一種基于無(wú)人機(jī)的大型水域水質(zhì)監(jiān)控采樣一體化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體是一種基于無(wú)人機(jī)的大型水域水質(zhì)監(jiān)控采樣一體化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)總體水質(zhì)狀況不容樂(lè)觀，水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為46%且水污染事故頻發(fā)，亟須構(gòu)建機(jī)動(dòng)靈活與智能化的水質(zhì)安全監(jiān)管平臺(tái)。水質(zhì)安全是大型水域水安全保障的生命線，水質(zhì)監(jiān)控和污染預(yù)防則是水環(huán)境管理的重中之重。目前，我國(guó)大型水域的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由固定斷面監(jiān)測(cè)、在線監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)、浮標(biāo)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)等組成，基本能夠滿足水質(zhì)常規(guī)例行監(jiān)測(cè)和應(yīng)急檢測(cè)方面的需求。然而，大型水域水面面積大、水質(zhì)安全保障要求高、現(xiàn)有斷面例行取樣監(jiān)測(cè)能夠準(zhǔn)確獲取水質(zhì)信息，但存在靈活性差，采樣檢測(cè)間隔時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)水質(zhì)突變以及突發(fā)水污染等存在遲滯性檢測(cè)甚至漏測(cè)等缺點(diǎn)；運(yùn)用較多的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)能夠?qū)崟r(shí)獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)數(shù)據(jù)，但也存在站點(diǎn)移動(dòng)性差，覆蓋的水域面積有限，全水域布設(shè)代價(jià)昂貴等不足。從上可看出，現(xiàn)有水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)難以對(duì)大型水域進(jìn)行有效覆蓋，更難以應(yīng)對(duì)監(jiān)控水域的水質(zhì)突變和突發(fā)水污染；因此有必要提出精確、靈活、機(jī)動(dòng)性高的實(shí)時(shí)水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)，解決大型水域水質(zhì)安全監(jiān)控方面的隱患。
[0003]在電子與航空技術(shù)飛速發(fā)展的推動(dòng)下，無(wú)人機(jī)在國(guó)土監(jiān)測(cè)、物流、環(huán)境監(jiān)察等民用領(lǐng)域的應(yīng)用日益得到重視，相關(guān)技術(shù)日漸成熟。目前，借助視頻傳輸和航拍等技術(shù)，無(wú)人機(jī)在環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣。無(wú)人機(jī)環(huán)境監(jiān)測(cè)主要集中在兩方面，一是采用無(wú)人機(jī)對(duì)水污染范圍、垃圾分布范圍、煙囪廢氣排放狀況等進(jìn)行調(diào)查；二是通過(guò)搭載環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)儀器，進(jìn)行氣體或顆粒物濃度監(jiān)測(cè)。無(wú)人機(jī)水質(zhì)監(jiān)控和突發(fā)水污染應(yīng)急方面剛剛起步，專(zhuān)利號(hào)為CN201410390298的中國(guó)專(zhuān)利公布了一種基于無(wú)人機(jī)的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測(cè)與分析方法，采用無(wú)人機(jī)巡航各流域單元，遙測(cè)流域周邊圖像數(shù)據(jù)，檢測(cè)河道兩岸的土壤參數(shù)，確認(rèn)流域內(nèi)水土流失狀況。專(zhuān)利號(hào)為CN201410390302的中國(guó)專(zhuān)利公布了一種基于無(wú)人機(jī)的水體富營(yíng)養(yǎng)化檢測(cè)與處理方法，通過(guò)無(wú)人機(jī)航拍水面，根據(jù)水面顏色和水體透光系數(shù)推求葉綠素含量。
[0004]上述公開(kāi)的無(wú)人機(jī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尚未搭載任何水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器或設(shè)備，主要還是遙感技術(shù)的拓展應(yīng)用，通過(guò)遙測(cè)圖片的解譯獲取水土流失和水面污染等信息，間接進(jìn)行流域水質(zhì)檢測(cè)與分析。其次，這些無(wú)人機(jī)監(jiān)系統(tǒng)缺乏突發(fā)水污染監(jiān)測(cè)和取樣方面的考慮，無(wú)法快速識(shí)別污染范圍和程度，采集污染水樣，留存污染證據(jù)。最后，現(xiàn)有公布的無(wú)人機(jī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在人機(jī)互動(dòng)和信息化方面考慮較少，沒(méi)有將水質(zhì)監(jiān)控視頻、圖片、數(shù)據(jù)等信息快速傳輸回地面，特別是接入手持移動(dòng)終端，進(jìn)行突發(fā)水污染的快速應(yīng)急管理。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于無(wú)人機(jī)的大型水域水質(zhì)監(jiān)控采樣一體化系統(tǒng)，對(duì)水體水質(zhì)和突發(fā)水污染等進(jìn)行巡航監(jiān)管，綜合運(yùn)用航拍和水質(zhì)監(jiān)測(cè)等手段，嚴(yán)密監(jiān)控各監(jiān)控?cái)嗝?、取水口、排污口等重要水域目?biāo)處的水質(zhì)狀況和污染物排放狀況，并根據(jù)需要現(xiàn)場(chǎng)采集和留存水樣，該系統(tǒng)還能通過(guò)人機(jī)互動(dòng)，快速將水質(zhì)狀況和水域污染狀況等信息推送給手持移動(dòng)終端，為突發(fā)水污染應(yīng)急響應(yīng)和管理提供決策支持平臺(tái)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種基于無(wú)人機(jī)的大型水域水質(zhì)監(jiān)控采樣一體化系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)、地面測(cè)控中心和手持移動(dòng)終端，無(wú)人機(jī)搭載有空中拍照單元、空中攝像單元、飛行控制單元、水質(zhì)監(jiān)測(cè)單元、空中測(cè)控中心和水樣采集單元，空中拍照單元、空中攝像單元、飛行控制單元、水質(zhì)監(jiān)測(cè)單元和水樣采集單元與空中測(cè)控中心相連，空中測(cè)控中心與地面測(cè)控中心通信連接，地面測(cè)控中心與手持移動(dòng)終端通信連接。
[0008]進(jìn)一步的，無(wú)人機(jī)采用螺旋翼無(wú)人機(jī)或直升機(jī)無(wú)人機(jī)。
[0009]進(jìn)一步的，水質(zhì)監(jiān)測(cè)單元根據(jù)需要搭載各種直接獲取水質(zhì)數(shù)據(jù)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器，傳感器的探頭采用硬質(zhì)外殼保護(hù)，外殼采用折疊式設(shè)計(jì)，以便在監(jiān)測(cè)時(shí)能夠自動(dòng)伸縮，快速接觸水體或收入機(jī)艙。
[0010]進(jìn)一步的，水樣采集單元搭載水樣采集器，水樣采集器上安裝一定數(shù)量的硬質(zhì)塑料采樣瓶和與硬質(zhì)塑料采樣瓶連接的伸縮桿。
[0011]進(jìn)一步的，手持移動(dòng)終端為智能手機(jī)或平板電腦。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果包括:
[0013]1.將水質(zhì)監(jiān)控設(shè)備集成于無(wú)人機(jī)，利用無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)、快速、靈活、服務(wù)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，有效覆蓋大型水域，同步實(shí)施水面拍照攝像和水質(zhì)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，通過(guò)照片、視頻和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)全方位掌握目標(biāo)水域的水質(zhì)狀況。該系統(tǒng)能夠優(yōu)化現(xiàn)有水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)布局、提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性、靈活性和快速反應(yīng)能力。
[0014]2.將水質(zhì)采樣系統(tǒng)整合到無(wú)人機(jī)上，利用無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)對(duì)監(jiān)測(cè)水域進(jìn)行例行采樣或突發(fā)水污染應(yīng)急監(jiān)測(cè)采樣，極大提高了水樣采集效率和環(huán)境污染應(yīng)急監(jiān)測(cè)能力。
[0015]3.將移動(dòng)終端與水質(zhì)監(jiān)控管理工作相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)互動(dòng)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息化，用戶可以實(shí)時(shí)掌握無(wú)人機(jī)監(jiān)控的水質(zhì)狀況，還可以借助無(wú)人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)指導(dǎo)開(kāi)展突發(fā)水污染應(yīng)急處理。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型中無(wú)人機(jī)的剖面示意圖。
[0018]圖3是本實(shí)用新型中無(wú)人機(jī)的側(cè)向剖面示意圖。
[0019]圖4是本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成框圖。
[0020]圖中:1 一無(wú)人機(jī)，2—無(wú)人機(jī)降落架，3—無(wú)人機(jī)飛行橫臂，4一螺旋槳，5—空中拍照單元，6—空中攝像中心，7—飛行控制單元，8—空中測(cè)控中心，9一水樣采集單元，10—水質(zhì)監(jiān)測(cè)單元，11 一地面測(cè)控中心，12—手持移動(dòng)終端，13—無(wú)人機(jī)降落架連接桿，14 一水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器，15—采樣瓶。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本實(shí)用新型中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0022]圖1所示為本實(shí)用新型基于無(wú)人機(jī)的大型水域水質(zhì)監(jiān)控采樣一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述基于無(wú)人機(jī)的大型水域水質(zhì)監(jiān)控采樣一體化系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)1、地面測(cè)控中心11和手持移動(dòng)終端12，無(wú)人機(jī)I搭載有空中拍照單元5、空中攝像單元6、飛行控制單元7、水質(zhì)監(jiān)測(cè)單元10、空中測(cè)控中心8和水樣采集單元7。
[0023]請(qǐng)一并參考圖2、圖3和圖4，空中拍照單元5、空中攝像單元6、飛行控制單元7、水質(zhì)監(jiān)測(cè)單元10和水樣采集單元9與空中測(cè)控中心8相連，空中測(cè)控中心8與地面測(cè)控中心11通信連接，地面測(cè)控中心11與手持移動(dòng)終端12通信連接。
[0024]無(wú)人機(jī)I是整個(gè)水質(zhì)監(jiān)控采樣系統(tǒng)的載體。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)控采樣的任務(wù)需求，無(wú)人機(jī)I可選用多旋翼(如4旋翼、8旋翼等)無(wú)人機(jī)或直升機(jī)無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)的巡航載重>20kg、起降抗風(fēng)能力>5級(jí)、升限>2000m、帶最大任務(wù)載荷巡航時(shí)間>2h。
[0025]空中拍照單元5主要用于水面拍照成像，可