CN206504730U - 一种基于飞行载体的识别测流系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于飞行载体的识别测流系统，其包括：飞行载体，其可进行飞行航迹规划和在空中进行悬停；在所述飞行载体的下方设置有云台，所述云台通过紧固元件与所述旋翼飞行器的底部相连接；所述云台具有至少一个安装位置，在所述安装位置处设置电波流速仪和/或摄像装置。本实用新型采用飞行载体与电波流速仪或摄像装置相结合，可以实现平稳渡河，不受渡河设施的限制，同时具有较高的灵活性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种测流系统，尤其是涉及一种基于飞行载体的识别测流系统。
背景技术
水流量监测是水文工作的基础，也是防汛抢险工作的基础，水文行业积累了丰富的流量测量经验，但是对于近几年突发的例如汶川地震和鲁甸地震灾区产生的堰塞湖溃口，山区无桥和无测验设施地区的洪水测验，仍然缺乏科学的技术手段，往往采用调查和估测的方式，精度较低，时效性差，会导致无法准确的判断洪水情况。
洪水期间，水体往往含沙量高，水面漂浮物多，机械式流速仪、声学多普勒流速仪等接触式流量测验方式的使用受到限制。而采用电波流速仪或者图像识别测速技术的非接触式测流在使用中不接触水体，水面漂浮物使水面回波信号更强，测速更为准确，具有任何接触式流量测验方式无法比拟的优势，在洪水期，电波法流量测验或者图像识别测速技术成了最好的选择。
一些临时应急监测断面，例如堰塞湖泄洪的洪水监测，人员无法靠近；在我国西部地区有众多的河流流速极大，受到无桥无缆道等缺乏渡河设施的限制，却需要进行应急流量监测。常规应用方式的电波流速仪或者图像识别测速技术在这些应用场景使用受到限制。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种能够适用于紧急断面处的识别测流系统，能为科学决策提供依据。
本实用新型提供了一种基于飞行载体的识别测流系统，其包括：飞行载体，其可以进行飞行航迹规划和在空中进行悬停；在所述飞行载体的下方设置有云台，所述云台通过紧固元件与所述飞行载体的底部相连接；所述云台具有至少一个安装位置，在所述安装位置处设置电波流速仪和/或摄像装置。
其中，所述飞行载体为旋翼飞行器。
其中，所述云台上具有第一安装位置和第二安装位置，在所述第一安装位置上安装有摄像装置，在第二安装位置上安装有电波测速仪。
其中，在所述飞行器上设置有通讯和控制组件，其与所述电波流速仪连接。
其中，所述通讯和控制组件还包括定位部件。
其中，所述定位部件为GPS或北斗定位芯片。
本实用新型采用旋翼飞行器作为载体，搭载非接触式的(不接触水的测量方式)的电波流速仪和/或摄像装置进行水流表面测速，其解决无渡河设施情况下的河流流量测量的难题。
附图说明
图1本实用新型的识别测流系统的结构示意图；
图2本实用新型的识别测流系统在不同位置的测量示意图；
图3本实用新型的识别测流系统的流速测量示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，本领域技术人员应当理解，下述的说明只是为了便于对实用新型进行解释，而不作为对其范围的具体限定。
如图1所示，本实用新型的识别测流系统包括旋翼飞行器1，所述旋翼飞行器为多轴旋翼飞行器，优选所述多轴旋翼飞行器包括六个轴，采用该多轴旋翼飞行器作为载体可以在河流上的测验断面进行航迹规划，可以在河流的上方所设定航迹上的悬停点进行悬停，进行空间定位，并可设定悬停时间；在所述飞行载体1的下方设置有云台2，所述云台2通过紧固元件与所述旋翼飞行器的底部相连接，优选所述旋翼飞行器的底部具有安装支架，所述云台2通过紧固元件被安装在所述安装支架上；云台作为安装、固定摄像装置3和/或电波流速仪4的支撑设备，所述云台包括第一电机和第二电机，所述第一电机为水平电机，第二电机为垂直方向电机，通过第一电机可以使得摄像装置3和/或电波流速仪4在水平方向转动，通过第二电机可以使得摄像装置3和/或电波流速仪4在垂直方向转动，根据测量的需要，可以通过控制第一电机和第二电机实现任意角度的调整，所述云台具有至少一个安装位置，在所述安装位置处安装有摄像装置，作为进一步的选择，可以在所述安装位置处设置电波流速仪，或者所述云台上具有至少两个安装位置，优选所述云台上具有第一安装位置和第二安装位置，在所述第一安装位置上安装有摄像装置3，在第二安装位置上安装有电波测速仪4，通过同时安装摄像装置和电波测速仪进行双重测量保证测量的准确性和相互验证性。
在所述旋翼飞行器上具有电源和数据控制器，所述云台的驱动线路连接到所述旋翼飞行器的数据控制器，所述旋翼飞行器的电源为设置在该飞行器上的所有部件供电。经过测算，摄像装置和/或电波流速仪及附属设备可控制在5kg以内，根据对飞控精度、可靠性、操控性和载重量的综合要求，本实用新型的多轴旋翼飞行器作为摄像装置和/或电波流速仪的承载平台，其中，旋翼飞行器操控简单，可靠性高，其中，个别轴损坏时可通过平衡算法自适应、载重量大，并且可空中悬停。
本实用新型采用电波流速仪作为测速传感器，采用旋翼飞行器的电源系统进行供电，在所述飞行器上设置有独立的通讯和控制组件，所述通讯和控制组件除控制飞行器的飞行状态外，还与所述电波流速仪和/或摄像装置连接，所述通讯和控制组件还包括定位部件，优选所述定位部件为GPS或北斗定位芯片，所述通讯和控制组件能与地面站的控制装置进行双向信号传输，所述传输距离优选大于等于1000米。
地面站的控制装置与飞行器中的通讯和控制组件进行双向信号传输，所述控制装置通过对可以利用定位部件中的GPS或北斗定位芯片实现电波流速仪工作航线和工作点位悬停方案的设置，旋翼飞行器还可实现机头方向设置，电波流速仪通过智能云台和飞行器相连，以保证电波流速仪探头处于合理的工作方向和工作时的稳定性。为取得完整的流量测验要求，在地面站控制装置的飞行控制软件基础上叠加断面设置、测速时间设置、数据接收和流量计算等功能模块。
所述旋翼飞行器的测速范围在0.3-15m/s，测验距离大于等于1000m；具备低压报警、电压回传模块，可设定和水面之间工作高度和最低安全高度；可预设航线信息和断面信息；搭载摄像装置，优选为普通摄像机或者专用摄像机或运动相机作为辅助视频信息的拍摄和回传，提供实时的航拍资料；抵御五级风力(风速8-10m/s)；抵御中小雨气象条件。
通过旋翼飞行器上的摄像装置进行图像识别，优选为普通摄像机或者专用摄像机，通过图像识别技术将在河流上运行时拍摄到的河流表面特定位置的水流运动的视频信息无线回传到岸边操控人员的控制装置中的接收元件，借助于专用解析软件解析出测速位置的河流表面流速，再借助流量计算模型计算出断面的流量来。另外，也可以将拍摄到的视频信息当地存储，待旋翼飞行器返航后导出视频，借助于专用解析软件解析出测速位置的河流表面流速，再借助流量计算模型计算出断面的流量。
作为进一步的选择，无人机测流软件与无人机飞行控制软件进行集成，控制软件基于GIS系统，可调成显示需要进行流量监测的河道区域图，以能准确识别河道宽度为原则。
如图2所示识别测流系统在不同位置的测量示意图，首先，在地面站的控制装置中可进行无人机航迹规划，可以在垂直于水流方向的断面线上绘制跨河飞行航迹，量测出河道断面的宽度，也可以采用其它测距的方式进行手工输入；然后根据现场需要可以在航迹线上设定需要测水流速度的目标点，优选该目标点即为飞机的悬停点，设定方法可以自动，也可以手工根据需要输入。软件系统同时可以提前输入断面信息。飞机可以根据需要调整电波流速仪或摄像装置的水平方向，或者通过控制云台中的第一电机和第二电机进行驱动电波流速仪或摄像装置的电波发射或图像采集角度，或者无人机自行旋转控制。
如图3所示为本实用新型的识别测流系统的流速测量示意图。工作时，使无人机按照设定的航线飞行，到达第一个悬停位置时，可以根据需要设定悬停时间，调整电波流速仪和/或摄像装置的方向，优选采用垂直于断面线的迎水方向，控制电波流速仪进行悬停点位置的流速测量，测量的水流速通过通讯链路回传到岸上计算机的软件系统，当采用图像识别流速的方式，如果现场可以识别，将识别的流速信息同样回传到岸上计算机的软件系统，如果采用岸上计算机专属软件识别，则将视频信息回传，在计算机上进行水流速的解析，解析后的水流速记录到软件系统中，完成一个点的测量之后，飞向下一个点，以此类推，完成最后一个点之后，返航。软件系统通过整理断面线上每一个位置的流速信息，结合断面信息，采用部分流速面积法计算出断面的流量。
本实用新型采用旋翼飞行器作为载体，搭载非接触式的(不接触水的测量方式)的电波流速仪和/或摄像装置进行水流表面测速，其解决无渡河设施情况下的河流流量测量的难题。
本实用新型采用的图像识别测速是通过识别在水面上抛洒的测速粒子的运动速动或者借助于光学等特殊显示技术，把河流表面某些微小漂浮物、水面波纹等特征信息加以处理，从而形成定量的瞬时水面流场分布信息，然后通过特定的算法，计算出断面的平均流速和流量。
本实用新型采用飞行载体与电波流速仪或图像采集装置相结合，可以实现平稳渡河，不受渡河设施的限制，同时具有较高的灵活性和可靠性。
可以理解的是，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本实用新型。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.一种基于飞行载体的识别测流系统，其包括：飞行载体，其可以在空中进行悬停；在所述飞行载体的下方设置有云台，所述云台通过紧固元件与所述飞行载体的底部相连接；所述云台具有至少一个安装位置，在所述安装位置处设置电波流速仪和/或摄像装置。
2.如权利要求1所述的识别测流系统，其特征在于：所述飞行载体为旋翼飞行器。
3.如权利要求1所述的识别测流系统，其特征在于：所述云台上具有第一安装位置和第二安装位置，在所述第一安装位置上安装有摄像装置，在第二安装位置上安装有电波测速仪。
4.如权利要求1所述的识别测流系统，其特征在于：在所述飞行器上设置有通讯和控制组件，其与所述电波流速仪和/或摄像装置连接。
5.如权利要求4所述的识别测流系统，其特征在于：所述通讯和控制组件还包括定位部件。
6.如权利要求5所述的识别测流系统，其特征在于：所述定位部件为GPS或北斗定位芯片。
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|---|---|---|---|---|
| CN109839513A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-04 | 北京瞭望者科技有限责任公司 | 水道流速流量测量方法、装置及系统 |
| CN110132247A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-16 | 上海勘测设计研究院有限公司 | 一种多空间尺度的水体流场观测互补方法 |
| CN110927403A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-27 | 孙永华 | 一种基于光学相机的无人机水流流速测量系统及方法 |
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