CN113959525A - 一种基于遥感影像的水利工程监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于遥感影像的水利工程监测系统，属于水利工程监测技术领域，该系统包括：浮动指示装置，设置于河堤上，且用于指示水位，浮动指示装置包括设置于河堤上且用于显示水位数据的水位尺标线、设置于河堤上的基座、与基座活动连接且漂浮于水面上的漂浮板、设置于漂浮板上且用于指示水位尺标线上的水位数据的指示机构；上空影像监测装置，设置于河堤上空，且用于采集指示机构指示的水位图像数据，上空影像监测装置包括无人机和滑动设置于无人机上的摄像机。本发明使用方便，浮动指示装置用于实时指示水位数据，上空影像监测装置用于实时采集浮动指示装置指示的水位数据图像，无需工作人员近距离读取数据，节省人力，效率高，准确度高。

Description

一种基于遥感影像的水利工程监测系统

技术领域

本发明涉及水利工程监测技术领域，具体涉及一种基于遥感影像的水利工程监测系统。

背景技术

水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。也称为水工程。水是人类生产和生活必不可少的宝贵资源，但其自然存在的状态并不完全符合人类的需要。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要。按目的或服务对象可分为：防止洪水灾害的防洪工程；防止旱、涝、渍灾为农业生产服务的农田水利工程 ,或称灌溉和排水工程;将水能转化为电能的水力发电工程；改善和创建航运条件的航道和港口工程；为工业和生活用水服务，并处理和排除污水和雨水的城镇供水和排水工程；防止水土流失和水质污染，维护生态平衡的水土保持工程和环境水利工程；保护和增进渔业生产的渔业水利工程；围海造田，满足工农业生产或交通运输需要的海涂围垦工程等。一项水利工程同时为防洪、灌溉、发电、航运等多种目标服务的，称为综合利用水利工程。

在水利工程的监测工作过程中，水位监测是其中一项不可或缺的重要环节。水位监测工作主要是对水坝、水渠、河道等处的水体的水深进行监测，目前水位监测大多采取设置标杆或者在坝体斜壁上标注水位警戒线等方法来警示当前水位，这两种方式下使用的装置结构都比较简单，但与此同时所存在的问题是，需要工作人员近距离查看水位数据，且存在人为或其他因素造成水位数据收集有误的情况。

遥感技术是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术。在水利工程的检测工作中，水位监测可结合遥感技术进行，但是，在对标杆或者水位警戒线进行摄像时，会因影像不清楚而导致拍摄数据与真实数据不同，影像监测结果。因此，需要提供一种基于遥感影像的水利工程监测系统，以解决上述现有存在的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于遥感影像的水利工程监测系统，浮动指示装置用于实时指示水位数据，上空影像监测装置用于实时采集浮动指示装置指示的水位数据图像，无需工作人员近距离人眼读取水位数据，节省人力，效率高，准确度更高。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于遥感影像的水利工程监测系统，包括：

浮动指示装置，设置于河堤上，且用于指示水位，所述浮动指示装置包括设置于河堤上且用于显示水位数据的水位尺标线、设置于河堤上的基座、与所述基座活动连接且漂浮于水面上的漂浮板、设置于漂浮板上且用于指示水位尺标线上的水位数据的指示机构；

上空影像监测装置，设置于河堤上空，且用于采集所述指示机构指示的水位图像数据，所述上空影像监测装置包括无人机和滑动设置于无人机上的摄像机。

进一步的，所述指示机构包括设置于河堤上的定位杆、设置于漂浮板靠近河堤的一侧侧壁上的伸缩杆、设置于伸缩杆的另一端且活动套设于定位杆上的套环。

进一步的，所述漂浮板通过限位机构与基座滑动连接，所述限位机构包括设置于基座上的固定块、与漂浮板连接且活动贯穿固定块的滑杆、设置于滑杆底部的限位块。

进一步的，所述漂浮板通过联动机构与基座活动连接，所述联动机构包括沿竖直方向开设于基座上的滑槽、滑动设置于滑槽内的联动块、与漂浮板和联动块铰接的联动板组件，所述联动板组件与基座铰接。

进一步的，所述无人机包括机主体、均匀设置于机主体顶部的若干螺旋桨、均匀设置于机主体底部的若干支腿，所述摄像机通过滑行机构与机主体的底部滑动连接。

进一步的，所述滑行机构包括设置于机主体底部的滑道、通过滑座与滑道滑动连接的滑板、设置于机主体的底部且与滑板传动连接以驱动滑板滑行的滑行驱动组件，所述摄像机设置于滑板的底部。

进一步的，所述滑行驱动组件包括设置于机主体底部的安装座、设置于安装座上的滑行驱动电机、与滑行驱动电机的输出端连接且与滑行驱动电机的输出端同轴转动的主动齿轮、设置于滑板的侧壁上且与主动齿轮啮合的被动齿条。

进一步的，所述支腿与机主体铰接，所述机主体上开设有限制支腿的活动范围的限位槽，所述支腿与机主体之间设有阻止支腿在限位槽内活动的弹性连接机构。

进一步的，所述弹性连接机构包括设置于机主体和支腿之间的若干弹簧。

进一步的，所述螺旋桨包括转动设置于机主体顶部的底座、可拆卸设置于底座顶部的顶座、活动设置于底座和顶座之间且均匀布置的至少两个桨叶。

本发明的上述技术方案至少包括以下有益效果：

1、本发明设置浮动指示装置和上空影像监测装置，浮动指示装置用于实时指示水位数据，上空影像监测装置用于采集浮动指示装置指示的水位图像数据，无需工作人员近距离人眼读取，节省人力，效率高，准确度更高；

2、浮动指示装置包括设置于河堤上且用于显示水位数据的水位尺标线、设置于河堤上的基座、与基座活动连接且漂浮于水面上的漂浮板、设置于漂浮板上且用于指示水位尺标线上的水位数据的指示机构，水位尺标线准确无误的对标水位数据，漂浮板实时漂浮在水面上，指示机构随漂浮板一起漂浮在水面上且对准水位尺标线上的水位数据，指示效果更加醒目，确保摄像机拍摄的图像上能够清晰地读取实时水位数据；

3、指示机构包括定位杆、伸缩杆和套环，漂浮板始终漂浮在水面上，漂浮板的高度随水位变化时，伸缩杆的长度可变，拉动套环在定位杆上滑行，使得漂浮板、伸缩杆和套环始终对准水面所实时对应的水位尺标线上的刻度和数据，准确度高；

4、摄像机通过滑行机构与机主体的底部滑动连接，摄像机能够在机主体的底部滑行，在无人机原位不动的情况下，可以通过摄像机的滑行对图像拍摄的角度进行微调，拍摄效果更好，实用性更强；

5、支腿与机主体铰接，机主体上开设有限制支腿的活动范围的限位槽，支腿与机主体之间设有阻止支腿在限位槽内活动的弹性连接机构，在无人机降落时起到缓冲作用，防止无人机因撞击而受损，延长无人机的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例中基于遥感影像的水利工程监测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中浮动指示装置的结构主视图；

图3为本发明实施例中浮动指示装置的立体图；

图4为图1中上空影像监测装置的仰视图；

图5为图1中上空影像监测装置的俯视图；

图6为图1中A部分的放大结构示意图；

图7为图4中B部分的放大结构示意图；

图8为图4中C部分的放大结构示意图；

图9为本发明实施例中螺旋桨的一种状态结构示意图；

图10 为本发明实施例中螺旋桨的另一种状态结构示意图。

图中：

1、基座；101、基板；102、凸板；

2、漂浮板；

3、指示机构；301、定位杆；302、伸缩杆；303、套环；

4、限位机构；401、固定块；402、滑杆；403、限位块；

5、联动机构；501、联动块；502、第一联动板；503、第二联动板；504、第三联动板；505、滑槽；

6、机主体；

7、螺旋桨；701、底座；702、桨叶；703、顶座；

8、支腿；

9、弹性连接机构；901、弹簧；902、限位槽；

10、滑行机构；1001、安装座；1002、滑行驱动电机；1003、主动齿轮；1004、滑道；1005、滑座；1006、滑板；1007、被动齿条；

11、摄像机；

12、河堤。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-10，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-10所示，一种基于遥感影像的水利工程监测系统，包括：

浮动指示装置，设置于河堤12上，且用于指示水位，浮动指示装置包括设置于河堤12上且用于显示水位数据的水位尺标线、设置于河堤12上的基座1、与基座1活动连接且漂浮于水面上的漂浮板2、设置于漂浮板2上且用于指示水位尺标线上的水位数据的指示机构3；

上空影像监测装置，设置于河堤12上空，且用于采集指示机构3指示的水位图像数据，上空影像监测装置包括无人机和滑动设置于无人机上的摄像机11。

具体而言，一种基于遥感影像的水利工程监测系统，包括：

浮动指示装置，安装在河堤12上，且用于指示水位，浮动指示装置包括安装在河堤12上且用于显示水位数据的水位尺标线、安装在河堤12上的基座1、与基座1活动连接且漂浮于水面上的漂浮板2、安装在漂浮板2上且用于指示水位尺标线上的水位数据的指示机构3，浮动指示装置用于实时指示水位数据；

上空影像监测装置，安装在河堤12上空，且用于采集指示机构3指示的水位图像数据，上空影像监测装置包括无人机和滑动安装在无人机上的摄像机11，上空影像监测装置用于采集浮动指示装置指示的水位图像数据。

本发明使用方便，设置浮动指示装置和上空影像监测装置，浮动指示装置用于实时指示水位数据，上空影像监测装置用于采集浮动指示装置指示的水位图像数据，无需工作人员近距离人眼读取，节省人力，效率高，准确度更高。

水位尺标线位于河堤12上，一部分淹没在水中，一部分露在水面外，水面与水位尺标线接触的位置即为实时水位数据。水位尺标线准确无误的对标水位数据，漂浮板2实时漂浮在水面上，指示机构3随漂浮板2一起漂浮在水面上且对准水位尺标线上的水位数据，指示效果更加醒目，确保摄像机11拍摄的图像上能够清晰地读取实时水位数据。

根据本发明的一个实施例，如图1-3所示，指示机构3包括安装在河堤12上的定位杆301、安装在漂浮板2靠近河堤12的一侧侧壁上的伸缩杆302、安装在伸缩杆302的另一端且活动套装在定位杆301上的套环303。漂浮板2始终漂浮在水面上，漂浮板2的高度随水位变化时，伸缩杆302的长度可变，拉动套环303在定位杆301上滑行，使得漂浮板2、伸缩杆302和套环303始终对准水面所实时对应的水位尺标线上的刻度和数据，准确度高。

根据本发明的另一个实施例，如图1-3所示，漂浮板2通过限位机构4与基座1滑动连接，限位机构4包括安装在基座1上的固定块401、与漂浮板2连接且活动贯穿固定块401的滑杆402、安装在滑杆402底部的限位块403。

具体地，基座1包括安装在河堤12上且沿竖直方向布置的基板101，基板101淹没在水面下，基板101位于河堤12的左侧，基板101的左侧壁底部连接有凸板102。基板101的左侧壁顶部前后两端均连接有一个固定块401，固定块401上活动贯穿插装有一根滑杆402，滑杆402沿竖直方向布置，滑杆402的顶部与漂浮板2的底部连接，滑杆402的底部连接有限位块403。当漂浮板2随水位的升降而升降时，滑杆402上下滑动，限位块403避免滑杆402从上方脱离固定块401的限位，凸板102对限位块403的最低位置进行限制，避免漂浮板2因与基板101和固定块401的顶部相抵接而出现黏连情况。

进一步的，漂浮板2通过联动机构5与基座1活动连接，联动机构5包括沿竖直方向开设于基座1上的滑槽505、滑动安装在滑槽505内的联动块501、与漂浮板2和联动块501铰接的联动板组件，联动板组件与基座1铰接。

具体地，基板101和凸板102上贯穿开设有滑槽505，联动块501滑动安装在滑槽505内。联动板组件包括第一联动板502、第二联动板503和第三联动板504，第一联动板502的底部与联动块501铰接，第一联动板502的顶部与第三联动板504的底部铰接，第三联动板504的顶部与漂浮板2铰接，第二联动板503的一端与基板101铰接，第二联动板503的另一端与第一联动板502的上侧铰接。同样可以对漂浮板2的移动轨迹起到限位作用。

在本发明的一个实施例中，如图1、图4-图7所示，无人机包括机主体6、转动安装在机主体6顶部四个角上的四个螺旋桨7、均匀安装在机主体6底部的四个支腿8，摄像机11通过滑行机构10与机主体6的底部滑动连接。摄像机11能够在机主体6的底部滑行，在无人机原位不动的情况下，可以通过摄像机11的滑行对图像拍摄的角度进行微调，拍摄效果更好，实用性更强。

进一步的，滑行机构10包括安装在机主体6底部的滑道1004、通过滑座1005与滑道1004滑动连接的滑板1006、安装在机主体6的底部且与滑板1006传动连接以驱动滑板1006滑行的滑行驱动组件，摄像机11安装在滑板1006的底部。

进一步的，滑行驱动组件包括安装在机主体6底部的安装座1001、安装在安装座1001上的滑行驱动电机1002、与滑行驱动电机1002的输出端连接且与滑行驱动电机1002的输出端同轴转动的主动齿轮1003、安装在滑板1006的侧壁上且与主动齿轮1003啮合的被动齿条1007。

具体地，机主体6的底部安装滑道1004，滑道1004上滑动安装滑座1005，滑板1006与滑座1005连接，机主体6的底部安装安装座1001，安装座1001上安装滑行驱动电机1002，滑行驱动电机1002的输出端竖直朝下活动贯穿安装座1001，滑行驱动电机1002的输出端底部通过连接轴安装主动齿轮1003，滑板1006的左侧壁上连接有与主动齿轮1003啮合的被动齿条1007，摄像机11安装在滑板1006的底部。滑行驱动电机1002工作，其输出端驱动主动齿轮1003旋转，主动齿轮1003与被动齿条1007啮合，带动滑板1006和滑座1005在滑道1004上滑行，驱动稳定、可靠。

在本发明的另一个实施例中，如图1、图4和图8所示，支腿8与机主体6铰接，机主体6上开设有限制支腿8的活动范围的限位槽902，支腿8与机主体6之间设有阻止支腿8在限位槽902内活动的弹性连接机构9。

进一步的，弹性连接机构9包括安装在机主体6和支腿8之间的若干弹簧901。

具体地，机主体6的底部四个角上均开设有限位槽902，四个支腿8分别铰接在四个限位槽902内，支腿8的底部朝向远离机主体6的方向倾斜，支腿8在限位槽902内能够以铰接点为圆心转动，限位槽902限制了支腿8的转动范围。每一个支腿8和机主体6的底部之间对称安装有两个弹簧901，弹簧901处于未拉升状态时，支腿8的底部与机主体6之间的水平距离刚好是活动范围内的最小距离。当无人机降落时，支腿8的底部先与地面接触，因受到碰撞、挤压力，支腿8以与机主体6的铰接点为圆心朝向支腿8底部远离机主体6的方向转动，弹簧901拉绳，对支腿8产生阻止其转动的拉力，缓冲效果良好，延长无人机的使用寿命。

在本发明的另一个实施例中，如图1、图5和图9-10所示，螺旋桨7包括转动安装在机主体6顶部的底座701、可拆卸安装在底座701顶部的顶座703、活动安装在底座701和顶座703之间且对称布置的两个桨叶702，两个桨叶702处于同一条直线上。不使用时，可将桨叶702折叠起来，减小占地空间，避免因意外碰撞而受损。

本发明的工作原理：伸缩杆302和套环303随漂浮板2一起实时漂浮在水面上，漂浮板2、伸缩杆302和套环303可以是红色或者其他醒目的颜色，更直观更醒目的指向水面实时对应的水位尺标线上的水位数据，无人机飞翔在水面上空，摄像机11对水位数据进行持续拍摄，可将水位图像数据无线传输到计算机端（现有技术），便于工作人员实时查看水位信息，无需工作人员近距离人眼读取，节省人力，效率高，准确度高。另外，可外接报警设备，设置水位限制区间，当采集的水位数据信息超出设置的水位限制区间时，报警设备报警。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于遥感影像的水利工程监测系统，其特征在于，包括：

浮动指示装置，设置于河堤（12）上，且用于指示水位，所述浮动指示装置包括设置于河堤（12）上且用于显示水位数据的水位尺标线、设置于河堤（12）上的基座（1）、与所述基座（1）活动连接且漂浮于水面上的漂浮板（2）、设置于漂浮板（2）上且用于指示水位尺标线上的水位数据的指示机构（3）；

上空影像监测装置，设置于河堤（12）上空，且用于采集所述指示机构（3）指示的水位图像数据，所述上空影像监测装置包括无人机和滑动设置于无人机上的摄像机（11）。

2.根据权利要求1所述的基于遥感影像的水利工程监测系统，其特征在于，所述指示机构（3）包括设置于河堤（12）上的定位杆（301）、设置于漂浮板（2）靠近河堤（12）的一侧侧壁上的伸缩杆（302）、设置于伸缩杆（302）的另一端且活动套设于定位杆（301）上的套环（303）。

3.根据权利要求1所述的基于遥感影像的水利工程监测系统，其特征在于，所述漂浮板（2）通过限位机构（4）与基座（1）滑动连接，所述限位机构（4）包括设置于基座（1）上的固定块（401）、与漂浮板（2）连接且活动贯穿固定块（401）的滑杆（402）、设置于滑杆（402）底部的限位块（403）。

4.根据权利要求1所述的基于遥感影像的水利工程监测系统，其特征在于，所述漂浮板（2）通过联动机构（5）与基座（1）活动连接，所述联动机构（5）包括沿竖直方向开设于基座（1）上的滑槽（505）、滑动设置于滑槽（505）内的联动块（501）、与漂浮板（2）和联动块（501）铰接的联动板组件，所述联动板组件与基座（1）铰接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于遥感影像的水利工程监测系统，其特征在于，所述无人机包括机主体（6）、均匀设置于机主体（6）顶部的若干螺旋桨（7）、均匀设置于机主体（6）底部的若干支腿（8），所述摄像机（11）通过滑行机构（10）与机主体（6）的底部滑动连接。

6.根据权利要求5所述的基于遥感影像的水利工程监测系统，其特征在于，所述滑行机构（10）包括设置于机主体（6）底部的滑道（1004）、通过滑座（1005）与滑道（1004）滑动连接的滑板（1006）、设置于机主体（6）的底部且与滑板（1006）传动连接以驱动滑板（1006）滑行的滑行驱动组件，所述摄像机（11）设置于滑板（1006）的底部。

7.根据权利要求6所述的基于遥感影像的水利工程监测系统，其特征在于，所述滑行驱动组件包括设置于机主体（6）底部的安装座（1001）、设置于安装座（1001）上的滑行驱动电机（1002）、与滑行驱动电机（1002）的输出端连接且与滑行驱动电机（1002）的输出端同轴转动的主动齿轮（1003）、设置于滑板（1006）的侧壁上且与主动齿轮（1003）啮合的被动齿条（1007）。

8.根据权利要求5所述的基于遥感影像的水利工程监测系统，其特征在于，所述支腿（8）与机主体（6）铰接，所述机主体（6）上开设有限制支腿（8）的活动范围的限位槽（902），所述支腿（8）与机主体（6）之间设有阻止支腿（8）在限位槽（902）内活动的弹性连接机构（9）。

9.根据权利要求8所述的基于遥感影像的水利工程监测系统，其特征在于，所述弹性连接机构（9）包括设置于机主体（6）和支腿（8）之间的若干弹簧（901）。

10.根据权利要求5所述的基于遥感影像的水利工程监测系统，其特征在于，所述螺旋桨（7）包括转动设置于机主体（6）顶部的底座（701）、可拆卸设置于底座（701）顶部的顶座（703）、活动设置于底座（701）和顶座（703）之间且均匀布置的至少两个桨叶（702）。

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