CN206900659U - 河长使用的监测河水的水质的无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及河长使用的监测河水的水质的无人机，属于智能无人机应用技术领域。无人机在河道上方的低空中巡航，无人机下面的光电吊舱中的照相机对准下方的河水的水面连续拍照，获取图像信息，无人机通过无线通信将图像信息发送给陆地上的水质信息储存与处理中心。河长从图像信息中发现可疑污染的水域，指令无人机飞到可疑污染水域的上空悬停。无人机的收放装置下放空心软质套管，空心软质套管下端的触及水体探盘浸入河水中，安装在触及水体探盘底面上的PH传感器、水质分析传感器和水质监测传感器分别测量水质，并将测得的数据信息通过无线通信发送给陆地上的水质信息储存与处理中心。河长根据图像信息和数值信息，采取措施治理河水的污染。

Description

河长使用的监测河水的水质的无人机

技术领域

本实用新型涉及河长使用的监测河水的水质的无人机，属于智能无人机应用技术领域。

背景技术

中国有许多条河流受到不同程度的污染。进入“九五”以来，淮河、太湖、巢湖、滇池、海河、辽河等重点流域已展开大规模的水污染防治，取得了阶段性成果。由于河水污染的情况比较复杂，为了加强河水污染的治理，全国已推广河长制，每一条河都有“河长”，负责组织领导相应河流的管理和保护工作。

有一位河长工作很认真，乘坐小船在河面上航行，一会儿察看河水的颜色，一会儿闻闻河水散发的气味，不停的写记录，他的工作十分辛苦，然而工作进度不够快，没有获得多少有关河水污染的科学数据。

无人机是利用无线电遥控设备和机内自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，无人机的技术已相当成熟，由于缺少配套的监测河水的水质的专用装置，无人机技术目前还没有应用到防治水污染的工作中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述不足之处，采用河长使用的监测河水的水质的无人机来监测水质，为治理河水污染提供科学数据。

旋翼无人机悬停在被测水域的上空。旋翼无人机的机体上的无线通信天线甲接收到河长发来的测量无人机下方的水域的水质的遥控指令信息，将遥控指令信息输入无线通信设备甲、接着通过导电线输入电子计算机甲进行储存和处理，经过处理的指令信息通过导电线输入信息综合处理器，由信息综合处理器通过导电线指令水质信息采集分析装置下方的收放装置放下空心软质套管，而且空心软质套管下端的触及水体探盘必须到达水面以下。在触及水体探盘的底部自左向右依次安装PH传感器、水质分析传感器和水质监测传感器，在空心软质套管的内部和收放装置的内部自左向右依次安装PH传感器专用信息传输线、水质分析传感器专用信息传输线和水质监测传感器专用信息传输线。PH传感器将感知到的水体的PH数值信息转换成电信号、通过PH传感器专用信息传输线输入水质信息采集分析装置。水质分析传感器将感知到的、分析出来的水体中的重金属离子、氨氮、总磷的数值信息转换成电信号通过水质分析传感器专用信息传输线输入水质信息采集分析装置。水质监测传感器将感知到的、监测出来的水体的浊度、余氯、悬浮物、氟化物、硫酸盐的数值信息转换成电信号通过水质监测传感器专用信息传输线输入水质信息采集分析装置。从水质信息采集分析装置输出的数值信息通过导电线输入信息综合处理器进行处理，接着通过导电线输入电子计算机甲储存和处理，从电子计算机甲输出的多个处理后的数值信息通过导电线输入无线通信设备甲，由安装在无线通信设备甲上的无线通信天线甲通过无线电波发送给陆地上的无线通信天线乙接收，无线通信天线乙接收全部数值信息后通过内置导电线将数值信息输入无线通信设备乙、电子计算机乙和陆地上的水质信息储存与处理中心。河长进入陆地上的水质信息储存与处理中心，掌握了全部的水质科学数据，为治理水污染采取有针对性的措施。本次测量结束后，收发装置将空心软质套管收缩到无人机的底部的下面，触及水体探盘同样上升到底部的下面。由于无人机下部的支撑架比较长，支撑架支撑起无人机，使无人机的机体距离地面有一定的高度，收缩在无人机的底部的下面的空心软质套管和触及水体探盘都不会碰撞地面。本实用新型采用低压电力线载波通信传输线作为导电线，这种导电线既能导电，又能传输信息。

安装在无人机的机身下面的光电吊舱是无人机的“眼睛”。光电吊舱内安装CCD照相机或CMOS照相机，能对准水面连续拍照，获取水面的图像信息，并通过导电线将图像信息输入信息综合处理器和电子计算机甲进行及时处理。当图像信息显示：触及水体探盘仍在水面以上、尚未进入水体中时，电子计算机甲处理该图像信息后、会通过导电线和信息综合处理器指令收放装置继续下放空心软质套管，务必使触及水体探盘进入水体中，让安装在触及水体探盘底面上的PH传感器、水质分析传感器和水质监测传感器在水面以下进行水质测量。当图像信息显示：水面上有五平方米水面的颜色异常时，电子计算机甲处理该图像信息后、通过导电线和信息综合处理器指令飞行控制器控制无人机飞行到颜色异常的水域的上方，无人机悬停在空中，准备放下空心软质套管和触及水体探盘到河水中进行水质测量。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

由无人机1、螺旋桨2、电动螺旋桨推进装置3、飞行控制器4、锂离子电池5、支撑架6、导电线7、信息综合处理器8、光电吊舱9、电子计算机甲10、无线通信天线甲11、无线通信设备甲12、水质信息采集储存装置13、收放装置14、空心软质套管15、PH传感器专用信息传输线16、水质分析传感器专用信息传输线17、水质监测传感器专用信息传输线18、触及水体探盘19、PH传感器20、水质分析传感器21、水质监测传感器22共同组成；

无人机1飞行在河水23的水面上的低空中，在河水23旁边的陆地24上安装无线通信天线乙25、无线通信设备乙26、电子计算机乙27和陆地上的水质信息储存与处理中心28；

在无人机1的机体内的上部安装电动螺旋桨推进装置3，电动螺旋桨推进装置3的传动轴伸出无人机1的机顶并在其顶端安装有螺旋桨2，在电动螺旋桨推进装置3的下方安装飞行控制器4，在飞行控制器4的右下方安装锂离子电池5，在飞行控制器4的左下方安装信息综合处理器8，在信息综合处理器8的下方的、无人机1的机体的下面安装光电吊舱9，在信息综合处理器8的左方安装电子计算机甲10，在电子计算机甲10的左方安装无线通信设备甲12，在无线通信设备甲12的上面安装无线通信天线甲11，无线通信天线甲11露出到无人机1的机体的上面，在飞行控制器4的正下方、无人机1的机体内的下部安装水质信息采集储存装置13，在水质信息采集储存装置13的下面安装收放装置14，在收放装置14的下面安装空心软质套管15，在空心软质套管15内和收放装置14内自左向右依次安装PH传感器专用信息传输线16、水质分析传感器专用信息传输线17、水质监测传感器专用信息传输线18，在空心软质套管15的下端安装触及水体探盘19，在触及水体探盘19的下面自左向右依次安装PH传感器20、水质分析传感器21、水质监测传感器22，当收放装置14放下空心软质套管15时，PH传感器20、水质分析传感器21、水质监测传感器22位于河水23的水面以下的水体中，当收放装置14收上空心软质套管15时，PH传感器20、水质分析传感器21、水质监测传感器22位于河水23的水面上方的空间，在河水23旁边的陆地24上，安装陆地上的水质信息储存与处理中心28，在陆地上的水质信息储存与处理中心28的上面安装电子计算机乙27，在电子计算机乙27的上面安装无线通信设备乙26，在无线通信设备乙26的上面安装无线通信天线乙25；

无人机1的螺旋桨2通过传动轴与电动螺旋桨推进装置3连接，电动螺旋桨推进装置3通过导电线7与飞行控制器4连接，飞行控制器4通过导电线7与锂离子电池5连接，飞行控制器4通过导电线7与信息综合处理器8连接，锂离子电池5通过导电线7与信息综合处理器8连接，信息综合处理器8通过导电线7与电子计算机甲10连接，电子计算机甲10通过导电线7与无线通信设备甲12连接，信息综合处理器8通过导电线7与光电吊舱9连接，水质信息采集储存装置13通过PH传感器专用信息传输线16与PH传感器20连接，水质信息采集储存装置13通过水质分析传感器专用信息传输线17与水质分析传感器21连接，水质信息采集储存装置13通过水质监测传感器专用信息传输线18与水质监测传感器22连接，无线通信天线乙25通过内置导电线与无线通信设备乙26连接，无线通信设备乙26通过内置导电线与电子计算机乙27连接，电子计算机乙27通过内置导电线与陆地上的水质信息储存与处理中心28连接。

空心软质套管15的长度为30公分到500公分；空心软质套管15的宽度为10公分到80公分；光电吊舱9内的照相机是CCD照相机或CMOS照相机；PH传感器20检测PH值的范围是PH0—PH14；锰酸锂锂离子电池或钴酸锂锂离子电池或磷酸铁锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：①无人机居高临下，容易发现水面异常的水域，迅速飞临其上空进行水质测量，及时发现水污染源头。②河长获得无人机发送过来的水质数据信息和图像信息，可以准确制订治理河水污染的行动计划，避免了治理水污染的盲目性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

河长遥控无人机飞临河道的上空，沿河道飞行查看河面的水体颜色有没有异常情况。发现水色异常的水域，无人机就降低飞行高度，悬停在颜色异常的水域的上空，准备放下空心软质套管和触及水体探盘，进行水质测量。

下面本实用新型将结合附图中的实施例作进一步描述：

单旋翼无人机或多旋翼无人机适合用于监测河水的水质。这种无人机的机体采用碳纤维制造，重量轻、飞行灵活，比强度高，可靠性高，碳纤维旋翼可以折叠，便于运输。动力装置采用静音无刷定制发动机，由锂离子电池提供足够的动力。机内的飞行控制器控制电动螺旋桨推进装置和螺旋桨的工作。机内载有多个传感器，对无人机高度进行监测，并将监测数据实时传送给河长，飞行模式为全球定位系统位置保持模式，故障安全系统能够在电池低电量或者丢失数据链路的情况下自主返航。任务载荷包括信息综合处理器、光电吊舱、电子计算机甲、无线通信天线甲、无线通信设备甲、水质信息采集分析装置、收放装置、空心软质套管、PH传感器专用信息传输线、水质分析传感器专用信息传输线、水质监测传感器专用信息传输线、触及水体探盘、PH传感器、水质分析传感器、水质监测传感器。单旋翼无人机或多旋翼无人机能够垂直起降，适合用于在河道上空飞行，进行监测水质的作业。

无人机沿着河道低飞巡航，安装在无人机下面的光电吊舱中的照相机对准下方的河水的水面连续拍照，并将拍得的图像信息通过导电线输入信息综合处理器和电子计算机甲，接着通过无线通信设备甲和无线通信天线甲将图像信息传送到陆地上的无线通信天线乙、无线通信设备乙、电子计算机乙和陆地上的水质信息储存与处理中心，河长在陆地上的水质信息储存与处理中心观看无人机发送来的一幅幅图像，从中发现水面颜色异常或水面有可疑污染物的图像，立即发出指令，指令无人机飞临可疑水域的上空并悬停在可疑水域的上空，同时指令无人机的收放装置将空心软质套管和触及水体探盘下放到河水中，安装在触及水体探盘下面的PH传感器将感知到的水体的PH数值信息转换成电信号通过PH传感器专用信息传输线输入水质信息采集分析装置。安装在触及水体探盘下面的水质分析传感器将感知到的、分析出来的水体中的重金属离子、氨氮、总磷的数值信息转换成电信号通过水质分析传感器专用信息传输线输入水质信息采集分析装置。安装在触及水体探盘下面的水质监测传感器将感知到的、监测出来的水体的浊度、余氯、悬浮物、氟化物、硫酸盐的数值信息转换成电信号通过水质监测传感器专用信息传输线输入水质信息采集分析装置。从水质信息采集分析装置输出的数值信息通过导电线、信息综合处理器、电子计算机甲、无线通信设备甲、无线通信天线甲发送给陆地上的无线通信天线乙，无线通信天线乙通过内置导电线将数值信息发送给无线通信设备乙、电子计算机乙、陆地上的水质信息储存与处理中心。河长在水质信息储存与处理中心里既能审阅图像信息，又能研究数值信息，做到对水面污染情况心中有数，有了第一手资料作为科学依据，河长就能采取措施治理河水的污染。在河长统一组织和协调下，河面上空的无人机与河水中的无人潜航器联合行动，清查和治理河水污染的工作将更加有成效。

现举出实施例如下：

实施例一：

单旋翼无人机飞临河道的上空监测河水的水质。无人机内的钴酸锂锂离子电池通过导电线向飞行控制器供电，飞行控制器控制电动螺旋桨推进装置和螺旋桨，使无人机悬停在可疑污染水域的上空。无人机下面的光电吊舱中的CCD照相机对准下方的可疑污染水域进行连续拍照，获取图像信息，根据图像信息指令收放装置放下长度为260公分的空心软质套管，空心软质套管下端的触及水体探盘浸没到河水中，安装在触及水体探盘底面的PH传感器、水质分析传感器和水质监测传感器迅速监测水质，获取数值信息，并通过各自用的专用信息传输线将各自的数值信息输入水质信息采集分析装置，从水质信息采集分析装置输出的全部数值信息通过导电线输入信息综合处理器，与从光电吊舱输送过来的图像信息汇集，从信息综合处理器输出的图像信息和数值信息通过导电线、电子计算机甲、无线通信设备甲、无线通信天线甲发送给陆地上的无线通信天线乙，无线通信天线乙通过内置导电线将图像信息和数值信息输入无线通信设备乙、电子计算机乙和陆地上的水质信息储存与处理中心。河长在陆地上的水质信息储存与处理中心里仔细研究图像信息和数值信息，制订出切实可行的治理河水污染的措施。

实施例二：

多旋翼无人机飞临河道的上空监测河水的水质。无人机内的锰酸锂锂离子电池通过导电线向飞行控制器供电，飞行控制器控制电动螺旋桨推进装置和螺旋桨，使无人机悬停在可疑污染水域的上空。无人机下面的光电吊舱中的CMOS照相机对准下方的可疑污染水域进行连续拍照，获取图像信息，根据图像信息指令收放装置放下长度为320公分的空心软质套管，空心软质套管下端的触及水体探盘浸没到河水中，安装在触及水体探盘底面的PH传感器、水质分析传感器和水质监测传感器迅速监测水质，获取数值信息，并通过各自用的专用信息传输线将各自的数值信息输入水质信息采集分析装置，从水质信息采集分析装置输出的全部数值信息通过导电线输入信息综合处理器，与从光电吊舱输送过来的图像信息汇集，从信息综合处理器输出的图像信息和数值信息通过导电线、电子计算机甲、无线通信设备甲、无线通信天线甲发送给陆地上的无线通信天线乙，无线通信天线乙通过内置导电线将图像信息和数值信息输入无线通信设备乙、电子计算机乙和陆地上的水质信息储存与处理中心。河长在陆地上的水质信息储存与处理中心里仔细研究图像信息和数值信息，制订出切实可行的治理河水污染的措施。

Claims (6)

1.河长使用的监测河水的水质的无人机，其特征是，由无人机（1）、螺旋桨（2）、电动螺旋桨推进装置（3）、飞行控制器（4）、锂离子电池（5）、支撑架（6）、导电线（7）、信息综合处理器（8）、光电吊舱（9）、电子计算机甲（10）、无线通信天线甲（11）、无线通信设备甲（12）、水质信息采集储存装置（13）、收放装置（14）、空心软质套管（15）、PH传感器专用信息传输线（16）、水质分析传感器专用信息传输线（17）、水质监测传感器专用信息传输线（18）、触及水体探盘（19）、PH传感器（20）、水质分析传感器（21）、水质监测传感器（22）共同组成；

无人机（1）飞行在河水（23）的水面上的低空中，在河水（23）旁边的陆地（24）上安装无线通信天线乙（25）、无线通信设备乙（26）、电子计算机乙（27）和陆地上的水质信息储存与处理中心（28）；

在无人机（1）的机顶的中心位置上安装螺旋桨（2），在螺旋桨（2）下方的、无人机（1）的机体内的上部安装电动螺旋桨推进装置（3），在电动螺旋桨推进装置（3）的下方安装飞行控制器（4），在飞行控制器（4）的右下方安装锂离子电池（5），在飞行控制器（4）的左下方安装信息综合处理器（8），在信息综合处理器（8）的下方的、无人机（1）的机体的下面安装光电吊舱（9），在信息综合处理器（8）的左方安装电子计算机甲（10），在电子计算机甲（10）的左方安装无线通信设备甲（12），在无线通信设备甲（12）的上面安装无线通信天线甲（11），无线通信天线甲（11）露出到无人机（1）的机体的上面，在飞行控制器（4）的正下方、无人机（1）的机体内的下部安装水质信息采集储存装置（13），在水质信息采集储存装置（13）的下面安装收放装置（14），在收放装置（14）的下面安装空心软质套管（15），在空心软质套管（15）内和收放装置（14）内自左向右依次安装PH传感器专用信息传输线（16）、水质分析传感器专用信息传输线（17）、水质监测传感器专用信息传输线（18），在空心软质套管（15）的下端安装触及水体探盘（19），在触及水体探盘（19）的下面自左向右依次安装PH传感器（20）、水质分析传感器（21）、水质监测传感器（22），当收放装置（14）放下空心软质套管（15）时，PH传感器（20）、水质分析传感器（21）、水质监测传感器（22）位于河水（23）的水面以下的水体中，当收放装置（14）收上空心软质套管（15）时，PH传感器（20）、水质分析传感器（21）、水质监测传感器（22）位于河水（23）的水面上方的空间，在河水（23）旁边的陆地（24）上，安装陆地上的水质信息储存与处理中心（28），在陆地上的水质信息储存与处理中心（28）的上面安装电子计算机乙（27），在电子计算机乙（27）的上面安装无线通信设备乙（26），在无线通信设备乙（26）的上面安装无线通信天线乙（25）；

无人机（1）的螺旋桨（2）通过传动轴与电动螺旋桨推进装置（3）连接，电动螺旋桨推进装置（3）通过导电线（7）与飞行控制器（4）连接，飞行控制器（4）通过导电线（7）与锂离子电池（5）连接，飞行控制器（4）通过导电线（7）与信息综合处理器（8）连接，锂离子电池（5）通过导电线（7）与信息综合处理器（8）连接，信息综合处理器（8）通过导电线（7）与电子计算机甲（10）连接，电子计算机甲（10）通过导电线（7）与无线通信设备甲（12）连接，信息综合处理器（8）通过导电线（7）与光电吊舱（9）连接，水质信息采集储存装置（13）通过PH传感器专用信息传输线（16）与PH传感器（20）连接，水质信息采集储存装置（13）通过水质分析传感器专用信息传输线（17）与水质分析传感器（21）连接，水质信息采集储存装置（13）通过水质监测传感器专用信息传输线（18）与水质监测传感器（22）连接，无线通信天线乙（25）通过内置导电线与无线通信设备乙（26）连接，无线通信设备乙（26）通过内置导电线与电子计算机乙（27）连接，电子计算机乙（27）通过内置导电线与陆地上的水质信息储存与处理中心（28）连接。

2.根据权利要求1所述的河长使用的监测河水的水质的无人机，其特征是，所述的空心软质套管（15）的长度为30公分到500公分。

3.根据权利要求1所述的河长使用的监测河水的水质的无人机，其特征是，所述的空心软质套管（15）的宽度为10公分到80公分。

4.根据权利要求1所述的河长使用的监测河水的水质的无人机，其特征是，所述的光电吊舱（9）内的照相机是CCD照相机或CMOS照相机。

5.根据权利要求1所述的河长使用的监测河水的水质的无人机，其特征是，所述的PH传感器（20）检测PH值的范围是PH0—PH14。

6.根据权利要求1所述的河长使用的监测河水的水质的无人机，其特征是，所述的锂离子电池（5）是锰酸锂锂离子电池或钴酸锂锂离子电池或磷酸铁锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池。