[发明专利]一种基于无人机的水质采样方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种基于无人机的水质采样方法及系统。

背景技术

环境监测是环境管理的重要组成部分，是环境保护工作最为重要的基础性和前沿性工作。其中，水质监测是环境监测中最重要的部分，要真实地反映水质污染状况，必须监测具有代表性的水样，传统的方法是开船到水质取样点进行抽取，不仅耗费人力、物力和时间，而且容易破坏水质取样点的原有环境，使水样失去代表性。

无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，被广泛应用于航拍、监测、搜救、资源勘查、农业等各个领域，但在无人机水质采样方面的应用技术还不成熟。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种基于无人机的水质采样方法及系统，克服了现有技术中存在的取样浪费人力、耗费时间长、且取样环境容易被破坏、导致的水样不具代表性的问题。

为了达到上述技术效果，本发明包括以下技术方案：

一种基于无人机的水质采样方法，所述无人机上设有水样采集装置，包括如下步骤：

1）无人机起飞升至预先设定的航路飞行高度处；

2）基于航路飞行高度飞至采样点上方；

3）无人机由采样点上方降落至预先设定的悬停高度处；

4）控制所述水样采集装置采样；

5）采样任务完成，无人机返航或飞至下一采样点。

进一步地，所述步骤2）具体包括：

所述无人机根据预先所获取的采样点的地理位置信息飞向采样点；

在飞向采样点的过程中实时计算与采样点所在位置的水平距离；

判定是否飞至采样点上空，若已飞至采样点上空，则由采样点上空开始降落至预先设定的距离水面的悬停高度处；否之，继续实时获取距离采样点的水平距离。

进一步地，所述无人机距离水面的距离通过设置于无人机上的超声波传感器获取。

进一步地，所述若无人机已飞至采样点上空，则由采样点上空降落至预先设定的距离水面的悬停高度处具体为：

所述无人机由采样点上空以速度 降落，并实时判断是否已降落至第一预定高度处；

若已降落至第一预定高度处，则以速度降落（<），直至降落至悬停高度处；

若未降落至第一预定高度处，则继续以降落。

进一步地，所述超声波传感器在获取无人机距离水面高度的过程中，实时将测得的原始高度数据发送至远程控制中心进行处理并得到精确的高度测量数据。

进一步地，所述将超声波传感器所测得的原始高度数据处理后得到精确的高度数据方法为：

将实时获取的连续10个原始高度数据由小到大进行排序；

取排序后的前三个数据或后三个数据进行求平均值；

然后采用一阶低通滤波获得精确的高度数据。

另外，本发明还提供了一种基于无人机的水质采样系统，包括地面站、无人机、安装于无人机上的升降装置以及与所述升降装置连接的水质采样装置；所述无人机上设置有飞行控制模块、导航定位系统、超声波传感器和视频传感器，所述升降装置、水质采样装置、导航定位系统、超声波传感器以及视频传感器均与所述飞行控制模块连接；所述飞行控制模块与地面站无线通信。

进一步地，所述水质采样装置包括采样箱，所述采样箱与所述升降装置连接且采样箱内设有多个采样组，每个采样组由采样瓶、采水管、采水电动阀、液位传感器和采水泵组成，所述采水电动阀和采水泵设置在采水管上，所述采水管的一端连接在采样瓶内，另一端向下伸出采样箱，所述液位传感器设置于采样瓶内的近瓶口端，所述采水电动阀、液位传感器和采水泵均与所述飞行控制模块连接。

进一步地，所述升降装置包括底座、通过轴杆转动设置在底座上的卷线轮、卷绕在所述卷线轮上的牵拉绳以及用于转动所述卷线轮的驱动电机，所述驱动电机通过离合器与所述轴杆连接，所述驱动电机与所述飞行控制模块连接。

进一步地，所述飞行控制模块通过3G网络、4G网络、5G网络、WIFI中的一种与地面站通信连接。

采用上述技术方案，包括以下有益效果：本发明所提供的基于无人机的水质采样方法及系统，将水质采样装置设置在无人机上，利用无人机机动灵活、采集范围广的优势，极大地提高了采样效率，节省了人力，操作方便，确保了所采集的水样具有代表性，确保实验的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例1所提供的水质采样方法流程图；

图2为本发明实施例2所提供的水质采样方法流程图；