[发明专利]基于无人机的水质监测系统及方法

说明书

本发明涉及基于无人机的水质监测系统及方法，包括与无人机连接的浮动平台，浮动平台底部设有水质采样装置，水质采样装置包括连接在一起的水样采集仓、传感器层和控制模块，水样采集仓和传感器层之间设有密封层；还具有地面控制站，地面控制站与无人机通讯连接；地面控制站具有云平台，传感器层获取水样采集仓内的水质数据，通过控制模块搭载的通信单元传递给无人机，无人机将检测到的水质数据传递给云平台。利用无人机携带搭载了各类水质传感器的浮动平台实现水质监测，无人机飞行至指定地点下放浮动平台同时停靠在浮动平台上，利用浮动平台搭载的各类水质传感器以无线通讯的方式传递给云平台，从而覆盖大型水体所需的任意监测点。

技术领域

本发明涉及水质监测领域，具体为基于无人机的水质监测系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

湖泊、水库等大型水体既是重要的生态环境系统，也是工农业生产和居民饮用的重要水源，这类水资源的监测存在较多问题：现有的断面监测、浮标站监测和遥感监测等技术，存在监测点位少、布局不均衡、不能全面反映水资源现状和变化趋势等问题；对于湖泊、水库等大型水体而言，增加监测点意味着要设置更多的浮标站，而布置浮标站的耗时长；而遥感监测技术是通过航空或卫星等收集水体环境的电磁波信息对远离的目标进行监测识别质量状况的技术，在获取大面积同步和动态水体环境信息方面较为优秀，但对某一监测点所需的各类水质信息而言帮助不大，通常通过一个区域内多个监测点的水质数据与遥感数据配合实现监测。

此外，目前的水环境监测自动化水平较低，反馈信息慢，无法满足监测需求，对重大水患事件的预警反应慢，难以应对水文灾害等各种突发问题。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供基于无人机的水质监测系统及方法，利用无人机携带搭载了各类水质传感器的浮动平台实现水质监测，无人机飞行至指定地点下放浮动平台同时停靠在浮动平台上，利用浮动平台搭载的各类水质传感器以无线通讯的方式传递给云平台，从而覆盖大型水体所需的任意监测点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供基于无人机的水质监测系统，包括与无人机连接的浮动平台，浮动平台底部设有水质采样装置，水质采样装置包括连接在一起的水样采集仓、传感器层和控制模块，水样采集仓和传感器层之间设有密封层；

还具有地面控制站，地面控制站与无人机通讯连接；地面控制站具有云平台，传感器层获取水样采集仓内的水质数据，通过控制模块搭载的通信单元传递给无人机，无人机将检测到的水质数据传递给云平台。

浮动平台包括平台本体，平台本体中部具有腔体，腔体容纳水质采样装置，腔体外侧均匀布置气囊，平台本体上表面连接电机和升降机构，升降机构与水质采样装置连接且靠近腔体布置。

浮动平台顶部与无人机连接，底部通过升降机构与水质采样装置连接。

水质采样装置为空心圆柱型，由下至上依次为水样采集仓、传感器层和控制模块。

水质采样装置底部设有水位传感器，获取水质采样装置进入水体的深度。

水样采集仓底部两侧设有进水口，待检测水体经进水口进入水样采集仓内。

传感器层包括溶解氧传感器、TDS传感器、温度传感器和盐度传感器。

控制模块包括连接在一起的数据采集板、CPU单元和通讯单元，数据采集板与传感器层连接获取传感器层检测的水质参数，通过CPU单元读取水质参数，利用通讯单元传递给无人机。

水质采样装置与无人机之间通过线缆活动连接。

本发明的第一个方面提供基于无人机的水质监测方法，包括以下步骤：