24、两根升降套管31、升降驱动齿条33以及两根升降驱动杆32等部件的配合，能够实现支撑圆环22的升降运动，从而在巡检无人机停留时，能够对巡检无人机的高度进行调节，从而在充电前留下空间便于电气安装盒60的旋转，使得次充电密封壳56翻转到下方与主充电密封壳20相对，再下降使得次充电密封壳56与主充电密封壳20相贴近，确保无线充电可靠运行；利用支撑圆环22能够便于摄像头61的图形识别定位，从而使得悬挂机构贯穿支撑圆环22，四根分支撑杆44支撑在支撑圆环22上，实现巡检无人机的稳定支撑。
进一步的，在开合驱动轴34的左右两部分上设置有螺纹旋向相反的外螺纹35，并在左右两部分的外螺纹35上均螺纹旋合安装有一个开合驱动块36；在停机平台箱1的下侧壁上横向设置有两个条形导向孔27，两个开合驱动块36的下侧边分别滑动式嵌入两个条形导向孔27内；在两个开合驱动块36上均摆动式铰接安装有一根开合驱动连杆18；在停机平台箱1的上侧面左右侧边处均摆动式铰接安装有一块顶部盖板17，并在顶部盖板17的外侧板面上设置有太阳能电池板16；太阳能电池板16为基站蓄电池充电；在停机平台箱1的上侧面上设置有便于支撑圆环22进入的环形凹槽21；在停机平台箱1的上侧面上还横向设置有两个顶部条形孔26，两根开合驱动连杆18的上端分别贯穿两个顶部条形孔26后铰接安装在顶部盖板17的内侧板面上。
利用开合驱动块36、开合驱动连杆18以及顶部盖板17的配合，能够在没有巡检无人机停留时使得停机平台箱1的上方空间能够进太阳能发电，且在巡检无人机停留展开时，能够对侧面风进行阻挡，防止巡检无人机被风刮坠落；利用开合驱动轴34上设置的外螺纹35来驱动开合驱动块36，从而在升降支撑圆环22的同时打开顶部盖板17，便于支撑圆环22的上升；利用条形导向孔27能够便于对开合驱动块36的滑移进行稳定限制，同时还能便于雨水排出停机平台箱1；利用环形凹槽21能够在顶部盖板17盖合时便于支撑圆环22的嵌入。
进一步的，悬挂机构包括水平角调节轴41、旋转电机47、U形挂载板40、俯仰调节管轴54以及电气安装盒60；水平角调节轴41竖向旋转式安装在控制仓39的下侧面中心处，并在水平角调节轴41的上端上固定安装有水平角调节蜗轮42；旋转电机47安装在控制仓39内，并在旋转电机47的输出轴上对接安装有水平角调节蜗杆48；水平角调节蜗杆48与水平角调节蜗轮42相啮合；U形挂载板40的中部侧板的上侧面固定安装在水平角调节轴41的下端部上；俯仰调节管轴54的中部旋转式安装在电气安装盒60上，俯仰调节管轴54的两端固定安装在U形挂载板40的左右侧板上；在电气安装盒60内安装有俯仰电机59，并在俯仰电机59的输出轴端部对接安装有俯仰驱动蜗杆58；在俯仰调节管轴54上固定安装有与俯仰驱动蜗杆58相啮合的俯仰驱动蜗轮57；摄像头61和次充电密封壳56分别固定安装在电气安装盒60的上侧面和下侧面上；在线路板43上设置有与终端控制器电连接的旋转电机驱动电路以及俯仰电机驱动电路，旋转电机驱动电路与旋转电机47电连接，俯仰电机驱动电路与俯仰电机59电连接；充电电池分别为旋转电机驱动电路以及俯仰电机驱动电路电连接。
利用旋转电机47、水平角调节轴41、水平角调节蜗杆48以及水平角调节蜗轮42的配合，能够实现U形挂载板40进行旋转驱动，从而对摄像头61的水平朝向角进行调节，满足巡检时的需要；利用俯仰调节管轴54、俯仰电机59、俯仰驱动蜗杆58以及俯仰驱动蜗轮57的配合，能够对电气安装盒60进行旋转驱动，从而对摄像头61的俯仰角度进行调节，同时也能够在充电时将次充电密封壳56旋转至下方，从而使得次充电线圈与主充电线圈相贴近，还能够在巡检时摄像头61的镜面污染时旋转至上方进行擦拭清理。
进一步的，在U形挂载板40的中部侧板的下侧面上设置有气囊凹陷槽49；在气囊凹陷槽49内嵌入安装有弹性气囊50；在弹性气囊50上固定安装有擦拭块51，且擦拭块51的下侧面凸出气囊凹陷槽49外；擦拭块51的下侧面上设置有擦拭棉层52，且在摄像头61旋转至上侧时，擦拭摄像头61的镜面与擦拭棉层52相接触；在电气安装盒60内的俯仰调节管轴54上设置有线缆孔55，在U形挂载板40内设置有与俯仰调节管轴54端部相连通的穿线孔53；次充电线圈、摄像头61以及俯仰电机59的电连接线缆由线缆孔55进入俯仰调节管轴54内，并穿过穿线孔53后再贯穿水平角调节轴41进入控制仓39内。
利用弹性气囊50能够便于柔性安装擦拭块51，使得擦拭棉层52对摄像头61的镜面进行柔性擦拭，从而在巡检时确保画面质量；利用线缆孔55以及穿线孔53的设置，能够便于电连接线缆的穿设。
本发明公开的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统中，基站控制器采用现有的单片机控制模块，例如STM32系列单片机控制模块；终端控制器采用现有的ARM控制器模块；电控开关采用现有的电控开关电路；基站存储器以及终端存储器均采用现有的存储器模块；基站蓝牙模块和终端蓝牙模块均采用现有的蓝牙模块；摄像头61采用现有的红外摄像头；GPS模块采用现有的GPS模块；旋翼电机45采用现有的驱动电机；风力发电机11采用现有的小型发电机；开合驱动电机23、旋转电机47以及俯仰电机59均采用现有的步进电机；次充电线圈与主充电线圈均采用现有的无线充电线圈，含有对应的充电电路；电压检测电路采用现有的分压电路，再由终端控制器进行A/D采集；WiFi模块采用现有的WiFi模块；陀螺仪采用现有的陀螺仪。
本发明公开的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统在安装使用时，首先将各个停留基站沿待巡检河湖间隔安装，巡检无人机在启动后，由上位机根据河湖路线设定相应的巡检路线，并将巡检线路存储于终端存储器中，巡检无人机起飞后根据巡检线路以及GPS模块的采集数据进行河湖巡检，由摄像头61对河湖各个巡检点进行图像采集；终端控制器通过电压检测电路实时进行电压采集，在终端控制器判断充电电池的电压低于设定阈值时，则由终端控制器选定一个最近的停留基站，再通过控制飞行机构飞抵至选定的停留基站；在飞抵停留基站后，由基站蓝牙模块和终端蓝牙模块进行配对通信，由终端控制器向基站控制器发送充电指令，基站控制器在接收到充电指令后，控制开合电机23驱动开合驱动轴34旋转，进一步驱动两块顶部盖板17打开，同时使得支撑圆环22上升，再由终端控制器通过摄像头61对支撑圆环22进行图像识别定位，从而使得巡检无人机的悬挂机构准确进入支撑圆环22内，并在进入支撑圆环22内后停止飞行机构的驱动控制，再由终端控制器对俯仰电机59进行控制将次充电密封壳56旋转至下方，再由基站控制器控制开合电机23，下降支撑圆环22，使得次充电线圈与主充电线圈相贴近，从而对充电电池进行充电；在电压检测电路检测到电压上升至充满值时，巡检无人机再次启动飞行，并控制摄像头61旋转至下方继续进行河湖巡检，基站控制器控制开合电机23，收回支撑圆环22，使得顶部盖板17盖合到停机平台箱1的顶部上。
在巡检无人机飞行过程中，由终端控制器根据陀螺仪进行飞行稳定控制，终端控制器对于飞行机构的控制程序采用现有的飞控程序；在终端控制器根据图像判断镜面被污染后，通过旋转摄像头61至上方，由擦拭棉层52对摄像头61的镜面进行柔性擦拭；太阳能电池板16和风力发电机11对基站蓄电池进行充电，保持基站蓄电池有充足的电量；摄像头61进行图像采集以及终端控制器进行图像处理均采用现有的处理程序。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，其特征在于：包括巡检无人机以及各个停留基站；各个停留基站沿待巡检河湖间隔设置；
停留基站包括支架机构、停机平台箱(1)、升降支撑机构以及主充电模块；支架机构固定安装在停机平台箱(1)的下侧面中心处；在停机平台箱(1)的上侧面中心处设置有顶部凹陷(19)；主充电模块包括主充电密封壳(20)以及设置在主充电密封壳(20)内的主充电线圈；主充电密封壳(20)安装在顶部凹陷(19)内；在停机平台箱(1)内设置有密封控制盒(28)，并在密封控制盒(28)内设置有基站控制器、电控开关、基站存储器以及基站蓝牙模块；基站控制器分别与电控开关、基站存储器以及基站蓝牙模块电连接；电控开关串接在主充电线圈的供电线路上；升降支撑机构安装在停机平台箱(1)上，并由基站控制器进行驱动控制；
巡检无人机包括飞行机构、控制仓(39)、悬挂机构、摄像头(61)以及次充电模块；次充电模块包括次充电密封壳(56)以及设置在次充电密封壳(56)内的次充电线圈；控制仓(39)固定安装在飞行机构的中部，并在控制仓(39)内设置有线路板(43)和充电电池；在线路板(43)上设置有终端蓝牙模块、终端控制器、GPS模块以及终端存储器；悬挂机构安装在控制仓(39)的下方，摄像头(61)以及次充电密封壳(56)均固定安装在悬挂机构上；终端控制器分别与摄像头(61)、终端蓝牙模块、GPS模块以及终端存储器电连接；次充电线圈与充电电池电连接；飞行机构由终端控制器进行驱动控制；充电电池分别为终端控制器、摄像头(61)、终端蓝牙模块、GPS模块以及终端存储器供电；
巡检无人机在靠近停留基站时，终端蓝牙模块与基站蓝牙模块配对通信，并由升降支撑机构对巡检无人机进行停留支撑，且在巡检无人机停留支撑时次充电线圈与主充电线圈相贴近。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，其特征在于：在线路板(43)上设置有与终端控制器电连接的WiFi模块、陀螺仪以及电压检测电路；电压检测电路与充电电池电连接。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，其特征在于：飞行机构包括四个分支单元；每个分支单元均包括分支撑杆(44)、涵道(46)以及旋翼电机(45)；在线路板(43)上设置有与终端控制器电连接的旋翼电机驱动电路；四根分支撑杆(44)均固定安装在控制仓(39)的侧边上，且四根分支撑杆(44)呈十字形分布；旋翼电机(45)固定安装在分支撑杆(44)的端部上，旋翼电机驱动电路与旋翼电机(45)电连接；涵道(46)固定安装在分支撑杆(44)的端部上，且旋翼电机(45)位于涵道(46)的中心处；充电电池为旋翼电机驱动电路供电。
4.根据权利要求1所述的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，其特征在于：支架机构包括调节套管(3)、调节杆(2)、定位螺栓(7)以及安装底板(4)；调节套管(3)的下端竖向固定安装在安装底板(4)的上侧面中心处；调节杆(2)的下端插装在调节套管(3)的上端管口内，并在调节套管(3)的上端管口处设置有密封圈(6)；在安装底板(4)的下侧面上设置有地刺(5)；定位螺栓(7)螺纹旋合安装在调节套管(3)上端管壁上，且定位螺栓(7)的螺杆端部按压在调节杆(2)的杆壁上；调节杆(2)的上端固定在停机平台箱(1)的下侧面中心处。
5.根据权利要求4所述的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，其特征在于：在调节杆(2)上旋转式安装有一个旋转套(8)；在旋转套(8)上设置有一根导流摆杆(9)以及一个风力发电机(11)，且导流摆杆(9)与风力发电机(11)位于同一轴线上；在导流摆杆(9)的悬空端部上设置有导流翼板(10)；在密封控制盒(28)内设置有基站蓄电池；风力发电机(11)为基站蓄电池充电；基站蓄电池分别为基站控制器、基站存储器以及基站蓝牙模块供电，电控开关串接在基站蓄电池与主充电线圈之间的供电线路上。
6.根据权利要求4所述的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，其特征在于：在停机平台箱(1)的下侧面四周边缘处均铰接安装有一块下侧矩形背板(15)；在四块下侧矩形背板(15)上均固定安装有太阳能电池板(16)；太阳能电池板(16)为基站蓄电池充电；在调节杆(2)上套设有定位滑套(12)，并在定位滑套(12)上螺纹旋合安装有锁定螺栓(13)，且锁定螺栓(13)的螺杆端部按压在调节杆(2)上；在四块下侧矩形背板(15)的背面中心处均摆动式铰接安装有一根背板斜撑杆(14)；四根背板斜撑杆(14)的下端均摆动式铰接安装在定位滑套(12)上。
7.根据权利要求1所述的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，其特征在于：升降支撑机构包括开合驱动电机(23)、开合驱动轴(34)、升降驱动轴(24)、支撑圆环(22)、两根升降套管(31)以及两根升降驱动杆(32)；开合驱动轴(34)通过转轴支座(30)横向旋转式安装在停机平台箱(1)内，且开合驱动轴(34)横向贯穿密封控制盒(28)；开合驱动电机(23)固定安装在密封控制盒(28)内，并在开合驱动电机(23)的输出轴端部固定安装有驱动伞齿(38)；在开合驱动轴(34)的中部设置有与驱动伞齿(38)相啮合的从动伞齿(37)；在开合驱动轴(34)上同轴固定安装有升降驱动蜗杆(29)；升降驱动轴(24)纵向旋转式安装在停机平台箱(1)内，并在升降驱动轴(24)上固定设置有与升降驱动蜗杆(29)相啮合的升降驱动蜗轮(25)；两根升降套管(31)竖向贯穿式安装在停机平台箱(1)上，两根升降驱动杆(32)分别滑动式插装在两根升降套管(31)上，并在两根升降驱动杆(32)的侧壁上均竖向设置有升降驱动齿条(33)；在升降驱动轴(24)上设置有两个升降驱动齿轮，且两个升降驱动齿轮分别局部嵌入两个升降套管(31)内与两个升降驱动齿条(33)相啮合；支撑圆环(22)水平固定安装在两根升降驱动杆(32)的上端部上；在密封控制盒(28)内设置有与基站控制器电连接的开合电机驱动电路，开合电机驱动电路与开合驱动电机(23)电连接。
8.根据权利要求7所述的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，其特征在于：在开合驱动轴(34)的左右两部分上设置有螺纹旋向相反的外螺纹(35)，并在左右两部分的外螺纹(35)上均螺纹旋合安装有一个开合驱动块(36)；在停机平台箱(1)的下侧壁上横向设置有两个条形导向孔(27)，两个开合驱动块(36)的下侧边分别滑动式嵌入两个条形导向孔(27)内；在两个开合驱动块(36)上均摆动式铰接安装有一根开合驱动连杆(18)；在停机平台箱(1)的上侧面左右侧边处均摆动式铰接安装有一块顶部盖板(17)，并在顶部盖板(17)的外侧板面上设置有太阳能电池板(16)；太阳能电池板(16)为基站蓄电池充电；在停机平台箱(1)的上侧面上设置有便于支撑圆环(22)进入的环形凹槽(21)；在停机平台箱(1)的上侧面上还横向设置有两个顶部条形孔(26)，两根开合驱动连杆(18)的上端分别贯穿两个顶部条形孔(26)后铰接安装在顶部盖板(17)的内侧板面上。
9.根据权利要求1所述的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，其特征在于：悬挂机构包括水平角调节轴(41)、旋转电机(47)、U形挂载板(40)、俯仰调节管轴(54)以及电气安装盒(60)；水平角调节轴(41)竖向旋转式安装在控制仓(39)的下侧面中心处，并在水平角调节轴(41)的上端上固定安装有水平角调节蜗轮(42)；旋转电机(47)安装在控制仓(39)内，并在旋转电机(47)的输出轴上对接安装有水平角调节蜗杆(48)；水平角调节蜗杆(48)与水平角调节蜗轮(42)相啮合；U形挂载板(40)的中部侧板的上侧面固定安装在水平角调节轴(41)的下端部上；俯仰调节管轴(54)的中部旋转式安装在电气安装盒(60)上，俯仰调节管轴(54)的两端固定安装在U形挂载板(40)的左右侧板上；在电气安装盒(60)内安装有俯仰电机(59)，并在俯仰电机(59)的输出轴端部对接安装有俯仰驱动蜗杆(58)；在俯仰调节管轴(54)上固定安装有与俯仰驱动蜗杆(58)相啮合的俯仰驱动蜗轮(57)；摄像头(61)和次充电密封壳(56)分别固定安装在电气安装盒(60)的上侧面和下侧面上；在线路板(43)上设置有与终端控制器电连接的旋转电机驱动电路以及俯仰电机驱动电路，旋转电机驱动电路与旋转电机(47)电连接，俯仰电机驱动电路与俯仰电机(59)电连接；充电电池分别为旋转电机驱动电路以及俯仰电机驱动电路电连接。
10.根据权利要求9所述的基于无人机的河湖巡检智能图像采集系统，其特征在于：在U形挂载板(40)的中部侧板的下侧面上设置有气囊凹陷槽(49)；在气囊凹陷槽(49)内嵌入安装有弹性气囊(50)；在弹性气囊(50)上固定安装有擦拭块(51)，且擦拭块(51)的下侧面凸出气囊凹陷槽(49)外；擦拭块(51)的下侧面上设置有擦拭棉层(52)，且在摄像头(61)旋转至上侧时，擦拭摄像头(61)的镜面与擦拭棉层(52)相接触；在电气安装盒(60)内的俯仰调节管轴(54)上设置有线缆孔(55)，在U形挂载板(40)内设置有与俯仰调节管轴(54)端部相连通的穿线孔(53)；次充电线圈、摄像头(61)以及俯仰电机(59)的电连接线缆由线缆孔(55)进入俯仰调节管轴(54)内，并穿过穿线孔(53)后再贯穿水平角调节轴(41)进入控制仓(39)内。
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