[发明专利]一种基于无人机的堤坝渗漏遥测方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，具体的说是一种基于无人机的堤坝渗漏遥测方法与系统。

背景技术

堤坝是水利水电工程主要的结构物之一，在区域供水、河网分布，以及抗洪防水等方面发挥重要的作用。由于施工质量、水流冲击、洪水侵袭，以及运行时间等因素的影响，水利堤坝易出现渗漏、管涌、失稳等工程安全问题。工程经验表明，在堤坝施工和正常工作状态下，堤坝渗漏是其最常见的工程问题，也是最受关注和急需解决的。以无人驾驶飞机为空中平台，对陆地、海域的地形地貌、工程结构物等进行巡航监控，已经发展成为了一项新型应用性技术。无人机具备小型轻便、低噪节能、高效机动、影像清晰、智能化等特点。同时，其操作简便，转场容易，具备较好的稳定性、安全性。无人机可广泛应用到国土整治监控、水利工程建设、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、数字地球等领域。无人机采用高精度摄像设备，对遥测区域进行多次影像拍摄，获得具备高清晰度、大比例尺、高现势性等特点的影像资料，并通过对比分析，判断地形、地貌变化，或工程结构物安全情况，适合堤坝、库岸边坡、公路、铁路等带状区域的航拍作业。由于航拍摄像的对比分析方法，是基于工程结构物的表观，无法在巡航过程中，对结构物内部的情况进行非接触式的勘察，并对潜在的风险进行预判，其应用到工程结构物的安全监控领域受到很大限制。同时，无人机的巡航时间较短(一般<30分钟)，持续巡航能力不足。另外，对于洪水期巡查、灾后救援等特殊阶段，对无人机的长距离、不间断巡航能力，以及全天候、抗干扰飞行能力的要求更高。结合航拍影像，采用非接触式电磁、红外等工程物探方法，对堤坝的安全性进行全区域、全天候的巡查和监控，预判潜在的安全风险，是无人机应用到堤坝、水库等水利水电工程急需解决的问题。因此，需针对堤坝等水利水电工程的特点，开发功能强大、性能稳定、可操作性强的无人机遥测系统。

发明内容

为了解决上述现有无人机存在的技术问题，本发明提供一种基于无人机的堤坝渗漏遥测方法与系统，通过系统由控制中心、无人机(群)和基站群构成，并实现两两通信。本发明适用于需进行长时间、远距离、全天候的无人机巡航领域，具备智能化、系统化、可操作性好、效率高等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于无人机的堤坝渗漏遥测方法与系统，包括控制中心、无人机群和基站群，所述控制中心和无人机进行实时通信，所述无人机群与基站群进行实时通信，所述基站群与控制中心进行实时通信；所述控制中心包括通信中心、数据中心和分析中心，所述通信中心、数据中心和分析中心均通信连通，所述控制中心对无人机群通过通信单元通信连通，所述控制中心接收通过基站群的传输单元传回的影像资料、检测数据和无人机群的工作状态信息，所述无人机群为单架无人机或多架无人机群组成，所述无人机群包括通信单元、摄像单元、检测单元、存储单元和供电单元，所述通信单元接收来自控制中心的指令，确定无人机群的巡航路线后将巡航参数、工作状态信息与基站群的传输单元进行实时传输，所述摄像单元进行影像数据的采集，所述摄像单元采集数据保存至存储单元中，所述摄像单元在夜间借助夜视设备巡航，所述摄像单元在巡航时通过检测单元的瞬变电磁设备和红外成像设备进行实时检测，所述存储单元接收到影像数据和检测数据，供电单元用于给通信单元、摄像单元、检测单元和存储单元供电；所述基站群为相互通信连通的多基站系统，所述基站群包括传输单元、存储单元和蓄能单元，所述传输单元实时接收通信单元发来的信息，并将信息传递至控制中心，所述存储单元接收的数据传递至传输单元，然后传递至控制中心，所述蓄能单元通过供电网、太阳能和潮汐能积蓄电能，所述蓄能单元为传输单元和存储单元供电。

进一步的，所述无人机群巡航前进行能量补给、架设摄像与检测设备和输入巡航参数的操作，巡航参数包括航线地图和巡航速度。

进一步地，所述无人机群的摄像单元配备有夜视设备，满足全天候巡航要求。

进一步地，所述无人机群与基站的实时通讯包括速度、位置、航线、剩余电量和机体故障信息。

进一步地，所述基站群向控制中心进行信号传递，传递信息包括无人机巡航速度、位置、航线、剩余电量和机体故障。

进一步地，所述控制中心与无人机群进行实时通讯，对无人机群的巡航速度、航线进行修正，并发送即将与之通信的基站号指令和降落指令。

进一步地，所述无人机群才赢瞬变电磁设备对区域大地电阻率进行检测，所述无人机群采用红外成像设备寻找存在裂缝、贯穿通道的区域。