基于无人机的智能巡渠装置、系统及测量方法
【专利摘要】本发明涉及无人机应用领域，特别涉及一种基于无人机的智能巡渠装置、系统及测量方法。包括无人机，所述无人机中设置有控制器、摄像装置及通信装置；所述摄像装置及通信装置均与所述控制器连接；本发明提供的基于无人机的智能巡渠装置根据渠道位置形状固定的特点，通过拍摄其图像，并从图像中解析出渠道，从而控制无人机的飞行方向；同时，在无人机控制器中预存渠道的正常形态图像，将实时拍摄的渠道图像与正常图像进行比较，以判定渠道、渠堤、边坡是否出现异常。应用本发明提供的基于无人机的智能巡渠装置，可以减少巡渠人力，提高巡渠效率，确保渠道安全运行，进一步的减少巡渠成本。
【专利说明】
基于无人机的智能巡渠装置、系统及测量方法
技术领域
[0001]本发明涉及无人机应用领域，特别涉及一种基于无人机的智能巡渠装置、系统及测量方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着现代科学技术与工业化的加速发展，农业生产取得了前所未有的成就，农业的发展离不开水利工程，水利设施是保证农业生产的根本条件。以陕甘宁盐环定扬黄工程为例，盐环定扬黄工程自1993年运行以来，截止2015年累计引水量10.7亿立方米。受水区涉及三省四县三区，包括陕西定边县、甘肃环县，宁夏盐池县、同心县、利通区、红寺堡区、太阳山工业园区，目前工程用水结构已由单一的农业用水向工业、城镇饮用水、生态、灌溉等多领域发展，成为陕甘宁盐环定精准脱贫的水源工程。输水渠道的重要性不言而喻，由此，渠道的日常巡查维护显得尤为重要，但渠道本身存在着长度长(124KM)，所在位置自然环境差等特点，传统巡查采用人工巡护渠道方式，这种方式劳动强度大、巡视效率低、制约因素多，这些缺点一直困扰水利管理部门。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有人工巡查渠道方式中，劳动强度大，巡视效率低的问题，提供一种可以大幅度降低巡渠劳动强度，提高巡视效率的基于无人机的智能巡渠装置。
[0004]为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案:
一种基于无人机的智能巡渠装置，包括无人机，所述无人机中设置有控制器、摄像装置及通信装置;所述摄像装置及通信装置均与所述控制器连接；
所述控制器中包括图像处理单元、存储单元及图像对比单元；
所述图像处理单元用于拍摄的图片中解析出渠道的位置、形态；
所述图像对比单元用于将拍摄的图片与存储单元中存储的图片进行对比分析；
所述控制器用于根据图片处理单元解析出的水渠的位置、形态控制无人机沿渠道飞行。
[0005]进一步的，所述摄像装置包括可见光摄像装置及红外摄像装置，通过控制器实现可见光摄像装置与红外摄像装置之间的切换，其中红外摄像装置用于无人机在夜晚时的拍摄。
[0006]—些实施例中，所述无人机中还设置有与控制器连接的导航装置;所述导航装置为GPS导航装置或北斗导航装置;所述导航装置用于在意外情况下，无人机无法找到渠道，用户通过远程的控制终端将无人机飞回指定位置。
[0007]进一步的，所述无人机中还设置有与控制器连接的高度测量装置，所述高度测量装置用于测量无人机的飞行高度，以保障无人机始终飞行在渠道上方一定高度范围内。
[0008]本发明同时提供一种基于无人机的智能巡渠系统，包括控制终端及如上所述的智能巡渠装置;所述控制终端与所述智能巡渠装置通信连接； 进一步的，所述控制终端与所述智能巡渠装置采用远程无线通信连接。
[0009]所述控制终端包括终端存储单元及显示单元，所述终端存储单位用于存储无人机传回的影像资料;所述显示单元用于实时显示无人机传回的影像。
[0010]本发明同时提供一种基于无人机的智能巡渠方法，包含如下步骤:
(1)控制无人机飞行至渠道起始位置上方；
(2)按照指定时间间隔获取水渠影像信息；
(3)对获取的渠道影像信息进行处理，获取水流向，并控制无人机沿渠道飞行。
[0011]进一步的，还包括将获取的渠道影像信息与预存的渠道正常影像信息进行对比的步骤，如对比结果相同，则无人机沿渠道正常飞行;否则，向控制终端发出警报信息。
[0012]进一步的，所述无人机实时将获得的渠道影像信息传回控制终端;或，
所述无人机在发现渠道不正常后才将渠道影像信息传回控制终端。
[0013]进一步的，如无人机不能通过正常获取渠道水流向，向控制终端发出报错信息，由控制终端控制无人机飞回指定位置。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果:本发明提供的基于无人机的智能巡渠装置根据渠道位置形状固定的特点，通过拍摄其图像，并从图像中解析出渠道，从而控制无人机的飞行方向；同时，在无人机控制器中预存渠道的正常形态图像，将实时拍摄的渠道图像与正常图像进行比较，以判定渠道是否出现异常。应用本发明提供的基于无人机的智能巡渠装置，可以减少巡渠人力，提高巡渠效率，提高渠道安全运行保证，进一步的减少巡渠成本。
[0015]【附图说明】:
图1为本发明提供的基于无人机的智能巡渠装置的原理框图。
[0016]图2为本发明中提供的智能巡渠方法流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本发明的范围。
[0018]实施例1:如图1所示，本实施例提供一种基于无人机的智能巡渠装置，包括无人机，所述无人机中设置有控制器1、摄像装置2及通信装置3;所述摄像装置2及通信装置3均与所述控制器I连接；
所述控制器I中包括图像处理单元、存储单元及图像对比单元；
所述图像处理单元用于拍摄的图片中解析出水渠的位置、形态；
所述图像对比单元用于将拍摄的图片与存储单元中存储的图片进行对比分析；
所述控制器I用于根据图片处理单元解析出的水渠的位置、形态控制无人机沿水渠飞行。
[0019]进一步的，所述摄像装置2包括可见光摄像装置及红外摄像装置，通过控制器I实现可见光摄像装置与红外摄像装置之间的切换，红外摄像装置用于无人机在夜晚时的拍摄。
[0020]—些实施例中，所述无人机中还设置有与控制器I连接的导航装置5;所述导航装置5为GPS导航装置或北斗导航装置;在没有导航装置5时，如无人机不能通过正常获取水渠流向，向控制终端发出报错信息，由控制终端控制无人机飞回正确位置;而当设置有导航装置5时，一旦无人机在指定时间内未能通过影像信息找到水渠，则自动启动导航装置5，利用导航装置5中预设的水渠位置信息进行飞行。
[0021]进一步的，所述无人机中还设置有与控制器I连接的高度测量装置4，所述高度测量装置4用于测量无人机的飞行高度，以保障无人机始终飞行在水渠上方一定高度范围内。
[0022]实施例2:本实施例提供一种基于无人机的智能巡渠系统，包括控制终端及如实施例I所述的智能巡渠装置;所述控制终端与所述智能巡渠装置通信连接，优选采用远程无线通信连接;所述控制终端包括终端存储单元及显示单元。
[0023]实施例3:如图2所示，本实施例提供一种基于无人机的智能巡渠方法，包含如下步骤:
SlOO:控制无人机飞行至水渠起始位置上方;本步骤，当无人机自身包含导航装置5时，无人机可通过该导航装置5自动飞行至目标上空；而在一些实施例中，无人机中并不设置导航装置5，此时，用户可通过控制终端(远程控制终端可以是位于操作室内的无人机控制器1、PC，或手持遥控设备)。
[0024]S200:按照指定时间间隔获取渠道影像信息(图片或录像)；该时间间隔可以设定、修改。如该时间间隔可以是200ms、500ms、Is、10s、lmin、5min、1min 以及200ms-20min 之间的任意时间。
[0025]S300:对获取的渠道影像信息进行处理，获取渠道水流向，并控制无人机沿渠道飞行。
[0026]无人机实时将获得的渠道影像信息传回控制终端，由位于控制终端的工作人员人工判断渠道是否正常。将无人机实时获得的影像信息实时传回的好处是监测人员可以实时看到现场的具体情况，而这样做的缺点是对无人机的通信要求较高，同时无人机的能耗也会相应增加；
实施例4:本实施例提供一种基于无人机的智能巡渠方法，包含如下步骤:
SlOO:控制无人机飞行至水渠起始位置上方;本步骤，当无人机自身包含导航装置5时，无人机可通过该导航装置5自动飞行至目标上空；而在一些实施例中，无人机中并不设置导航装置5，此时，用户可通过控制终端(远程控制终端可以是位于操作室内的无人机控制器
1、PC，或手持遥控设备)
S200:按照指定时间间隔获取水渠影像信息(图片或录像)；该时间间隔可以设定、修改。如该时间间隔可以是200ms、500ms、Is、10s、Imin、5min、1min以及 200ms-20min之间的任意时间。
[0027]S300:对获取的渠道影像信息进行处理，获取渠道水流向，并控制无人机沿渠道飞行。
[0028]本实施例中，还包括步骤S400:将获取的渠道影像信息与预存的渠道正常影像信息进行对比的步骤，如对比结果相同，则无人机沿渠道正常飞行；否则，向控制终端发出警报信息;具体的，根据无人机的飞行速度、拍照频率、无人机的起始位置将其拍摄的影像图片进行编号识别，以区分渠道不同位置的图片;将获得的渠道不同位置的图片与无人机中预存的相同位置图片进行比较，以辨别渠道运行是否正常。
[0029]同样的，本实施例中，无人机并不将所有的图像信息都传回控制终端，其只在发现渠道运行不正常后才将渠道影像信息传回控制终端;无人机通过对比发现渠道运行不正常才将相应位置图片发回控制终端则会减少无人机的通信负担及能耗负担。应注意的是，无人机在发现渠道异常后可以根据预设选择或者控制终端的控制选择在异常位置悬停或继续前进。
[0030]无人机可选择设置导航装置5或不设置导航装置5，在没有导航装置5时，如无人机不能通过正常获取渠道水流向，向控制终端发出报错信息，由控制终端控制无人机飞回正确位置;而当设置有导航装置5时，一旦无人机在指定时间内未能通过影像信息找到渠道，则自动启动导航装置5，利用导航装置5控制无人机飞回预设路径。
【主权项】
1.一种基于无人机的智能巡渠装置，其特征在于，包括无人机，所述无人机中设置有控制器、摄像装置及通信装置;所述摄像装置及通信装置均与所述控制器连接； 所述控制器中包括图像处理单元、存储单元及图像对比单元； 所述图像处理单元用于拍摄的图片中解析出水渠的位置、形态； 所述图像对比单元用于将拍摄的图片与存储单元中存储的图片进行对比分析;所述控制器根据图像处理单元解析出的渠道位置信息控制无人机的飞行方向。2.如权利要求1所述的智能巡渠装置，其特征在于，所述摄像装置包括可见光摄像装置及红外摄像装置。3.如权利要求1所述的智能巡渠装置，其特征在于，所述无人机中还设置有与控制器连接的导航装置;所述导航装置为GPS导航装置或北斗导航装置。4.如权利要求1所述的智能巡渠装置，其特征在于，所述无人机中还设置有与控制器连接的高度测量装置。5.—种基于无人机的智能巡渠系统，其特征在于，包括控制终端及如权利要求1至4任一项所述的智能巡渠装置;所述控制终端与所述智能巡渠装置通信连接； 所述控制终端包括终端存储单元及显示单元。6.如权利要求5所述的智能巡渠系统，其特征在于，所述控制终端与所述智能巡渠装置采用无线通信方式连接。7.—种基于无人机的智能巡渠方法，其特征在于，包含如下步骤: (I)控制无人机飞行至渠道起始位置上方； (2 )按照指定时间间隔获取渠道影像信息； (3)对获取的渠道影像信息进行处理，获取渠道水流向，并控制无人机沿渠道飞行。8.如权利要求7所述的智能巡渠方法，其特征在于，还包括将获取的渠道影像信息与预存的渠道正常影像信息进行对比的步骤，如对比结果相同，则无人机沿渠道正常飞行；否贝1J，向控制终端发出警报信息。9.如权利要求8所述的智能巡渠方法，其特征在于，所述无人机实时将获得的渠道影像信息传回控制终端;或，所述无人机在发现水渠不正常后才将渠道影像信息传回控制终端。10.如权利要求7所述的智能巡渠方法，其特征在于，如无人机不能通过正常获取渠道水流向，向控制终端发出报错信息，由控制终端控制无人机飞回正确位置。
【文档编号】G05D1/10GK106054927SQ201610635641
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月4日 公开号201610635641.3, CN 106054927 A, CN 106054927A, CN 201610635641, CN-A-106054927, CN106054927 A, CN106054927A, CN201610635641, CN201610635641.3
【发明人】韦海成, 张白, 郝瑞甫, 王惠
【申请人】北方民族大学