本發(fā)明涉及一種測流系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于飛行載體的識別測流系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

水流量監(jiān)測是水文工作的基礎(chǔ)，也是防汛搶險工作的基礎(chǔ)，水文行業(yè)積累了豐富的流量測量經(jīng)驗，但是對于近幾年突發(fā)的例如汶川地震和魯?shù)榈卣馂?zāi)區(qū)產(chǎn)生的堰塞湖潰口，山區(qū)無橋和無測驗設(shè)施地區(qū)的洪水測驗，仍然缺乏科學的技術(shù)手段，往往采用調(diào)查和估測的方式，精度較低，時效性差，會導(dǎo)致無法準確的判斷洪水情況。

洪水期間，水體往往含沙量高，水面漂浮物多，機械式流速儀、聲學多普勒流速儀等接觸式流量測驗方式的使用受到限制。而采用電波流速儀或者圖像識別測速技術(shù)的非接觸式測流在使用中不接觸水體，水面漂浮物使水面回波信號更強，測速更為準確，具有任何接觸式流量測驗方式無法比擬的優(yōu)勢，在洪水期，電波法流量測驗或者圖像識別測速技術(shù)成了最好的選擇。

一些臨時應(yīng)急監(jiān)測斷面，例如堰塞湖泄洪的洪水監(jiān)測，人員無法靠近；在我國西部地區(qū)有眾多的河流流速極大，受到無橋無纜道等缺乏渡河設(shè)施的限制，卻需要進行應(yīng)急流量監(jiān)測。常規(guī)應(yīng)用方式的電波流速儀或者圖像識別測速技術(shù)在這些應(yīng)用場景使用受到限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種能夠適用于緊急斷面處的識別測流系統(tǒng)，能為科學決策提供依據(jù)。

本實用新型提供了一種基于飛行載體的識別測流系統(tǒng)，其包括：飛行載體，其可以進行飛行航跡規(guī)劃和在空中進行懸停；在所述飛行載體的下方設(shè)置有云臺，所述云臺通過緊固元件與所述飛行載體的底部相連接；所述云臺具有至少一個安裝位置，在所述安裝位置處設(shè)置電波流速儀和/或攝像裝置。

其中，所述飛行載體為旋翼飛行器。

其中，所述云臺上具有第一安裝位置和第二安裝位置，在所述第一安裝位置上安裝有攝像裝置，在第二安裝位置上安裝有電波測速儀。

其中，在所述飛行器上設(shè)置有通訊和控制組件，其與所述電波流速儀連接。

其中，所述通訊和控制組件還包括定位部件。

其中，所述定位部件為GPS或北斗定位芯片。

本實用新型采用旋翼飛行器作為載體，搭載非接觸式的(不接觸水的測量方式)的電波流速儀和/或攝像裝置進行水流表面測速，其解決無渡河設(shè)施情況下的河流流量測量的難題。

附圖說明

圖1本實用新型的識別測流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本實用新型的識別測流系統(tǒng)在不同位置的測量示意圖；

圖3本實用新型的識別測流系統(tǒng)的流速測量示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，下述的說明只是為了便于對實用新型進行解釋，而不作為對其范圍的具體限定。

如圖1所示，本實用新型的識別測流系統(tǒng)包括旋翼飛行器1，所述旋翼飛行器為多軸旋翼飛行器，優(yōu)選所述多軸旋翼飛行器包括六個軸，采用該多軸旋翼飛行器作為載體可以在河流上的測驗斷面進行航跡規(guī)劃，可以在河流的上方所設(shè)定航跡上的懸停點進行懸停，進行空間定位，并可設(shè)定懸停時間；在所述飛行載體1的下方設(shè)置有云臺2，所述云臺2通過緊固元件與所述旋翼飛行器的底部相連接，優(yōu)選所述旋翼飛行器的底部具有安裝支架，所述云臺2通過緊固元件被安裝在所述安裝支架上；云臺作為安裝、固定攝像裝置3和/或電波流速儀4的支撐設(shè)備，所述云臺包括第一電機和第二電機，所述第一電機為水平電機，第二電機為垂直方向電機，通過第一電機可以使得攝像裝置3和/或電波流速儀4在水平方向轉(zhuǎn)動，通過第二電機可以使得攝像裝置3和/或電波流速儀4在垂直方向轉(zhuǎn)動，根據(jù)測量的需要，可以通過控制第一電機和第二電機實現(xiàn)任意角度的調(diào)整，所述云臺具有至少一個安裝位置，在所述安裝位置處安裝有攝像裝置，作為進一步的選擇，可以在所述安裝位置處設(shè)置電波流速儀，或者所述云臺上具有至少兩個安裝位置，優(yōu)選所述云臺上具有第一安裝位置和第二安裝位置，在所述第一安裝位置上安裝有攝像裝置3，在第二安裝位置上安裝有電波測速儀4，通過同時安裝攝像裝置和電波測速儀進行雙重測量保證測量的準確性和相互驗證性。

在所述旋翼飛行器上具有電源和數(shù)據(jù)控制器，所述云臺的驅(qū)動線路連接到所述旋翼飛行器的數(shù)據(jù)控制器，所述旋翼飛行器的電源為設(shè)置在該飛行器上的所有部件供電。經(jīng)過測算，攝像裝置和/或電波流速儀及附屬設(shè)備可控制在5kg以內(nèi)，根據(jù)對飛控精度、可靠性、操控性和載重量的綜合要求，本實用新型的多軸旋翼飛行器作為攝像裝置和/或電波流速儀的承載平臺，其中，旋翼飛行器操控簡單，可靠性高，其中，個別軸損壞時可通過平衡算法自適應(yīng)、載重量大，并且可空中懸停。

本實用新型采用電波流速儀作為測速傳感器，采用旋翼飛行器的電源系統(tǒng)進行供電，在所述飛行器上設(shè)置有獨立的通訊和控制組件，所述通訊和控制組件除控制飛行器的飛行狀態(tài)外，還與所述電波流速儀和/或攝像裝置連接，所述通訊和控制組件還包括定位部件，優(yōu)選所述定位部件為GPS或北斗定位芯片，所述通訊和控制組件能與地面站的控制裝置進行雙向信號傳輸，所述傳輸距離優(yōu)選大于等于1000米。

地面站的控制裝置與飛行器中的通訊和控制組件進行雙向信號傳輸，所述控制裝置通過對可以利用定位部件中的GPS或北斗定位芯片實現(xiàn)電波流速儀工作航線和工作點位懸停方案的設(shè)置，旋翼飛行器還可實現(xiàn)機頭方向設(shè)置，電波流速儀通過智能云臺和飛行器相連，以保證電波流速儀探頭處于合理的工作方向和工作時的穩(wěn)定性。為取得完整的流量測驗要求，在地面站控制裝置的飛行控制軟件基礎(chǔ)上疊加斷面設(shè)置、測速時間設(shè)置、數(shù)據(jù)接收和流量計算等功能模塊。

所述旋翼飛行器的測速范圍在0.3-15m/s，測驗距離大于等于1000m；具備低壓報警、電壓回傳模塊，可設(shè)定和水面之間工作高度和最低安全高度；可預(yù)設(shè)航線信息和斷面信息；搭載攝像裝置，優(yōu)選為普通攝像機或者專用攝像機或運動相機作為輔助視頻信息的拍攝和回傳，提供實時的航拍資料；抵御五級風力(風速8-10m/s)；抵御中小雨氣象條件。

通過旋翼飛行器上的攝像裝置進行圖像識別，優(yōu)選為普通攝像機或者專用攝像機，通過圖像識別技術(shù)將在河流上運行時拍攝到的河流表面特定位置的水流運動的視頻信息無線回傳到岸邊操控人員的控制裝置中的接收元件，借助于專用解析軟件解析出測速位置的河流表面流速，再借助流量計算模型計算出斷面的流量來。另外，也可以將拍攝到的視頻信息當?shù)卮鎯Γ盹w行器返航后導(dǎo)出視頻，借助于專用解析軟件解析出測速位置的河流表面流速，再借助流量計算模型計算出斷面的流量。

作為進一步的選擇，無人機測流軟件與無人機飛行控制軟件進行集成，控制軟件基于GIS系統(tǒng)，可調(diào)成顯示需要進行流量監(jiān)測的河道區(qū)域圖，以能準確識別河道寬度為原則。

如圖2所示識別測流系統(tǒng)在不同位置的測量示意圖，首先，在地面站的控制裝置中可進行無人機航跡規(guī)劃，可以在垂直于水流方向的斷面線上繪制跨河飛行航跡，量測出河道斷面的寬度，也可以采用其它測距的方式進行手工輸入；然后根據(jù)現(xiàn)場需要可以在航跡線上設(shè)定需要測水流速度的目標點，優(yōu)選該目標點即為飛機的懸停點，設(shè)定方法可以自動，也可以手工根據(jù)需要輸入。軟件系統(tǒng)同時可以提前輸入斷面信息。飛機可以根據(jù)需要調(diào)整電波流速儀或攝像裝置的水平方向，或者通過控制云臺中的第一電機和第二電機進行驅(qū)動電波流速儀或攝像裝置的電波發(fā)射或圖像采集角度，或者無人機自行旋轉(zhuǎn)控制。

如圖3所示為本實用新型的識別測流系統(tǒng)的流速測量示意圖。工作時，使無人機按照設(shè)定的航線飛行，到達第一個懸停位置時，可以根據(jù)需要設(shè)定懸停時間，調(diào)整電波流速儀和/或攝像裝置的方向，優(yōu)選采用垂直于斷面線的迎水方向，控制電波流速儀進行懸停點位置的流速測量，測量的水流速通過通訊鏈路回傳到岸上計算機的軟件系統(tǒng)，當采用圖像識別流速的方式，如果現(xiàn)場可以識別，將識別的流速信息同樣回傳到岸上計算機的軟件系統(tǒng)，如果采用岸上計算機專屬軟件識別，則將視頻信息回傳，在計算機上進行水流速的解析，解析后的水流速記錄到軟件系統(tǒng)中，完成一個點的測量之后，飛向下一個點，以此類推，完成最后一個點之后，返航。軟件系統(tǒng)通過整理斷面線上每一個位置的流速信息，結(jié)合斷面信息，采用部分流速面積法計算出斷面的流量。

本實用新型采用旋翼飛行器作為載體，搭載非接觸式的(不接觸水的測量方式)的電波流速儀和/或攝像裝置進行水流表面測速，其解決無渡河設(shè)施情況下的河流流量測量的難題。

本實用新型采用的圖像識別測速是通過識別在水面上拋灑的測速粒子的運動速動或者借助于光學等特殊顯示技術(shù)，把河流表面某些微小漂浮物、水面波紋等特征信息加以處理，從而形成定量的瞬時水面流場分布信息，然后通過特定的算法，計算出斷面的平均流速和流量。

本實用新型采用飛行載體與電波流速儀或圖像采集裝置相結(jié)合，可以實現(xiàn)平穩(wěn)渡河，不受渡河設(shè)施的限制，同時具有較高的靈活性和可靠性。

可以理解的是，雖然本實用新型已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本實用新型。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。