基于無人機的智能巡渠裝置、系統及測量方法
【專利摘要】本發明涉及無人機應用領域，特別涉及一種基于無人機的智能巡渠裝置、系統及測量方法。包括無人機，所述無人機中設置有控制器、攝像裝置及通信裝置；所述攝像裝置及通信裝置均與所述控制器連接；本發明提供的基于無人機的智能巡渠裝置根據渠道位置形狀固定的特點，通過拍攝其圖像，并從圖像中解析出渠道，從而控制無人機的飛行方向；同時，在無人機控制器中預存渠道的正常形態圖像，將實時拍攝的渠道圖像與正常圖像進行比較，以判定渠道、渠堤、邊坡是否出現異常。應用本發明提供的基于無人機的智能巡渠裝置，可以減少巡渠人力，提高巡渠效率，確保渠道安全運行，進一步的減少巡渠成本。
【專利說明】
基于無人機的智能巡渠裝置、系統及測量方法
技術領域
[0001]本發明涉及無人機應用領域，特別涉及一種基于無人機的智能巡渠裝置、系統及測量方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著現代科學技術與工業化的加速發展，農業生產取得了前所未有的成就，農業的發展離不開水利工程，水利設施是保證農業生產的根本條件。以陜甘寧鹽環定揚黃工程為例，鹽環定揚黃工程自1993年運行以來，截止2015年累計引水量10.7億立方米。受水區涉及三省四縣三區，包括陜西定邊縣、甘肅環縣，寧夏鹽池縣、同心縣、利通區、紅寺堡區、太陽山工業園區，目前工程用水結構已由單一的農業用水向工業、城鎮飲用水、生態、灌溉等多領域發展，成為陜甘寧鹽環定精準脫貧的水源工程。輸水渠道的重要性不言而喻，由此，渠道的日常巡查維護顯得尤為重要，但渠道本身存在著長度長(124KM)，所在位置自然環境差等特點，傳統巡查采用人工巡護渠道方式，這種方式勞動強度大、巡視效率低、制約因素多，這些缺點一直困擾水利管理部門。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有人工巡查渠道方式中，勞動強度大，巡視效率低的問題，提供一種可以大幅度降低巡渠勞動強度，提高巡視效率的基于無人機的智能巡渠裝置。
[0004]為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案:
一種基于無人機的智能巡渠裝置，包括無人機，所述無人機中設置有控制器、攝像裝置及通信裝置;所述攝像裝置及通信裝置均與所述控制器連接；
所述控制器中包括圖像處理單元、存儲單元及圖像對比單元；
所述圖像處理單元用于拍攝的圖片中解析出渠道的位置、形態；
所述圖像對比單元用于將拍攝的圖片與存儲單元中存儲的圖片進行對比分析；
所述控制器用于根據圖片處理單元解析出的水渠的位置、形態控制無人機沿渠道飛行。
[0005]進一步的，所述攝像裝置包括可見光攝像裝置及紅外攝像裝置，通過控制器實現可見光攝像裝置與紅外攝像裝置之間的切換，其中紅外攝像裝置用于無人機在夜晚時的拍攝。
[0006]—些實施例中，所述無人機中還設置有與控制器連接的導航裝置;所述導航裝置為GPS導航裝置或北斗導航裝置;所述導航裝置用于在意外情況下，無人機無法找到渠道，用戶通過遠程的控制終端將無人機飛回指定位置。
[0007]進一步的，所述無人機中還設置有與控制器連接的高度測量裝置，所述高度測量裝置用于測量無人機的飛行高度，以保障無人機始終飛行在渠道上方一定高度范圍內。
[0008]本發明同時提供一種基于無人機的智能巡渠系統，包括控制終端及如上所述的智能巡渠裝置;所述控制終端與所述智能巡渠裝置通信連接； 進一步的，所述控制終端與所述智能巡渠裝置采用遠程無線通信連接。
[0009]所述控制終端包括終端存儲單元及顯示單元，所述終端存儲單位用于存儲無人機傳回的影像資料;所述顯示單元用于實時顯示無人機傳回的影像。
[0010]本發明同時提供一種基于無人機的智能巡渠方法，包含如下步驟:
(1)控制無人機飛行至渠道起始位置上方；
(2)按照指定時間間隔獲取水渠影像信息；
(3)對獲取的渠道影像信息進行處理，獲取水流向，并控制無人機沿渠道飛行。
[0011]進一步的，還包括將獲取的渠道影像信息與預存的渠道正常影像信息進行對比的步驟，如對比結果相同，則無人機沿渠道正常飛行;否則，向控制終端發出警報信息。
[0012]進一步的，所述無人機實時將獲得的渠道影像信息傳回控制終端;或，
所述無人機在發現渠道不正常后才將渠道影像信息傳回控制終端。
[0013]進一步的，如無人機不能通過正常獲取渠道水流向，向控制終端發出報錯信息，由控制終端控制無人機飛回指定位置。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果:本發明提供的基于無人機的智能巡渠裝置根據渠道位置形狀固定的特點，通過拍攝其圖像，并從圖像中解析出渠道，從而控制無人機的飛行方向；同時，在無人機控制器中預存渠道的正常形態圖像，將實時拍攝的渠道圖像與正常圖像進行比較，以判定渠道是否出現異常。應用本發明提供的基于無人機的智能巡渠裝置，可以減少巡渠人力，提高巡渠效率，提高渠道安全運行保證，進一步的減少巡渠成本。
[0015]【附圖說明】:
圖1為本發明提供的基于無人機的智能巡渠裝置的原理框圖。
[0016]圖2為本發明中提供的智能巡渠方法流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發明內容】
所實現的技術均屬于本發明的范圍。
[0018]實施例1:如圖1所示，本實施例提供一種基于無人機的智能巡渠裝置，包括無人機，所述無人機中設置有控制器1、攝像裝置2及通信裝置3;所述攝像裝置2及通信裝置3均與所述控制器I連接；
所述控制器I中包括圖像處理單元、存儲單元及圖像對比單元；
所述圖像處理單元用于拍攝的圖片中解析出水渠的位置、形態；
所述圖像對比單元用于將拍攝的圖片與存儲單元中存儲的圖片進行對比分析；
所述控制器I用于根據圖片處理單元解析出的水渠的位置、形態控制無人機沿水渠飛行。
[0019]進一步的，所述攝像裝置2包括可見光攝像裝置及紅外攝像裝置，通過控制器I實現可見光攝像裝置與紅外攝像裝置之間的切換，紅外攝像裝置用于無人機在夜晚時的拍攝。
[0020]—些實施例中，所述無人機中還設置有與控制器I連接的導航裝置5;所述導航裝置5為GPS導航裝置或北斗導航裝置;在沒有導航裝置5時，如無人機不能通過正常獲取水渠流向，向控制終端發出報錯信息，由控制終端控制無人機飛回正確位置;而當設置有導航裝置5時，一旦無人機在指定時間內未能通過影像信息找到水渠，則自動啟動導航裝置5，利用導航裝置5中預設的水渠位置信息進行飛行。
[0021]進一步的，所述無人機中還設置有與控制器I連接的高度測量裝置4，所述高度測量裝置4用于測量無人機的飛行高度，以保障無人機始終飛行在水渠上方一定高度范圍內。
[0022]實施例2:本實施例提供一種基于無人機的智能巡渠系統，包括控制終端及如實施例I所述的智能巡渠裝置;所述控制終端與所述智能巡渠裝置通信連接，優選采用遠程無線通信連接;所述控制終端包括終端存儲單元及顯示單元。
[0023]實施例3:如圖2所示，本實施例提供一種基于無人機的智能巡渠方法，包含如下步驟:
SlOO:控制無人機飛行至水渠起始位置上方;本步驟，當無人機自身包含導航裝置5時，無人機可通過該導航裝置5自動飛行至目標上空；而在一些實施例中，無人機中并不設置導航裝置5，此時，用戶可通過控制終端(遠程控制終端可以是位于操作室內的無人機控制器1、PC，或手持遙控設備)。
[0024]S200:按照指定時間間隔獲取渠道影像信息(圖片或錄像)；該時間間隔可以設定、修改。如該時間間隔可以是200ms、500ms、Is、10s、lmin、5min、1min 以及200ms-20min 之間的任意時間。
[0025]S300:對獲取的渠道影像信息進行處理，獲取渠道水流向，并控制無人機沿渠道飛行。
[0026]無人機實時將獲得的渠道影像信息傳回控制終端，由位于控制終端的工作人員人工判斷渠道是否正常。將無人機實時獲得的影像信息實時傳回的好處是監測人員可以實時看到現場的具體情況，而這樣做的缺點是對無人機的通信要求較高，同時無人機的能耗也會相應增加；
實施例4:本實施例提供一種基于無人機的智能巡渠方法，包含如下步驟:
SlOO:控制無人機飛行至水渠起始位置上方;本步驟，當無人機自身包含導航裝置5時，無人機可通過該導航裝置5自動飛行至目標上空；而在一些實施例中，無人機中并不設置導航裝置5，此時，用戶可通過控制終端(遠程控制終端可以是位于操作室內的無人機控制器
1、PC，或手持遙控設備)
S200:按照指定時間間隔獲取水渠影像信息(圖片或錄像)；該時間間隔可以設定、修改。如該時間間隔可以是200ms、500ms、Is、10s、Imin、5min、1min以及 200ms-20min之間的任意時間。
[0027]S300:對獲取的渠道影像信息進行處理，獲取渠道水流向，并控制無人機沿渠道飛行。
[0028]本實施例中，還包括步驟S400:將獲取的渠道影像信息與預存的渠道正常影像信息進行對比的步驟，如對比結果相同，則無人機沿渠道正常飛行；否則，向控制終端發出警報信息;具體的，根據無人機的飛行速度、拍照頻率、無人機的起始位置將其拍攝的影像圖片進行編號識別，以區分渠道不同位置的圖片;將獲得的渠道不同位置的圖片與無人機中預存的相同位置圖片進行比較，以辨別渠道運行是否正常。
[0029]同樣的，本實施例中，無人機并不將所有的圖像信息都傳回控制終端，其只在發現渠道運行不正常后才將渠道影像信息傳回控制終端;無人機通過對比發現渠道運行不正常才將相應位置圖片發回控制終端則會減少無人機的通信負擔及能耗負擔。應注意的是，無人機在發現渠道異常后可以根據預設選擇或者控制終端的控制選擇在異常位置懸停或繼續前進。
[0030]無人機可選擇設置導航裝置5或不設置導航裝置5，在沒有導航裝置5時，如無人機不能通過正常獲取渠道水流向，向控制終端發出報錯信息，由控制終端控制無人機飛回正確位置;而當設置有導航裝置5時，一旦無人機在指定時間內未能通過影像信息找到渠道，則自動啟動導航裝置5，利用導航裝置5控制無人機飛回預設路徑。
【主權項】
1.一種基于無人機的智能巡渠裝置，其特征在于，包括無人機，所述無人機中設置有控制器、攝像裝置及通信裝置;所述攝像裝置及通信裝置均與所述控制器連接； 所述控制器中包括圖像處理單元、存儲單元及圖像對比單元； 所述圖像處理單元用于拍攝的圖片中解析出水渠的位置、形態； 所述圖像對比單元用于將拍攝的圖片與存儲單元中存儲的圖片進行對比分析;所述控制器根據圖像處理單元解析出的渠道位置信息控制無人機的飛行方向。2.如權利要求1所述的智能巡渠裝置，其特征在于，所述攝像裝置包括可見光攝像裝置及紅外攝像裝置。3.如權利要求1所述的智能巡渠裝置，其特征在于，所述無人機中還設置有與控制器連接的導航裝置;所述導航裝置為GPS導航裝置或北斗導航裝置。4.如權利要求1所述的智能巡渠裝置，其特征在于，所述無人機中還設置有與控制器連接的高度測量裝置。5.—種基于無人機的智能巡渠系統，其特征在于，包括控制終端及如權利要求1至4任一項所述的智能巡渠裝置;所述控制終端與所述智能巡渠裝置通信連接； 所述控制終端包括終端存儲單元及顯示單元。6.如權利要求5所述的智能巡渠系統，其特征在于，所述控制終端與所述智能巡渠裝置采用無線通信方式連接。7.—種基于無人機的智能巡渠方法，其特征在于，包含如下步驟: (I)控制無人機飛行至渠道起始位置上方； (2 )按照指定時間間隔獲取渠道影像信息； (3)對獲取的渠道影像信息進行處理，獲取渠道水流向，并控制無人機沿渠道飛行。8.如權利要求7所述的智能巡渠方法，其特征在于，還包括將獲取的渠道影像信息與預存的渠道正常影像信息進行對比的步驟，如對比結果相同，則無人機沿渠道正常飛行；否貝1J，向控制終端發出警報信息。9.如權利要求8所述的智能巡渠方法，其特征在于，所述無人機實時將獲得的渠道影像信息傳回控制終端;或，所述無人機在發現水渠不正常后才將渠道影像信息傳回控制終端。10.如權利要求7所述的智能巡渠方法，其特征在于，如無人機不能通過正常獲取渠道水流向，向控制終端發出報錯信息，由控制終端控制無人機飛回正確位置。
【文檔編號】G05D1/10GK106054927SQ201610635641
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月4日 公開號201610635641.3, CN 106054927 A, CN 106054927A, CN 201610635641, CN-A-106054927, CN106054927 A, CN106054927A, CN201610635641, CN201610635641.3
【發明人】韋海成, 張白, 郝瑞甫, 王惠
【申請人】北方民族大學