1.一種基于無人設備的水質巡檢、污染物溯源系統,其特征在于:由無人機(1)、無人船(2)和岸基監控系統(3)組成;
所述無人機(1)包括機體(11)、飛行控制系統(12)、無人機通信系統(13)、螺旋槳(14)、蓄電池(15)、充電接口(16)、無人機導航系統(17)和機載視頻監測設備(18);
所述飛行控制系統(12)通過所述無人機通信系統(13)與所述無人船(2)以及所述岸基監控系統(3)通信連接,控制所述無人機(1)的飛行路線和飛行姿態;所述機載視頻監測設備(18)用于對排污口的搜尋并拍照取證,所述機載視頻監測設備(18)通過所述無人機通信系統(13)向所述岸基監控系統(3)回傳高清視頻或照片;所述無人機導航系統(17)用于對所述無人機(1)的當前位置進行定位,并將位置坐標通過所述無人機通信系統(13)發送至所述無人船(2),為所述無人船(2)進行引導;
所述無人船(2)包括船體(21)以及設置在所述船體(21)內的主控制系統(22)、無人船通信系統(23)、動力系統(24)、無人船導航系統(25)、水質檢測設備(26)和船載視頻監測設備(28);所述無人船(2)的船體(21)上設置有供所述無人機(1)停靠的停機坪以及可與所述無人機(1)上的所述充電接口(16)對接的充電裝置(27);
所述主控制系統(22)通過所述無人船通信系統(23)與所述岸基監控系統(3)通信連接,用于控制所述無人船(2)的航行以及水質數據信息采集流程;所述主控制系統(22)通過所述無人船通信系統(23)與所述無人機(1)通信連接,用于控制所述無人機(1)的飛行;所述船載視頻監測設備(28)用于對水面污染情況的進行拍攝,并將拍攝到的視頻傳送至所述主控制系統(22);所述無人船導航系統(25)用于對所述無人船(2)進行定位,并將所述無人船(2)的位置坐標傳送至所述主控制系統(22);所述在水質檢測設備(26)用于對污染水域進行水質數據采集,并將采集到的水質數據傳送至所述主控制系統(22);所述主控制系統(22)通過無人船通信系統(23)分別將拍攝到的視頻、所述無人船(2)的位置坐標以及采集到的水質數據發送至所述岸基監控系統(3),用于污染物濃度分布圖的繪制。
2.根據權利要求1所述的基于無人設備的水質巡檢、污染物溯源系統,其特征在于:所述無人機(1)為無人直升機、多軸飛行器、旋翼飛行器。
3.根據權利要求1所述的基于無人設備的水質巡檢、污染物溯源系統,其特征在于:所述無人機通信系統(13)和所述無人船通信系統(23)均為3G/4G模塊。
4.根據權利要求1所述的基于無人設備的水質巡檢、污染物溯源系統,其特征在于:所述無人機導航系統(17)和所述無人船導航系統(25)均為GPS模塊。
5.一種利用如權利要求1所述的系統的基于無人設備的水質巡檢、污染物溯源方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟1)無人船(2)通過無人船導航系統(25)航行至受污染水域的采集點,然后利用水質檢測設備(26)進行水質數據信息的采集,并將采集點的坐標位置(X,Y)以及該采集點的污染物濃度數據通過無人船通信系統(23)發送至岸基監控系統(3)的服務器上;
步驟2)岸基監控系統(3)將各個采集點的污染物濃度數據作為基礎,利用MATLAB軟件進行二維差值擬合,作出主要污染物在該受污染水域的濃度分布圖,并判斷出最大濃度可疑污染源的所在位置;
步驟3)岸基監控系統(3)根據污染物濃度分布圖設計出優化路徑,通過無人船通信系統(23)指揮無人船(2)沿著優化路徑向最大濃度可疑污染源靠近,同時,無人船(2)在航行途中繼續對水質進行檢測,并將這些水質數據進一步通過無人船通信系統(23)上傳到岸基監控系統(3)的服務器中,隨著無人船(2)的航行,收集到的水質數據越來越多,擬合的數據也更加準確;
步驟4)當無人船(2)到達污染源附近時,岸基監控系統(3)通過無人機通信系統(13)啟動無人船(2)上承載的無人機(1),并向無人機(1)發送污染物濃度分布圖,無人機(1)根據污染物濃度分布圖,并利用機載視頻監測設備(18)對污染源排放口進行高空搜尋;
步驟5)無人機(1)通過無人機通信系統(13)將在高空拍攝到的視頻畫面直接回傳到岸基監控系統(3),由岸基監控系統(3)對視頻畫面中的內容進行分析和判斷;
步驟6)當岸基監控系統(3)在無人機(1)傳回的視頻畫面中發現可疑目標后,無人機(1)立刻通過無人機導航系統(17)定位當前的位置坐標,并通過無人機通信系統(13)將該位置坐標發送無人船(2),引導無人船(2)駛近該可疑目標進行進一步確認;
步驟7)當無人船(2)駛近可以目標后,通過無人船(2)上的船載視頻監測設備對可疑目標進行視頻拍攝,視頻畫面通過無人船通信系統(23)發送至岸基監控系統(3)進行確認;
步驟8)當確認該可疑目標確實為污染物排放口時,岸基監控系統(3)控制無人機(1)上的機載視頻監測設備(18)和無人船(2)上的船載視頻監測設備(28)對污染物排放口進行拍照取證;
步驟9)無人船(2)通過無人船導航系統(25)對該污染物排放口進行定位,并通過無人船通信系統(23)將該污染物排放口的位置坐標信息上傳至岸基監控系統(3);
步驟10)當取證完成后,無人機(1)著陸至無人船(2)的停機坪上,無人機(1)上的充電接口(16)與無人船(2)上的充電裝置(27)對接,為無人機(1)進行充電,等待下一次起飛任務。