[发明专利]一种管网预警污水动态监管的无人机系统及其使用方法

权利要求书

1.一种管网预警污水动态监管的无人机系统，其特征在于,所述无人机包括机壳、安装在所述机壳上端四角处的连接杆、安装在所述连接杆上的螺旋桨；其特征在于，所述机壳上端四角处均固定连接有起到防护螺旋桨作用的防护罩，所述机壳内安装有控制器和动力装置，所述机壳左右两端上侧均设置有起落架，所述机壳左右两端下侧均安装有升降组件，所述机壳前端固定连接有拍摄角度可调整的摄像头，所述机壳前端在所述摄像头的外侧安装有透明防护箱，所述升降组件下端固定连接有可沿竖向升降的采样装置，所述采样装置下端从左往右依次固定连接有排液口和采样口，所述防护罩的外侧设置有距离传感器，所述机壳左右两端在所述升降组件的外侧安装有防水外壳；

多个所述无人机构成了无人机集群网络、数据库、控制中心和在线监测系统，所述无人机集群网络定期巡查管网雨水口、污水口查询、污染源、排水口，采集图像和水样，并对水样进行分析，然后将采集到的数据传输至数据库，所述数据库部署在云端，所述数据库根据无人机集群的水质信息和图像信息，不断的更新、融合，并建立前期的不同位置的水质与图像数据库，数据库建立后，所述控制中心控制无人机巡检作业，通过采集的图像与数据库对比、分析数据并在数据超标后发布预警，所述控制中心内预设有水质和水流量的预警上限值Y_zmax、Y_lmax和预警下限值Y_zmix、Y_lmix，控制中心内根据采样位置的不同对水质分析的指标各不相同，根据在线监测系统和无人机集群采集到的数据，进行分析，首先用实际图像信息对应的水质S_z数据与预警上限值Y_zmax和预警下限值Y_zmix进行比较，若Y_zmix≤S_z≤Y_zmax，则水质正常，若S_z≤Y_zmix或S_z≥Y_zmax，则表明水质超标，然后用实际图像信息对应的水流量S_l数据与预警上限值Y_lmax和预警下限值Y_lmix进行比较，若Y_lmix≤S_l≤Y_lmax，则流量正常，若S_l≥Y_lmax或S_l≤Y_lmix，则流量异常，将结果反馈至控制中心，并在数据超标后，发布预警，并将采集到的数据实时上传至控制中心，所述在线监测系统用来采集管网内不用位置的水质和水流量数据，并将数据上传至控制中心；

所述数据库用于储存无人机集群系统处理后的数据，同时数据库内还包括无人机定位信息和企业信息，所述水质与图像数据库由m个水质样本组成，水质样本内的元素包括水质信息W和与之关联的图像信息P。

2.根据权利要求1所述的一种管网预警污水动态监管的无人机系统，其特征在于，所述升降组件包括电机、安装在所述电机的电机轴外侧且与所述采样装置相连的柔性连接件。

3.根据权利要求1所述的一种管网预警污水动态监管的无人机系统，其特征在于，所述无人机集群系统包括图像采集模块、采样分析模块和定位模块，所述图像采集模块采集图像信息，所述采样分析模块采集水样，并分析水质情况，结合图像采集模块采集的图像信息将当前水质信息和与之关联的图像信息数据进行整合处理，并将处理的数据发送给数据库进行存储，所述定位模块用于定位无人机当前的位置。

4.根据权利要求1所述的一种管网预警污水动态监管的无人机系统，其特征在于，所述控制中心包括分析预警模块和控制模块，所述控制模块用于向无人机集群系统发送指令，从而控制无人机进行相应的作业，所述分析预警模块对采集到的数据进行分析，并在数据超标时，发布预警。

5.根据权利要求1所述的一种管网预警污水动态监管的无人机系统，其特征在于，所述在线监测系统包括水质传感器和水流传感器，所述水质传感器和水流传感器部署在管网的不同位置。

6.一种管网预警污水动态监管的无人机系统使用方法，其特征在于包括根据权利要求1-5所述的一种管网预警污水动态监管的无人机系统，其步骤如下：

步骤一：无人机集群系统定期巡查管网雨水口、污水口查询、污染源、排水口，并采集水样，分析水质情况，并采集图像信息，将当前水质信息W和与之关联的图像信息P数据进行整合处理，并将处理的数据进行存储，不断的更新、融合，建立前期的水质与图像数据库；

步骤二：控制中心控制无人机巡检作业，通过采集的图像与数据库对比、分析数据并在数据超标后发布预警，所述控制中心内预设有水质和水流量的预警上限值Y_zmax、Y_lmax和预警下限值Y_zmix、Y_lmix，控制中心内根据采样位置的不同对水质分析的指标各不相同，根据在线监测系统和无人机集群采集到的数据，进行分析，并将采集到的数据实时上传至控制中心，所述在线监测系统用来采集管网内不用位置的水质和水流量数据，并将数据上传至控制中心；

步骤三：分析预警模块对采集到的数据进行分析，若Y_zmix≤S_z≤Y_zmax，则水质正常，若S_z≤Y_zmix或S_z≥Y_zmax，则表明水质超标，然后用水流量S_l数据与预警上限值Y_lmax和预警下限值Y_lmix进行比较，若Y_lmix≤S_l≤Y_lmax，则流量正常，若S_l≥Y_lmax或S_l≤Y_lmix，则流量异常，将结果反馈至控制中心，并在数据超标后，发布预警；

步骤四：预警出现后，控制模块向无人机集群系统发送指令，对管网中的污水进行实地排查，确定数据超标污水的具体位置，同时不定期进行网管巡查。