[发明专利]一种无人机进行土石堤坝异常渗流区巡测作业的方法

说明书

本发明公开了一种土石堤坝异常渗流区无人机空中巡测无人机及方法，所述无人机包含独立工作的动力系统和旋翼系统，非接触式充电起落装置以及安全气囊，动力系统和旋翼系统均使用热红外特性较小且机械效率和安全性较高的涵道风扇，独立为无人机提供升力和推力，非接触式充电起落装置内设与地面充电平台相适配的电磁互感线圈，自动为无人机快速充电，安全气囊为高压氦气瓶驱动弹出，可重复利用。本发明使得无人机可用于土石堤坝及堰塞体异常渗流区巡测，使无人机兼具垂直起飞、悬停、极速飞行之间的功能，同时可以实现超长续航、大载重和坠机保护。

技术领域

本发明涉及一种无人机巡测作业的方法，尤其涉及一种无人机进行土石堤坝异常渗流区巡测作业的方法

背景技术

水库大坝和堤防工程绝大部分为土石材质，近年来随着全球气候变化的影响，极端天气频现，土石堤坝渗漏病害突出，堰塞湖灾害多发。在国内，2020年6～7月，全国范围内多处堤坝出现重大险情；2018年10月，金沙江形成堰塞湖，紧急转移群众一万余名；2018年8月，湖北东方山水库因渗漏发生重大险情；2016年7月，长江一级支流举水河局部堤防因渗漏和管涌造成溃决。此类险情将给社会造成严重的生命财产威胁，特别是在经济高度发展，文明成果大量积累的现代社会，土石堤坝一旦失事，将导致难以估量的损失。

土石堤坝渗漏具有时空随机性、隐蔽性、初始量级较小等特征，及时发现、准确识别隐患是保障土石堤坝安全的关键。然而，目前渗漏病害的发现、识别及处置手段，仍以既有经验、常规设备为主，巡查监测预警装备存在诸多短板，如：渗流异常巡查盲区大、精度不够、效率低，渗漏进口、通道难以精准定位等，缺乏完善的险情快速识别、精准定位手段，不能快速发现险情，甚至遗漏险情，极大制约了风险管控能力和抢险救灾成效。

利用无人机搭载感测设备进行巡测，具有直观快速、覆盖面广等特点，近年来已在水利工程中有所应用。基于机载机器视觉系统的无人机，有望应用于土石堤坝渗漏病害巡测中。然而，目前主要面临以下问题：

首先，现有无人机有固定翼和旋翼无人机两种。其中，旋翼无人机飞行速度较慢，不仅难以满足汛期土石堤坝应急巡测对无人机快速到达现场的需求，也难以完成长达数十千米的超长堤防工程巡测。固定翼无人机，具有飞行速度快的特点，但其不能垂直起飞，发射升空需要借助地面滑跑或特殊弹射装置，也难以实现空中定点悬停，操控性较差。而对于土石堤坝渗漏病害巡测，往往需要无人机在任意场地起飞，并且特别要求在巡测过程中接近重点关注部位以及执行悬停成像。

再者，不少堤防工程穿过城区。无人机飞行过程中一旦坠机，一方面将造成无人机自身及其搭载的巡测设备的损坏，另一方面则可能伤人毁物，故需特别考虑无人机坠机保护问题。

此外，现有民用无人机续航能力普遍较低，抗强对流能力和防水功能均较差，难以实现恶劣天气条件下远距离长航时飞行和全天候土石堤坝巡测。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种无人机进行土石堤坝异常渗流区巡测作业的方法，可满足无人机任意场地随时起飞，迅速到达作业现场，远距离长航时飞行的要求。

技术方案：本发明的中所使用的无人机，包含机身、动力系统、旋翼系统、尾翼、非接触充电起落装置、坠机保护装置、数据采集系统和飞行控制导航系统。所述动力系统、旋翼系统、尾翼、非接触充电起落装置、坠机保护装置、飞行控制导航系统和数据采集系统均集成在机身上，其中动力系统提供无人机向前飞行的推力，旋翼系统提供无人机飞行所必须的升力，飞行时动力系统与旋翼系统独立工作。

所述动力系统为电力动力系统，由前推涵道风扇、锂聚合物电池和电子调速器组成，三者相互之间电连接。所述前推涵道风扇个数为两个，水平对称布置于机尾，与机身水平固定连接，由无刷电动机驱动，专为机身提供水平向前的推力。在飞行过程中始终保持转速相同，转向相反。