CN117388521A - 一种水利无人机测流方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及水文监测技术领域，提供一种水利无人机测流方法及系统，该方法包括：接收巡航指令及巡航路线，并获取待测量水体的预计流速，通过无人机拍摄巡航路线中待测量水体的水体图像，以及根据巡航路线测量待测量水体的流速数据，并将水体图像和流速数据传输至服务器。这样，可通过无人机巡航，对巡航路线中的待测量水体进行拍摄形成水体图像，还可通过测量待测量水体的流速数据，并将水体图像和流速数据发送至服务器进行处理，以实现对待测量水体的流速监测。

Description

一种水利无人机测流方法及系统

技术领域

本申请涉及水文监测技术领域，特别涉及一种水利无人机测流方法及系统。

背景技术

水流测速技术在水利工程中起着至关重要的作用，能够帮助水利工程师们更好地了解水体流动的情况，从而制定相应的工程措施和管理策略。

在进行水流测速时通常应用测速仪进行测量，典型的测速仪包括雷达测速仪、ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler，声学多普勒流速剖面仪）或转子测速仪。但前述水流测试设备大都需要人员现场值守，增加了成本，并提高了人员参与水面测速作业的安全风险，且同一种测速仪器在不同水流状态下精度差异较大，也难以实现对水流速度的不间断监控。

因此为解决前述水流测速方法的局限性，亟需开发一种适应多场景的水体流速测试方法。

发明内容

本申请提供一种水利无人机测流方法及系统，以解决水体流速测量过程中安全风险高以及不同流速水体影响测量精度的问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种水利无人机测流方法，应用于一种水利无人机测流系统中的无人机基站，该系统还包括服务器，该方法包括：接收巡航指令及巡航路线；获取第一水体流速；第一水体流速包括巡航路线中的待测量水体的预计流速；拍摄巡航路线中待测量水体的水体图像；将水体图像传输至服务器；根据巡航路线，测量待测量水体的流速数据；将流速数据传输至服务器。

这样，可通过无人机巡航，对巡航路线中的待测量水体进行拍摄形成水体图像，还可通过测量待测量水体的流速数据，并将水体图像和流速数据发送至服务器进行处理，以实现对待测量水体的流速监测。

在一种可行的实施方式中，在拍摄巡航路线中待测量水体的水体图像之前，方法包括：挂载测速仪至第一无人机；第一无人机为无人机基站中响应于巡航指令进行测速的无人机。

根据巡航路线，测量待测量水体的流速数据，包括：根据巡航路线，控制第一无人机在待测量水体上空悬停；根据测速仪，获取待测量水体的流速数据。这样，无人机可对应挂载测速仪，而后根据巡航路线，悬停在待测量水体的特定区域，从而对水体的流速进行测量，使无人机可通过测速仪测量得到待测量水体的流速数据，增加数据获取的途径，提高流速获取的准确性。

在一种可行的实施方式中，挂载测速仪至第一无人机，包括：若第一水体流速小于或等于第一流速阈值，则挂载第一测速仪；若第一水体流速大于第一流速阈值且小于或等于第二流速阈值，则挂载第二测速仪或第三测速仪；第二流速阈值大于第一流速阈值；若第一水体流速大于第二流速阈值，则挂载第三测速仪；第一测速仪包括测速浮标，第二测速仪包括ADCP探头，第三测速仪包括雷达测速仪。这样，可通过水体流速对测速仪的种类进行选取，进而实现不同流速水体的准确测量，避免不同测速仪对不同流速水体的测量精度不同造成的流速误差，提高流速测量准确性。

在一种可行的实施方式中，在拍摄巡航路线中待测量水体的水体图像之前，方法包括：根据第一水体流速，获取第二无人机；第二无人机包括无人机基站中任一挂载有测速仪的无人机。

根据巡航路线，测量待测量水体的流速数据，包括：根据巡航路线，控制第二无人机在待测量水体上空悬停；根据测速仪，获取待测量水体的流速数据。这样，将测速仪与无人机固定搭载，通过选取无人机，从而对水体的流速进行测量，使无人机可通过测速仪测量得到待测量水体的流速数据，增加数据获取的途径，提高流速获取的准确性。

在一种可行的实施方式中，根据第一水体流速，获取第二无人机，包括：若第一水体流速小于或等于第三流速阈值，则获取搭载第一测速仪的第二无人机；若第一水体流速大于第三流速阈值且小于或等于第四流速阈值，则获取搭载第二测速仪或第三测速仪的第二无人机；第四流速阈值大于第三流速阈值；若第一水体流速大于第四流速阈值，则获取搭载第三测速仪的第二无人机；第一测速仪包括测速浮标，第二测速仪包括ADCP探头，第三测速仪包括雷达测速仪。这样，可通过水体流速对搭载测速仪的无人机进行选取，从而以不同的无人机实现对不同流速水体的准确测量，避免不同测速仪对不同流速水体的测量精度不同造成的流速误差，提高流速测量准确性。

在一种可行的实施方式中，在根据测速仪，获取待测量水体的流速数据之前，该方法包括：根据挂载的测速仪的类型，调节悬停高度；若测速仪为第一测速仪或第二测速仪，则将测速仪放置入待测量水体并控制测速仪发送测量信号；若测速仪为第三测速仪，则控制测速仪发送测量信号。这样，可根据无人机挂载的测速仪的种类，来对测速方式进行控制，从而更好地获取对应于测速仪的测速数据，减少流速不同带来的误差，实现对水体的流速监测。

在一种可行的实施方式中，根据测速仪，获取待测量水体的流速数据，包括：接收测量信号的回传信号；根据回传信号，获取待测量水体的流速数据。这样，可通过测速仪对待测量水体进行检测，从而得到水体的精确流速，提高测量的精确性。

在一种可行的实施方式中，在将流速数据传输至服务器之前，方法包括：将无人机上测速仪的类型发送至服务器。这样，可使服务器对接收的测速仪进行识别，提高对测速数据的处理速度，增加处理准确性。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种水利无人机测流方法，应用于一种水利无人机测流系统中的服务器，该系统还包括无人机基站，该方法包括：发送巡航指令及巡航路线；发送第一水体流速；第一水体流速包括巡航路线中的待测量水体的预计流速；接收水体图像；水体图像包括无人机基站根据巡航指令及巡航路线拍摄得到的待测量水体的图像或视频；接收流速数据；根据水体图像和/或流速数据，计算第二水体流速。这样，服务器能够对无人机基站传输的数据进行处理，从而获取精确的水体流速，提高获取的水体流速的准确性。

根据本申请实施例的第三方面，提供一种水利无人机测流系统，包括无人机基站和服务器；无人机基站包括：无人机；通信单元，用于接收巡航指令、巡航路线，以及第一水体流速；摄影单元，摄影单元设置在无人机上，摄影单元用于拍摄巡航路线中的水体图像；通信单元还用于将水体图像传输至服务器；测速仪，用于测量待测量水体的流速数据；测速仪包括第一测速仪、第二测速仪和第三测速仪；通信单元还用于将流速数据传输至服务器；控制单元，用于控制无人机根据巡航指令及巡航路线飞行，以及控制摄影单元、通信单元和测速仪，获取与发送水体图像和流速数据。

服务器包括：数据发送模块，用于向无人机基站发送巡航指令、巡航路线，以及第一水体流速；数据接收模块，用于接收水体图像和流速数据；数据计算模块，用于根据水体图像和/或流速数据，计算第二水体流速。这样，可通过无人机基站和服务器配合，实现对待测量水体的实时监测，减少人工参与，从而避免测流过程中的安全风险，并且通过对待测量水体的实时监控，提高水体流速的测量准确性。

由以上技术方案可知，本申请提供一种水利无人机测流方法及系统，该方法包括：接收巡航指令及巡航路线，并获取待测量水体的预计流速，通过无人机拍摄巡航路线中待测量水体的水体图像，以及根据巡航路线测量待测量水体的流速数据，并将水体图像和流速数据传输至服务器。这样，可通过无人机巡航，对巡航路线中的待测量水体进行拍摄形成水体图像，还可通过测量待测量水体的流速数据，并将水体图像和流速数据发送至服务器进行处理的方式，以实现对待测量水体的流速监测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为一种ADCP设备的测流示意图；

图2为本申请实施例中一种水利无人机测流方法的流程示意图；

图3为本申请实施例中挂载第一测速仪的无人机的测流示意图；

图4为本申请实施例中挂载第二测速仪的无人机的测流示意图；

图5为本申请实施例中挂载第三测速仪的无人机的测流示意图；

图6为本申请实施例中另一种水利无人机测流方法的流程示意图；

图7为本申请实施例中一种水利无人机测流系统的示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的示例。

以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，本申请中，“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

水体的流速数据是水利工程施工过程中的重要参考数据，因此水流测速技术在水利工程中起着至关重要的作用。水体的流速能够帮助水利工程师们更好地了解水体流动的情况，从而制定相应的工程措施和管理策略。

在进行水流测速时通常应用测速仪进行测量，典型的测速仪可包括雷达测速仪、转子测速仪以及ADCP等测量设备。

其中，雷达测速仪需要设置在待测量水体的水面上方，大部分雷达波以一定的俯角向水面，并接受从水面返回的雷达波信号，根据雷达波反射特性和多普勒测速特性，回波信号的频率变化与水面流速成正比关系，传感器通过检测频率变化得到水面的流速。因此雷达测速仪通常仅能对待测量水体的水面流速进行测量，无法获取水体中各层的流速，由于雷达测速仪在使用过程中通常会固定在岸边一侧，可测试面较窄，并导致雷达波俯角测流准确性低，对于较宽的水体测速局限性较大。

图1为一种ADCP设备测流的示意图。如图1所示，在应用ADCP设备进行水体测流时，可将ADCP设备绑定至进行测流的小船上，来进行横断面水流测速，从而得到精准的横断面水流速。ADCP设备可利用超声波的多普勒效应来测量流体速度，通过发射信号和接收信号的散射波的频率变化获取横断面的水体流速，该设备适合河道、渠道较规则的且水深约为0.5m~5m深的水域，用ADCP设备测得各层流速，再用ADCP设备上的压力传感器测得水深，就可以通过上位机计算出流量。

但由于ADCP设备在应用过程中通常放置在船上，因此需要人员进行现场值守，增加人工成本，部分水体场景中的安全风险较高，且ADCP设备不适用于情况较为复杂的水域。

而转子测速仪的工作原理是基于动量守恒定律。当流体通过转子时，流体对转子产生的冲击力会改变转子的动量。通过测量转子的动量变化率，间接获得流体对转子产生的冲击力，从而得到流体的流速。但转子测速仪的测量结果受到多种因素影响，如转子叶片数量、叶片形状、流体的密度和粘度等，需要根据不同的水域选择合适的转子测速仪，进行多次校准和修正，且在实际应用中转子测速仪需要人工操作。

通过上述内容可知，利用测速仪进行水体流速测量的方式存在部分场景中安全风险较大，且部分方式无法应用于情况较为复杂的水域，降低流速测量准确性的问题。为了解决上述问题，本申请提供一种水利无人机测流方法，降低流速测量的安全风险，且能够适应环境较为复杂的水域，提高水体流速测量的准确性。

图2为本申请实施例中一种水利无人机测流方法的流程示意图。如图2所示，本申请实施例中提出一种水利无人机测流方法，应用于一种水利无人机测流系统中的无人机基站，该系统还包括服务器，该方法包括：

S210：接收巡航指令及巡航路线。

无人机基站在运行过程中，可接收来自服务器的巡航指令和巡航路线，进而控制无人机沿巡航路线进行巡航，从而获取待测量水体的数据。

其中，巡航指令可为带有无人机编号、巡航起始时间的指令信号，使无人机基站在接收到巡航指令后，将符合指令中无人机编号的无人机，在巡航起始时间派出，从而实现对待测量水体的流速测量。

而巡航路线可包括无人机本次巡航的路线、测速节点、飞行速度乃至飞行时长等信息的数据，从而实现对无人机测流的路径控制，减少测量误差，同时减少无人机能源动力影响检测的风险。

在本申请部分实施例中，巡航指令和巡航路线还可为内置在无人机基站中的预设指令。且预设指令中包含的内容种类于服务器发送的巡航指令和巡航路线中的内容种类相同，例如巡航指令中包括巡航起始时间，则预设指令中同样包括巡航起始时间。

需要说明的是，前述实施例中巡航指令和巡航路线中包括的内容仅为本申请中一种可行的实施方式，本申请对于巡航指令和巡航路线的具体内容不做限制。

S220：获取第一水体流速。

其中，第一水体流速包括巡航路线中的待测量水体的预计流速。示例性的，第一水体流速可为服务器根据历史同期的该待测量水体的流速数据得到的预测流速。在部分实施例中，第一水体流速还可为服务器中存储的该待测量水体的前次流速数据。

若服务器中不存在该待测量水体的历史流速数据，还可通过该待测量水体所在的地区及气象状况，对流速数据进行一定的推测。应当理解的是，第一水体流速仅为用于判断待测量水体的当前流速状态，从而使无人机基站能够通过待测量水体的流速状态，采用合适的水体测流方案，提高水体测流的准确性。因此第一水体流速可为一个较为粗略的估值或体现待测量水体流速状态的数据，例如低流速、中流速、高流速等。

在本申请的部分实施例中，为了能够在后续更好地获取水体图像及流速数据，可在无人机基站派出无人机前，对需要派出的无人机进行操作，使其能够更好地获取数据。

示例性的，可将测速仪挂载至第一无人机。其中第一无人机为无人机基站中响应于巡航指令，需要根据巡航路线进行待测量水体的流速测量的无人机。

在本申请实施例中，测速仪的种类可包括前述实施例中的各种测速仪，例如雷达测速仪、ADCP设备、测速浮标等。由于不同类型的测速仪所适用的场景存在区别，以前述三种测速仪为例，测速浮标适用于低流速场景，ADCP设备适用于中流速场景，而雷达测速仪适用于中、高流速场景，因此可通过第一水体流速对需要挂载的测速仪进行判断。

具体的，可获取第一流速阈值和第二流速阈值，并通过阈值与第一水体流速的对比，来挂载对应的测速仪。其中，第一流速阈值小于第二流速阈值，以普通河流的流速为例，普通河流在水面平静的状态下的流速通常位于1.5m/s左右，因此第一流速阈值可为1m/s，第二流速阈值可为2m/s，从而通过流速对测速仪进行选取。

在本实施例中，若第一水体流速小于或等于第一流速阈值，则挂载第一测速仪；若第一水体流速大于第一流速阈值且小于或等于第二流速阈值，则挂载第二测速仪或第三测速仪；若第一水体流速大于第二流速阈值，则挂载第三测速仪。

其中，第一测速仪包括适用于低流速的测速浮标，第二测速仪包括适用于中流速的ADCP探头，第三测速仪包括适用于高流速的雷达测速仪。这样，可通过水体流速对测速仪的种类进行选取，进而实现不同流速水体的准确测量，避免不同测速仪对不同流速水体的测量精度不同造成的流速测量误差，提高流速测量准确性。

在本申请另一部分实施例中，由于在派出无人机进行巡航及测量前，再为无人机挂载测速仪存在一定的安装风险，容易导致设备丢失或损坏，因此可在无人机基站中放置有至少三个无人机，其分别固定挂载第一测速仪、第二测速仪和第三测速仪。在得到第一水体流速后，即可根据第一水体流速，获取需要执行巡航及测量任务的第二无人机，其中第二无人机包括无人机基站中的任一个挂载有测速仪的无人机。

具体的，在选取第二无人机的过程中，若第一水体流速小于或等于第三流速阈值，则获取搭载第一测速仪的第二无人机；若第一水体流速大于第三流速阈值且小于或等于第四流速阈值，则获取搭载第二测速仪或第三测速仪的第二无人机；若第一水体流速大于第四流速阈值，则获取搭载第三测速仪的第二无人机。其中，第四流速阈值大于第三流速阈值，第三流速阈值的数值可与前述第一流速阈值的数值相同，第四流速阈值的数值可与前述第二流速阈值的数值相同，本申请实施例对于第一流速阈值、第二流速阈值、第三流速阈值和第四流速阈值的具体数值均不做其他具体限定。

这样，可通过水体流速对搭载测速仪的无人机进行选取，从而以不同的无人机实现对不同流速水体的准确测量，避免不同测速仪对不同流速水体的测量精度不同造成的流速误差，提高流速测量准确性。同时还减少了临时在无人机上挂载测速仪所消耗的时间，同时减少设备脱落的风险，提高测量过程中的设备安全性。

在本申请部分实施例中，若无人机基站中采用多个无人机分别挂载不同种类的测速仪的方法，则服务器在向无人机基站发送巡航指令时，可指定挂载特定测速仪的无人机执行本次指令，实现无人机的快速响应。

S230：拍摄巡航路线中待测量水体的水体图像。

无人机基站中的无人机上还设有摄影单元，从而在巡航过程中垂直于待测量水体进行拍摄，以获取待测量水体的水体图像。

应当理解的是，水体图像的作用包括分析水体情况、水体流速等，因此为了便于对信息进行获取，摄像单元通过拍摄视频的方式，从而获取连续的水体图像，便于服务器进行流速或其他信息的分析处理。

由于无人机在巡航过程中有一个相对于地面的速度，因此在巡航过程中获取的水体图像的流速需要排除无人机速度的影响，因此可通过无人机线发送水体图像时将巡航速度同步发送，以便于在水体图像中参照物较少的条件下，仍能够对图像中的水体流速进行分析。

在部分实施例中，也可在巡航路线中设置拍摄点位，当无人机巡航至拍摄点位时，即可悬停在该位置，与地面保持相对静止，从而对待测量水体进行拍摄，以在后续通过服务器对水体图像进行分析。

S240：将水体图像传输至服务器。

无人机在拍摄待测量水体的过程中，可通过无线通信的方式将水体图像实时发送至无人机基站，无人机基站再通过无线通信或有线通信的方式将水体图像发送至服务器；无人机也可直接通过无线通信的方式将水体图像实时发送至服务器。

在部分实施例中，无人机还可在巡航结束后，将水体图像发送至服务器，本申请对于无人机将拍摄得到的水体图像发送至服务器的方式和时间节点不做限制。

S250：根据巡航路线，测量待测量水体的流速数据。

由于测速浮标是通过水流带动测速浮标的位移和时间关系来得到流速数据，而ADCP探头和雷达测速仪均通过发送信号并接收反射信号的方式来对流速数据进行获取，所以无人机巡航过程中产生的位移，会影响通过测速仪测量的流速数据结果。因此巡航路线中还可包括测量点位，无人机可在巡航到达测量点位时，通过测速仪来获取水体的流速数据。

因此，测量待测量水体的流速数据的步骤可包括：根据巡航路线，控制进行巡航的无人机在待测量水体上空悬停，而后利用无人机上挂载的测速仪，获取待测量水体的流速数据。

这样，无人机可对应挂载测速仪，而后根据巡航路线，悬停在待测量水体的特定区域，从而对水体的流速进行测量，使无人机可通过测速仪测量得到待测量水体的流速数据，增加数据获取的途径，提高流速获取的准确性。

图3为本申请实施例中挂载第一测速仪的无人机的测流示意图；图4为本申请实施例中挂载第二测速仪的无人机的测流示意图；图5为本申请实施例中挂载第三测速仪的无人机的测流示意图。

如图3至图5所示，分别为第一测速仪、第二测速仪和第三测速仪的测流示意图，其中第一流速仪为测速浮标，第二测速仪为ADCP探头，第三测速仪为雷达测速仪。

其中在利用测速浮标进行水体流速测量的过程中，可在上游的某一位置放置浮标，同时记录放置浮标的时间，当浮标随水流到达某一位置或位移一端距离后记录时间，同时两个位置间的距离，就可以算出河水的流速，重复几次就可以求出河水的平均流速。

而ADCP探头则利用声波换能器作为传感器，声波换能器发射声脉冲波，声脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反散射体反散射，由声波换能器接收信号，经测定多普勒频移而测算出测线范围内若干点流速，进而根据现场断面测量获取的水位与断面面积关系计算断面面积和流量。

雷达测速仪则是通过向水体中的特定点发射高频率的电磁波，然后接收这些波的反射信号。由于电磁波在空气中的传播速度是已知的，通过测量发射和接收信号的时间差，就可以计算出距离。而通过比较发射和接收信号的频率差异，就可以确定水体的流速。

因此通过不同的测速仪的测速原理可知，不同种类的测速仪在实际测量流速时，与水面的距离存在区别。因此在利用测速仪获取待测量水体的流速数据前，可根据无人机上挂载的测速仪的类型，来对无人机自身的悬停高度进行调节。

示例性的，若测速仪为第一测速仪或第二测速仪，则将悬停高度控制的较低，从而能够将第一测速仪或第二测速仪放置入水，从而通过第一测速仪或第二测速仪对水体的流速进行测量；而若测速仪为第三测速仪，则将悬停高度控制的较高，从而增加测速仪与待测量水体的距离，从而提高测流的准确性。

在根据测速仪的种类，确定悬停高度并悬停后，在本申请部分实施例中，若测速仪为第一测速仪或第二测速仪，则控制无人机将测速仪放置入待测量水体并控制测速仪发送测量信号。其中若测速仪为第一测速仪，则可将测速仪放置入待测量水体，并控制其在位移一端距离或到达某一地点后发送信号，以提示无人机记录时间并收回测速仪；而若测速仪为第二测速仪，则可将测速仪放置入待测量水体，并控制测速仪发送超声波信号，来对待测量水体的流速进行测量。

若测速仪为第三测速仪，则直接控制测速仪发送测量信号，从而对待测量水体进行流速测量。这样，可根据无人机挂载的测速仪的种类，来对测速方式进行控制，从而更好地获取对应于测速仪的测速数据，减少流速不同带来的误差，实现对水体的流速监测。

以测速仪为第二测速仪或第三测速仪为例，其发送和接收的信号中并不会直接包含待测量水体的流速信息，因此测量待测量水体的流速数据的具体步骤可包括接收测量信号的回传信号，以及根据回传信号，获取待测量水体的流速数据。

测量信号的回传信号受待测量水体中泥沙或水体本身的影响，产生频移，此时即可通过回传信号与测速仪发送的测量信号间的关系，对流速数据进行计算获取。这样，可通过测速仪对待测量水体进行检测，从而得到水体的精确流速，提高测量的精确性。

S260：将流速数据传输至服务器。

测速仪在获取流速数据后，可通过无人机和/或无人机基站，将流速数据传输至服务器中。流速数据的传输过程与步骤S240中将水体图像传输至服务器的过程相同，本申请中不做赘述。

在部分实施例中，步骤S250中的测速仪可直接将测量信号的回传信号作为流速数据发送至服务器，从而降低测速仪的结构复杂度和运行复杂度，降低重量，从而提高无人机的续航能力，增加无人机的单次巡航时间。

而若测速仪将回传信号直接作为流速数据传输至服务器，由于不同类型测速仪的回传信号存在区别，且对回传信号的处理方式也不相同，因此在将流速数据传输至服务器的同时，还需要将无人机上挂载的测速仪发送至服务器，从而使服务器对接收的测速仪进行识别，提高对测速数据的处理速度，增加处理准确性。

通过本申请实施例中的方法，可利用无人机巡航，对巡航路线中的待测量水体进行拍摄形成水体图像，还可通过测量待测量水体的流速数据，并将水体图像和流速数据发送至服务器进行处理，以实现对待测量水体的流速监测。

图6为本申请实施例中另一种水利无人机测流方法的流程示意图。根据前述实施例中的一种水利无人机测流方法，本申请实施例中还提供一种水利无人机测流方法，该方法应用于水利无人机测流系统中的服务器，该系统还包括无人机基站，该方法包括：

S610：发送巡航指令及巡航路线。

服务器可通过有线通信或无线通信的方式，向无人机基站发送巡航指令及巡航路线。本实施例中巡航指令和巡航路线，与步骤S210中的巡航指令和巡航路线相同，本申请中不做赘述。

应当理解的是，巡航指令和巡航路线可为提前内置在服务器中的内容，也可为操作人员输入至服务器中的内容，本申请对于巡航指令和巡航路线的数据来源不做限制。

S620：发送第一水体流速。

本步骤中的第一水体流速与步骤S220中的第一水体流速相同，均为对巡航路线中待测量水体的流速预测值。服务器可通过读取历史同期该水体的流速来对待测量水体的流速进行预测，也可通过历史流速数据对水体流速进行预测。在本申请部分实施例中，若服务器中不存在对应于该水体的流速数据，则还可通过待测量水体所处的位置及天气对水体的流速进行预测，从而获取第一水体流速。

S630：接收水体图像。

其中，水体图像包括无人机基站根据巡航指令及巡航路线控制无人机拍摄得到的待测量水体的图像或视频。

S640：接收流速数据。

接收无人机基站或无人机自身发送的流速数据。流速数据可为挂载在无人机上的测速仪测量得到的具体流速，也可为测速仪发送的测量信号的回传信号，本申请中对于流速数据的具体内容不做限制。

S650：根据水体图像和/或流速数据，计算第二水体流速。

在得到水体图像和流速数据后，即可通过水体图像和/或流速数据对待测量水体的水体流速进行精确计算，来得到第二水体流速。示例性的，可分别通过水体图像和流速数据计算得到两个水体流速数值，并通过取平均值或计算差值等方式，得到较为精确的水体流速作为第二水体流速。

这样，服务器能够对无人机基站传输的数据进行处理，从而获取精确的水体流速，提高获取的水体流速的准确性。

基于上述实施例提供的水利无人机测流方法，本申请实施例中还提供一种水利无人机测流系统，应用于如前述中的任一种方法，如图7所示，该系统包括无人机基站100和服务器200。

无人机基站100包括：无人机110、通信单元120、摄影单元130、测速仪140和控制单元150。其中，通信单元120用于从服务器200接收巡航指令、巡航路线，以及第一水体流速，通信单元120可包括无线通信单元和/或有线通信单元，从而实现无人机基站100与服务器200，以及无人机基站100与执行巡航任务的无人机110间的通信。应当理解的是，无人机基站100与执行巡航任务的无人机110间的通信方式为无线通信，无人机基站100与服务器200间的通信方式可为无线通信也可为有线通信，本申请中对于无人机基站100与服务器200间的通信方式不做限制。

而无人机110用于执行巡航指令，从而沿巡航路线对待测量水体的流速进行监测。摄影单元130设置在无人机110上，摄影单元130用于在无人机110巡航过程中拍摄巡航路线中待测量水体的水体图像。

部分实施例中，无人机110上还设有距离传感器等传感器件，从而使无人机110能够控制自身悬停高度及位置，提高悬停精度，将悬停精度控制在厘米级，提高数据采集的稳定性。同时通过距离传感器和摄影单元130，还能够实现无人机110的避障功能，在将要触碰障碍物时进行悬停或机动，从而减少环境生物干扰，提高测量准确性。

测速仪140可直接挂载在无人机110上，也可在无人机110需要进行巡航时挂载至无人机上，测速仪140用于测量待测量水体的流速数据。在通过摄影单元130和测速仪140获取水体图像和流速数据后，通信单元120还可用于将水体图像传输至服务器200，以及将流速数据传输至服务器200。

因此在部分实施例中，无人机110内可设有通信模块，从而实现无人机110与无人机基站100及无人机110与服务器200间的通信。无人机110内部的通信模块采用的通信方式为无线通信。

无人机基站100中的控制单元150，用于控制无人机110根据巡航指令及巡航路线飞行，以及控制摄影单元130、通信单元120和测速仪140，获取与发送水体图像和流速数据。即控制单元150用于控制无人机110、通信单元120、摄影单元130和测速仪140，来实现水体图像和流速数据的采集和发送。

需要说明的是，为了便于无人机110对待测量水体进行巡航及流速测量，无人机基站100可设置在待测量水体的附近，从而减少无人机110与待测量水体间的距离，从而增加无人机110巡航路线中待测量水体的部分，提高巡航效率。

而服务器200则包括数据发送模块210、数据接收模块220和数据计算模块230。

其中数据发送模块210用于向无人机基站100发送巡航指令、巡航路线，以及第一水体流速，数据接收模块220用于接收水体图像和流速数据。因此数据发送模块210和数据接收模块220可由一个至少具有无线通信功能的通信模块实现，应当理解的是，在通信单元120包括有线通信单元时，用于实现数据发送模块210和数据接收模块220的通信模块也需要具有有线通信功能。

而数据计算模块230则是用于根据水体图像和/或流速数据，计算第二水体流速。具体的，数据计算模块230可为一个处理器，从而对水体图像和流速数据进行运算处理。这样，可通过无人机基站100和服务器200配合，实现对待测量水体的实时监测，减少人工参与，从而避免测流过程中的安全风险，并且通过对待测量水体的实时监控，提高水体流速的测量准确性。

在本申请部分实施例中，服务器200还包括数据输入模块，操作人员可通过数据输入模块，向服务器200中发送巡航指令及巡航路线，从而对无人机110的巡航时间、巡航路线等信息进行更换，从而实现对无人机基站100的远程控制。

由以上技术方案可知，本申请提供一种水利无人机测流方法及系统，该方法包括：接收巡航指令及巡航路线，并获取待测量水体的预计流速，通过无人机拍摄巡航路线中待测量水体的水体图像，以及根据巡航路线测量待测量水体的流速数据，并将水体图像和流速数据传输至服务器。这样，可通过无人机巡航，对巡航路线中的待测量水体进行拍摄形成水体图像，还可通过测量待测量水体的流速数据，并将水体图像和流速数据发送至服务器进行处理的方式，以实现对待测量水体的流速监测。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种水利无人机测流方法，其特征在于，应用于一种水利无人机测流系统中的无人机基站，所述系统还包括服务器，所述方法包括：

接收巡航指令及巡航路线；

获取第一水体流速；所述第一水体流速包括所述巡航路线中的待测量水体的预计流速；

拍摄所述巡航路线中所述待测量水体的水体图像；

将所述水体图像传输至所述服务器；

根据所述巡航路线，测量所述待测量水体的流速数据；

将所述流速数据传输至所述服务器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述拍摄所述巡航路线中待测量水体的水体图像之前，所述方法包括：

挂载测速仪至第一无人机；所述第一无人机为所述无人机基站中响应于所述巡航指令进行测速的无人机；

所述根据所述巡航路线，测量所述待测量水体的流速数据，包括：

根据所述巡航路线，控制所述第一无人机在所述待测量水体上空悬停；

根据所述测速仪，获取所述待测量水体的所述流速数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述挂载测速仪至第一无人机，包括：

若所述第一水体流速小于或等于第一流速阈值，则挂载第一测速仪；

若所述第一水体流速大于所述第一流速阈值且小于或等于第二流速阈值，则挂载第二测速仪或第三测速仪；所述第二流速阈值大于所述第一流速阈值；

若所述第一水体流速大于所述第二流速阈值，则挂载所述第三测速仪；所述第一测速仪包括测速浮标，所述第二测速仪包括ADCP探头，所述第三测速仪包括雷达测速仪。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述拍摄所述巡航路线中待测量水体的水体图像之前，所述方法包括：

根据所述第一水体流速，获取第二无人机；所述第二无人机包括所述无人机基站中任一挂载有测速仪的无人机；

所述根据所述巡航路线，测量所述待测量水体的流速数据，包括：

根据所述巡航路线，控制所述第二无人机在所述待测量水体上空悬停；

根据所述测速仪，获取所述待测量水体的所述流速数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一水体流速，获取第二无人机，包括：

若所述第一水体流速小于或等于第三流速阈值，则获取搭载第一测速仪的所述第二无人机；

若所述第一水体流速大于所述第三流速阈值且小于或等于第四流速阈值，则获取搭载第二测速仪或第三测速仪的所述第二无人机；所述第四流速阈值大于所述第三流速阈值；

若所述第一水体流速大于所述第四流速阈值，则获取搭载所述第三测速仪的所述第二无人机；所述第一测速仪包括测速浮标，所述第二测速仪包括ADCP探头，所述第三测速仪包括雷达测速仪。

6.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，在所述根据所述测速仪，获取所述待测量水体的所述流速数据之前，所述方法包括：

根据挂载的所述测速仪的类型，调节悬停高度；

若所述测速仪为所述第一测速仪或所述第二测速仪，则将所述测速仪放置入所述待测量水体并控制所述测速仪发送测量信号；

若所述测速仪为所述第三测速仪，则控制所述测速仪发送测量信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述测速仪，获取所述待测量水体的所述流速数据，包括：

接收所述测量信号的回传信号；

根据所述回传信号，获取所述待测量水体的所述流速数据。

8.根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，在所述将所述流速数据传输至所述服务器之前，所述方法包括：

将无人机上所述测速仪的类型发送至所述服务器。

9.一种水利无人机测流方法，其特征在于，应用于一种水利无人机测流系统中的服务器，所述系统还包括无人机基站，所述方法包括：

发送巡航指令及巡航路线；

发送第一水体流速；所述第一水体流速包括所述巡航路线中的待测量水体的预计流速；

接收水体图像；所述水体图像包括所述无人机基站根据所述巡航指令及所述巡航路线拍摄得到的所述待测量水体的图像或视频；

接收流速数据；

根据所述水体图像和/或所述流速数据，计算第二水体流速。

10.一种水利无人机测流系统，其特征在于，包括无人机基站和服务器；

所述无人机基站包括：

无人机；

通信单元，用于接收巡航指令、巡航路线，以及第一水体流速；

摄影单元，所述摄影单元设置在所述无人机上，所述摄影单元用于拍摄所述巡航路线中的水体图像；

所述通信单元还用于将所述水体图像传输至服务器；

测速仪，用于测量待测量水体的流速数据；所述测速仪包括第一测速仪、第二测速仪和第三测速仪；

所述通信单元还用于将所述流速数据传输至服务器；

控制单元，用于控制所述无人机根据所述巡航指令及所述巡航路线飞行，以及控制所述摄影单元、所述通信单元和所述测速仪，获取与发送所述水体图像和所述流速数据；

所述服务器包括：

数据发送模块，用于向所述无人机基站发送所述巡航指令、所述巡航路线，以及所述第一水体流速；

数据接收模块，用于接收所述水体图像和所述流速数据；

数据计算模块，用于根据所述水体图像和/或所述流速数据，计算第二水体流速。