本發(fā)明涉及無人機(jī)領(lǐng)域，具體為基于無人機(jī)的水域自動(dòng)巡檢系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

水對(duì)我們的生命起著重要的作用，它是生命的源泉,是人類賴以生存和發(fā)展的不可缺少的最重要的物質(zhì)資源之一。人的生命一刻也離不開水，水是人生命需要最主要的物質(zhì)，但水也存在著隱患。對(duì)水域的防洪、防凌、灌溉、供水、水力發(fā)電、航運(yùn)、水資源統(tǒng)一調(diào)度和水資源保護(hù)等進(jìn)行監(jiān)控管理是十分必要的，這緊密的聯(lián)系著人民百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全。目前，水域的管理手段有三種，人工管理、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和直升機(jī)視察。人工管理視察周期長(zhǎng)，信息滯后，耗費(fèi)人力、物力和財(cái)力?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控監(jiān)視的范圍小，并且存在著死角。直升機(jī)視察的損耗更加巨大，專業(yè)技能要求更高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于無人機(jī)的水域自動(dòng)巡檢系統(tǒng)，本系統(tǒng)對(duì)水域進(jìn)行全自動(dòng)、無人化巡視檢查，實(shí)時(shí)獲取的所需的數(shù)據(jù)和影像形成統(tǒng)一監(jiān)控管理，可為相關(guān)決策提供依據(jù)，大大提高了監(jiān)察效率，降低了工作成本。

一種基于無人機(jī)的水域自動(dòng)巡檢系統(tǒng)，包括地面控制中心、智能起降站和無人機(jī)；

地面控制中心包括無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)和水域巡檢結(jié)果分析平臺(tái)；無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)用于選擇無人機(jī)機(jī)型，制定飛行任務(wù)，向無人機(jī)下發(fā)飛行任務(wù)，獲取飛行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)水域巡檢任務(wù)的調(diào)度；水域巡檢結(jié)果分析平臺(tái)，接收并存儲(chǔ)水域巡檢數(shù)據(jù)，通過水域巡檢數(shù)據(jù)分析水域特征；無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)、水域巡檢結(jié)果分析平臺(tái)均和智能起降站雙向通信；所述水域巡檢數(shù)據(jù)包括影像數(shù)據(jù)、飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

智能起降站，具有數(shù)據(jù)傳輸模塊和自主續(xù)航模塊；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于實(shí)時(shí)接收無人機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)發(fā)送至地面控制中心；所述自主續(xù)航模塊，用于在無人機(jī)執(zhí)行水域巡檢任務(wù)的過程中，采用非人工方法更換無人機(jī)的供電電池，執(zhí)行無人機(jī)續(xù)航功能；

無人機(jī)，無人機(jī)接收飛行任務(wù)執(zhí)行水域自動(dòng)巡檢，并實(shí)時(shí)將獲取的水域巡檢數(shù)據(jù)和飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至智能起降站。

進(jìn)一步的，所述自主續(xù)航模塊包括視覺檢測(cè)模塊、電池裝取系統(tǒng)和控制模塊；視覺檢測(cè)模塊與控制模塊單向通信；電池裝取系統(tǒng)和控制模塊雙向通信；

所述視覺檢測(cè)模塊，用于捕捉智能起降站周圍的無人機(jī)圖像，并實(shí)時(shí)發(fā)送至控制模塊；

所述電池裝取系統(tǒng)，用于將電池從無人機(jī)的電池倉(cāng)取出，并將滿電電池安裝到無人機(jī)的電池倉(cāng)；

所述控制模塊，通過接收視覺檢測(cè)數(shù)據(jù)，控制無人機(jī)?？坑谥付ㄎ恢?。

進(jìn)一步的，所述電池裝取系統(tǒng)包括電池夾取裝置和承載平臺(tái)；所述電池夾取裝置包括電動(dòng)夾爪、抓手、驅(qū)動(dòng)器、帶齒貼片、工形卡槽、開關(guān)按鈕和控制器，當(dāng)需要夾取電池時(shí)，通過控制器發(fā)出信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)夾爪執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作；所述帶齒貼片粘貼在電池上，在抓手外側(cè)設(shè)有兩個(gè)絲孔，電動(dòng)夾爪的夾爪上有對(duì)應(yīng)的絲孔，抓手采用螺絲與電動(dòng)夾爪的夾爪相固定。所述帶齒貼片和抓手，可以有效解決電池在移動(dòng)中的下滑，并且可以保證電池兩側(cè)的夾取的深度和位置相同，避免因位置與深度不同造成夾取電池偏斜，不能安裝到電池倉(cāng)或無人機(jī)上。

所述承載平臺(tái)，用于承載電池夾取裝置，并帶動(dòng)電池夾取裝置在三維空間運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述無人機(jī)還具有電池充電平臺(tái)，所述電池裝取系統(tǒng)將從無人機(jī)取出的電池放置于所述電池充電平臺(tái)上充電。

進(jìn)一步的，所述電池充電平臺(tái)采用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)能電池板、蓄電池組和太陽(yáng)能控制器，蓄電池組輸入端連接太陽(yáng)能控制器的輸入端，太陽(yáng)能控制器輸入端與太陽(yáng)能電池板連接；太陽(yáng)能控制器輸出端連接蓄電池組的輸出端。

進(jìn)一步的，所述智能起降站還包括有環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊，用于監(jiān)測(cè)距離智能起降站設(shè)定范圍內(nèi)的環(huán)境溫度、濕度和風(fēng)力。

進(jìn)一步的，所述無人機(jī)具有導(dǎo)航模塊、避障模塊、電池自檢模塊、通信模塊和載荷模塊；

所述導(dǎo)航模塊，用于實(shí)現(xiàn)無人機(jī)水域巡檢測(cè)線路的規(guī)劃；

所述蔽障模塊，包括設(shè)置在無人機(jī)外壁的測(cè)距傳感器和攝像單元，用于實(shí)現(xiàn)無人機(jī)水域巡檢過程中智能蔽障；

所述通信模塊，用于將水域巡檢數(shù)據(jù)和飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至智能起降站；

所述電池自檢模塊，實(shí)時(shí)檢測(cè)無人機(jī)供電電池電量，當(dāng)電量小于設(shè)定值時(shí)，通過所述通信模塊向無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)發(fā)送報(bào)警信息；

所述載荷模塊，包括搭載在云臺(tái)上的全日攝像單元和環(huán)境傳感器，用于獲取水域巡檢數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述環(huán)境傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器和空氣質(zhì)量傳感器。

進(jìn)一步的，將水域劃分為若干區(qū)域，每個(gè)區(qū)域配置有多個(gè)智能起降站和一架無人機(jī)，無人機(jī)實(shí)時(shí)將獲取的水域巡檢數(shù)據(jù)發(fā)送至與其距離最近的智能起降站。

進(jìn)一步的，在相鄰兩個(gè)智能起降站之間設(shè)置中繼塔，用于實(shí)現(xiàn)無人機(jī)和智能起降站之間數(shù)據(jù)的中繼傳輸。

進(jìn)一步的，所述無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)包括調(diào)度服務(wù)器和人機(jī)交互模塊；

所述調(diào)度服務(wù)器，用于對(duì)無人機(jī)水域巡檢任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，接收無人機(jī)的飛行狀態(tài)，并依據(jù)水域巡檢現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)對(duì)任務(wù)調(diào)度方案進(jìn)行調(diào)整，引導(dǎo)電量低于設(shè)定值的無人機(jī)?？坑诰嚯x其最近的智能起降站，執(zhí)行自主續(xù)航功能；

所述人機(jī)交互模塊，用于獲取并解析外部命令，將解析后的外部指令發(fā)送到調(diào)度服務(wù)器，并展示出來。

進(jìn)一步的，所述無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)至少具有兩套相同配置的軟、硬件系統(tǒng)，保證一套軟、硬件系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，備份軟、硬件系統(tǒng)能立即啟動(dòng)，代替工作。

本發(fā)明還提出了一種無人機(jī)水域自動(dòng)巡檢方法：

通過無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)選擇無人機(jī)機(jī)型，制定飛行任務(wù)，下發(fā)至待巡檢的無人機(jī)；

無人機(jī)執(zhí)行巡檢任務(wù)，實(shí)時(shí)將水域巡檢數(shù)據(jù)和飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至智能起降站；智能起降站將上述水域巡檢數(shù)據(jù)和飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)再發(fā)送至地面控制中心；當(dāng)無人機(jī)電量小于設(shè)定值時(shí)，通過無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)控制其飛向智能起降站，執(zhí)行自主續(xù)航功能；

水域巡檢結(jié)果分析平臺(tái)，接收并存儲(chǔ)水域巡檢數(shù)據(jù)，通過水域巡檢數(shù)據(jù)分析水域特征。

進(jìn)一步的，所述水域巡檢結(jié)果分析平臺(tái)采用視覺算法，對(duì)所述水域巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行水域特征分析。

進(jìn)一步的，按不同的監(jiān)視需求將水域分成若干不同區(qū)域，并在水域的相應(yīng)區(qū)域中安置相應(yīng)的個(gè)數(shù)的智能起降站和一架無人機(jī)，使無人機(jī)在每個(gè)區(qū)域段往復(fù)巡航，并實(shí)時(shí)將拍攝的影像和無人機(jī)的各種姿態(tài)、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)回傳給智能起降站，最終致地面控制中心，這樣能夠完整的監(jiān)視整個(gè)水域的情況，極大地提高了巡視的效率，解決了信息滯后的問題。

進(jìn)一步的，地面控制中心對(duì)無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程航跡規(guī)劃，更改飛行計(jì)劃進(jìn)行補(bǔ)拍或興趣點(diǎn)環(huán)繞。

進(jìn)一步的，智能起降站對(duì)其周圍的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)滿足無人機(jī)飛行條件時(shí)，給無人機(jī)發(fā)射起飛指令，無人機(jī)可從智能起降站定時(shí)起飛；當(dāng)滿足無人機(jī)降落條件時(shí)，給無人機(jī)發(fā)射下降指令，無人機(jī)可停靠與指定位置；當(dāng)無人機(jī)的供電電量低于設(shè)定值時(shí)，智能起降站可對(duì)無人機(jī)電池進(jìn)行自動(dòng)更換，并將換下的電池進(jìn)行自動(dòng)充電，能夠完成全自動(dòng)無間斷供電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本系統(tǒng)對(duì)水域進(jìn)行全自動(dòng)、無人化巡視檢查，實(shí)時(shí)獲取的所需的數(shù)據(jù)和影像形成統(tǒng)一監(jiān)控管理，可為相關(guān)決策提供依據(jù)，大大提高了監(jiān)察效率，降低了工作成本。

(2)節(jié)省人力、財(cái)力，可全方位觀察，可實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)回傳并處理，工作效率高，回傳數(shù)據(jù)誤差小，解決了信息滯后的問題。

(3)預(yù)設(shè)航線，自主飛行，引導(dǎo)式降落，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)精準(zhǔn)降落，自動(dòng)換電池，自動(dòng)接力，換下的電池自動(dòng)充電，無人機(jī)數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o人機(jī)、智能起降站運(yùn)行情況，智能起降站協(xié)調(diào)工作，網(wǎng)絡(luò)化控制。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明基于無人機(jī)的水域自動(dòng)巡檢系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

如圖1所示，一種基于無人機(jī)的水域自動(dòng)巡檢系統(tǒng)，包括地面控制中心、智能起降站和無人機(jī)；

地面控制中心包括無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)和水域巡檢結(jié)果分析平臺(tái)；無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)用于選擇無人機(jī)機(jī)型，制定飛行任務(wù)，向無人機(jī)下發(fā)飛行任務(wù)，獲取飛行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)水域巡檢任務(wù)的調(diào)度；水域巡檢結(jié)果分析平臺(tái)，接收并存儲(chǔ)水域巡檢數(shù)據(jù)，通過水域巡檢數(shù)據(jù)分析水域特征；無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)、水域巡檢結(jié)果分析平臺(tái)均和智能起降站雙向通信；

本實(shí)施例中首選多旋翼無人機(jī)；

無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)包括調(diào)度服務(wù)器和人機(jī)交互模塊；

調(diào)度服務(wù)器，用于對(duì)無人機(jī)水域巡檢任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，接收無人機(jī)的飛行狀態(tài)，并依據(jù)水域巡檢現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)對(duì)任務(wù)調(diào)度方案進(jìn)行調(diào)整，引導(dǎo)電量低于設(shè)定值的無人機(jī)停靠于距離其最近的智能起降站，執(zhí)行自主續(xù)航功能；人機(jī)交互模塊，用于獲取并解析外部命令，將解析后的外部指令發(fā)送到調(diào)度服務(wù)器，并展示出來。

無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)至少具有兩套相同配置的軟、硬件系統(tǒng)，保證一套軟、硬件系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，備份軟、硬件系統(tǒng)能立即啟動(dòng)，代替工作。

無人機(jī)，無人機(jī)接收飛行任務(wù)執(zhí)行水域自動(dòng)巡檢，并實(shí)時(shí)將獲取的水域巡檢數(shù)據(jù)和飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至智能起降站。

無人機(jī)具有導(dǎo)航模塊、避障模塊、電池自檢模塊、通信模塊和載荷模塊。

本實(shí)施例中，導(dǎo)航模塊選擇慣性導(dǎo)航和GPS(INS/GPS)組合導(dǎo)航的形式執(zhí)行無人機(jī)的導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)水域巡檢測(cè)線路的規(guī)劃。避障模塊的具體設(shè)置是在無人機(jī)前、后、左、右、上以及下方安裝超聲波傳感器與攝像頭，采用復(fù)合避障系統(tǒng)，保證無人機(jī)的安全飛行。通信模塊采用4G通訊單元或無線通信單元，及時(shí)將水域巡檢數(shù)據(jù)和飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送至智能起降站；電池自檢模塊，檢測(cè)無人機(jī)供電電池電量小于設(shè)定值時(shí)，通過所述通信模塊向無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)發(fā)送報(bào)警信息。載荷模塊，包括搭載在云臺(tái)上的全日攝像單元和環(huán)境傳感器，用于獲取水域巡檢數(shù)據(jù)。全日攝像頭，保證了無人機(jī)在白天和夜間都可工作；由于無人機(jī)在飛行和空中懸停時(shí)會(huì)發(fā)生抖動(dòng)，造成機(jī)載攝像頭不穩(wěn)定，拍攝的影像會(huì)出現(xiàn)畸變等等，加入云臺(tái)增加機(jī)載攝像頭穩(wěn)定性，可使拍攝不受無人機(jī)抖動(dòng)影響；其中環(huán)境傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器和空氣質(zhì)量傳感器。

本實(shí)施例中的智能起降站包括數(shù)據(jù)傳輸模塊、自主續(xù)航模塊、環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊和電池充電平臺(tái)，環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)距離智能起降站設(shè)定范圍內(nèi)的環(huán)境溫度、濕度和風(fēng)力；具體的，優(yōu)選溫濕度一體式傳感器和風(fēng)力傳感器；電池充電平臺(tái)，用于對(duì)從無人機(jī)上取下的電池進(jìn)行充電，電池充電平臺(tái)采用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)能電池板、蓄電池組和太陽(yáng)能控制器，蓄電池組輸入端連接太陽(yáng)能控制器的輸入端，太陽(yáng)能控制器輸入端與太陽(yáng)能電池板連接；太陽(yáng)能控制器輸出端連接蓄電池組的輸出端。自主續(xù)航模塊又包括視覺檢測(cè)模塊、電池裝取系統(tǒng)和控制模塊。

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于實(shí)時(shí)接收無人機(jī)發(fā)送的水域巡檢數(shù)據(jù)，并將所述水域巡檢數(shù)據(jù)發(fā)送至地面控制中心；

視覺檢測(cè)模塊與控制模塊單向通信，包括有攝像單元和圖像處理模塊，攝像單元接收視野范圍內(nèi)的圖像信息，并發(fā)送至圖像處理模塊；圖像處理模塊根據(jù)所述圖像信息識(shí)別出無人機(jī)，并根據(jù)視覺算法估算出懸停于高清攝像頭正上方的無人機(jī)高度，當(dāng)所述高度信息低于所設(shè)的閾值時(shí)，圖像處理模塊通過控制模塊給無人機(jī)發(fā)送降落指令；

無人機(jī)接收降落指令，降落在指定位置上。

電池裝取系統(tǒng)，包括電池夾取裝置和承載平臺(tái)；所述電池夾取裝置包括電池抓取單元、驅(qū)動(dòng)器和控制器，當(dāng)需要夾取電池時(shí)，通過控制器發(fā)出信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電池抓取單元抓取和更換電池；承載平臺(tái)安裝在三維直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上，承載平臺(tái)承載電池夾取裝置，并帶動(dòng)電池夾取裝置在三維空間運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)施例中電池裝取系統(tǒng)更換電池的具體流程是：

無人機(jī)降落到指定位置上，三維直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在x軸方向運(yùn)動(dòng)到無人機(jī)電池倉(cāng)的位置，.三維直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在x軸動(dòng)作完成后，三維直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在z軸方向上向下運(yùn)動(dòng)到與無人機(jī)電池倉(cāng)同高。

三維直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在z軸動(dòng)作完成后，承載平臺(tái)承載電池夾取裝置在y軸上向前運(yùn)行，控制器驅(qū)動(dòng)電池抓取單元閉合，三維直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在y軸方向收回，動(dòng)作完成后，三維直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在z軸方向上提升，動(dòng)作完成后，三維直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在x軸方向上返回運(yùn)動(dòng)。

三維直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)把電池放進(jìn)電池充電平臺(tái)，并從下一個(gè)電池充電平臺(tái)上取電池，取到電池運(yùn)動(dòng)到無人機(jī)電池倉(cāng)位置，控制器通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電池夾取單元安裝電池，動(dòng)作完成后，三維直角坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)回歸初始位置。

在本實(shí)施例中，無人機(jī)?？坑谥付ㄎ恢脙?yōu)選一個(gè)固定裝置，該固定裝置起到了牢固固定無人機(jī)，為后續(xù)對(duì)無人機(jī)的操作提供便利的基礎(chǔ)。

本固定裝置包括用于承接無人機(jī)的起落平臺(tái)、固定無人機(jī)的無人機(jī)支撐架卡扣部分和無人機(jī)固定裝置，承接無人機(jī)的起落平臺(tái)即底部承載部分同時(shí)具有旋轉(zhuǎn)功能。起落平臺(tái)，用于放置無人機(jī)。無人機(jī)固定裝置，其底部承載部分的材料滿足可以承載100千克以下的重量而自身不變形的要求。

下面對(duì)本系統(tǒng)的工作流程作詳細(xì)說明：

根據(jù)不同的水域地理信息，將水域分成若干不同區(qū)域的區(qū)間段，并在該區(qū)間段的一側(cè)或兩側(cè)安置相應(yīng)的個(gè)數(shù)的智能起降站和一架旋翼無人機(jī)，使無人機(jī)在每個(gè)區(qū)間段往復(fù)巡航。其有益效果是可以使同一時(shí)間不同區(qū)間多個(gè)無人機(jī)同時(shí)工作，并實(shí)時(shí)將拍攝的影像、無人機(jī)的各種姿態(tài)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)回傳給智能起降站，最終致地面控制中心，這樣能夠完整的監(jiān)視整個(gè)水域的情況，極大地提高了巡視的效率，解決了信息滯后的問題。

地面控制中心對(duì)無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程航跡規(guī)劃，無人機(jī)按照預(yù)設(shè)的路徑進(jìn)行作業(yè)，并采集資料，將采集的影像信息和數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)回傳，可以根據(jù)超聲波和視覺復(fù)合避障完成巡檢，對(duì)無人機(jī)傳輸回來的圖像信息進(jìn)行處理，對(duì)水域的情況進(jìn)行監(jiān)視。

智能起降站還具有自檢、對(duì)無人機(jī)工作環(huán)境監(jiān)測(cè)的功能，當(dāng)無人機(jī)電量較低時(shí)，可自動(dòng)通過導(dǎo)航系統(tǒng)判斷距離最近的智能起降站的位置，當(dāng)智能起降站檢測(cè)到的環(huán)境滿足無人機(jī)降落時(shí)，通過圖像處理給無人機(jī)發(fā)射下降指令，始終調(diào)控?zé)o人機(jī)保持在攝像頭中心位置，最終落在智能起降站上面，無人機(jī)降落自動(dòng)更換電池，完成全自動(dòng)無間斷供電，執(zhí)行續(xù)航?jīng)Q策。

另一方面，智能起降站通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)執(zhí)行無人機(jī)遙控指令的發(fā)送和接收以及視頻圖像的發(fā)送和接收。

無人機(jī)由一個(gè)智能起降站起飛完成一小段巡視后，降落到下一個(gè)智能起降站進(jìn)行更換電池，以此類推，直到這架無人機(jī)完成它所負(fù)責(zé)巡檢區(qū)域段的工作，再進(jìn)行類似的回返巡視。最終多架無人機(jī)將其拍攝的影像信息，發(fā)送給地面控制中心的水域巡檢結(jié)果分析平臺(tái)，水域巡檢結(jié)果分析平臺(tái)對(duì)無人機(jī)回傳的信息進(jìn)行處理，通過水域巡檢數(shù)據(jù)分析水域特征。

作為對(duì)上述實(shí)施例的一種改進(jìn)，當(dāng)無人機(jī)與智能起降站之間距離過遠(yuǎn)，無法直接傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，需要增加信號(hào)中繼設(shè)備，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的中繼傳輸。實(shí)時(shí)傳回?zé)o人機(jī)的各種姿態(tài)、機(jī)載(GPS、飛行姿態(tài)、航點(diǎn)、傳感器)數(shù)據(jù)至地面控制中心的無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)，無人機(jī)調(diào)度平臺(tái)通過人機(jī)交互模塊解析外部命令，實(shí)時(shí)回傳穩(wěn)定的巡檢影像到地面控制中心，也可以通過地面控制中心傳輸?shù)饺藱C(jī)交互模塊，此實(shí)施例中，人機(jī)交互模塊選擇智能手機(jī)，外部命令可以通過智能手機(jī)下達(dá)新的任務(wù)規(guī)劃指令至無人機(jī)。

作為對(duì)上述實(shí)施例的進(jìn)一步細(xì)化，電池夾取裝置包括電動(dòng)夾爪、抓手、驅(qū)動(dòng)器、帶齒貼片、工形卡槽、開關(guān)按鈕和控制器，當(dāng)需要夾取電池時(shí)，通過控制器發(fā)出信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)夾爪執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作；所述帶齒貼片粘貼在電池上，在抓手外側(cè)設(shè)有兩個(gè)絲孔，電動(dòng)夾爪的夾爪上有對(duì)應(yīng)的絲孔，抓手采用螺絲與電動(dòng)夾爪的夾爪相固定。其中帶齒貼片和抓手，可以有效解決電池在移動(dòng)中的下滑，并且可以保證電池兩側(cè)的夾取的深度和位置相同，避免因位置與深度不同造成夾取電池偏斜，不能安裝到電池充電平臺(tái)或無人機(jī)上。

作為對(duì)上述實(shí)施例的一種具體應(yīng)用，在防洪搶險(xiǎn)或其他應(yīng)急事件管理方面，本發(fā)明的無人機(jī)執(zhí)行日夜作業(yè)，在無人機(jī)的機(jī)臂上貼有十字交叉的熒光條可以使得無人機(jī)在夜間也被攝像單元所捕捉，本發(fā)明中的無人機(jī)能夠?qū)崟r(shí)跟蹤回傳洪水的演進(jìn)過程，對(duì)于水域中泥沙淤積問題，無人機(jī)在巡視過程中能夠?qū)崟r(shí)回傳淤積的影像。

水域巡檢結(jié)果分析平臺(tái)配置有圖像算法，可以根據(jù)回傳的影像實(shí)時(shí)計(jì)算泥沙淤積的面積，可對(duì)泥沙淤積進(jìn)行預(yù)警，且做好清淤除沙的工作。在無人機(jī)巡視過程中，通過回傳的影像資料，還能夠監(jiān)察水域的堤防是否有損壞，排水溝是否完整等。險(xiǎn)情過后，通過數(shù)據(jù)還原可標(biāo)記損壞情況超出一定限度的區(qū)域，以對(duì)損壞區(qū)域進(jìn)行觀察。

通過對(duì)水域巡檢數(shù)據(jù)的分析，可以看出水域水位是否過高、水域堤壩完整，這樣可以及時(shí)安排政府工作部門進(jìn)行泄洪排險(xiǎn)，及時(shí)補(bǔ)修，并對(duì)水域的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，地面控制中心還可以更改飛行計(jì)劃，進(jìn)行重點(diǎn)地區(qū)的補(bǔ)拍和興趣地區(qū)的環(huán)繞拍攝。

作為對(duì)上述實(shí)施例的再一具體應(yīng)用：對(duì)冬季的水域中出現(xiàn)的程度不同的冰情進(jìn)行巡檢，這些冰情對(duì)冬季的水運(yùn)交通、供水、發(fā)電及水工建筑物等有直接影響。本發(fā)明的無人機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視水域表面的冰情，通過對(duì)回傳的影像進(jìn)行分析，并及時(shí)報(bào)告相關(guān)人員做好破冰除險(xiǎn)工作。

作為對(duì)上述實(shí)施例的再一具體應(yīng)用：本發(fā)明可應(yīng)用在水政巡查方面，對(duì)跨河交通浮橋運(yùn)營(yíng)執(zhí)行巡檢，通過回傳的影像可以看出浮橋的運(yùn)營(yíng)是否嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)度指令，通過回傳的圖像計(jì)算浮橋長(zhǎng)度、車輛數(shù)目等。

作為對(duì)上述實(shí)施例的再一具體應(yīng)用：本發(fā)明可應(yīng)用在水量水資源調(diào)度方面，對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)沿閘后輸水區(qū)飛行，通過回傳的影像查看水資源的去向，對(duì)無證取水、農(nóng)水工用等問題嚴(yán)加管理。

作為對(duì)上述實(shí)施例的再一具體應(yīng)用：本發(fā)明可應(yīng)用在水域生態(tài)保護(hù)方面，重點(diǎn)巡查夜間入河排污口以及水域赤潮現(xiàn)象，通過回傳的圖像對(duì)兩岸的垃圾堆放問題進(jìn)行監(jiān)管，發(fā)現(xiàn)河岸垃圾堆積立即報(bào)告相應(yīng)的人員處理，及時(shí)加以防治。可通過搭載溫度、濕度和空氣質(zhì)量等傳感器對(duì)水域的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。