CN206932328U - 一种库区高边坡无人机自动监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种库区高边坡无人机自动监控系统，包括监测系统、太阳能集电装置、无人机、无人机移动站、巡检车、监控分析中心；所述的监测系统布置在高边坡上，采集高边坡监测数据，在有移动网络覆盖的高边坡区域，通过移动网络与监控分析中心进行数据传输；在无移动网络覆盖的高边坡区域，通过蓝牙和无人机进行近距离数据传输，当无人机飞入移动网络覆盖区域，无人机通过移动网络连接监控分析中心实现数据传输；所述的无人机移动站布置在巡检车上，配置有燃油发电机，用于对无人机的维护、充电；监测系统可通过太阳能集电装置或无人机获取电能；本实用新型用于实现库区大量高边坡的快捷自动监测，为库区高边坡安全提供帮助，保障水库大坝及库区高边坡的安全。

Description

一种库区高边坡无人机自动监控系统

技术领域

本实用新型涉及高边坡的监测和监控领域，特别是水库库区复杂环境下的大量高边坡的批量监测监控。

背景技术

到目前为止，全球范围内凡是人类居住和工程活动的山岭地区，几乎都有滑坡灾害发生，滑坡成为各种灾害中频度最高、损失最大的地质灾害类型。大量水库修筑于高山峡谷中，库区两岸常分布有大量高边坡。库区滑坡是人类工程活动导致的典型滑坡，这些高边坡除了受到降雨、地质的影响外，还受到库盆变形和水位波动的作用。由于库区高边坡的范围广、边坡数量多、都受到水库的影响，在水位变化过程中极易受到扰动，产生大量滑坡；对这类边坡进行监控，能极大的确保库区人民群众的安全及水库大坝的安全。

现有的滑坡监测和监控技术，多着重于对某一个或局部的滑坡开展； 对于大量滑坡的监测和监控预警，由于滑坡的范围广、交通不便、监控成本高、分析难度大，目前还未出现一种集成化、高效化的监控系统，以实现对大量高边坡的批量监控。伴随着无人机等低成本、大范围的飞行设备出现，能够对大范围进行快速高效的监测、监控成为现实；为此，利用无人机设备，进行大范围的监控，并通过无线传输设备将监测信息上报汇总，以辅助滑坡的监控预警，形成一套自动化程度高、性能强的库区高边坡无人机自动监控系统，提高了库区滑坡监控的效率，避免了滑坡灾害的发生。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种库区高边坡无人机自动监控系统，在降低设备成本、提高监测效率的基础上，能够实现库区大量高边坡的无人机监控及监测数据远程采集，实现库区大量高边坡的自动监控，为库区边坡安全提供帮助，保障了水库大坝及库区高边坡的安全。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供一种库区高边坡无人机自动监控系统，包括监测系统、太阳能集电装置、无人机、无人机移动站、巡检车、监控分析中心；所述的监测系统布置在高边坡上，采集高边坡监测数据，在有移动网络覆盖的高边坡区域，通过移动网络与监控分析中心进行数据传输；在无移动网络覆盖的高边坡区域，通过蓝牙和无人机进行近距离数据传输，当无人机飞入移动网络覆盖区域，无人机通过移动网络连接监控分析中心实现数据传输；所述的无人机移动站布置在巡检车上，配置有燃油发电机，用于对无人机的维护、充电；监测系统可通过太阳能集电装置或无人机获取电能。

作为优选，所述的无人机包括无人机的机体、图片采集设备、移动网络模块、蓝牙模块、无人机电池、微距电能发射模块；所述的图片采集设备能够采集库区高边坡的图像数据，用于监控分析中心的监控分析。

作为优选，所述的监测系统包括若干变形、渗流、应力应变监测装置、采集传输装置、受电装置、坡面停机坪；若干变形、渗流、应力应变监测装置布置在高边坡的重点部位，通过电缆近距离连接采集传输装置；太阳能集电装置布置于无遮挡部位，与采集传输装置连接，用于将太阳能转化为电能，给采集传输装置供电；受电装置固定在坡面停机坪上，与采集传输装置连接。

作为优选，所述的采集传输装置包括采集装置、移动网络模块、蓝牙模块、锂电池；采集传输装置通过移动网络模块向监控分析中心传输数据；采集传输装置能通过蓝牙模块与无人机近距离交换数据。

作为优选，所述的受电装置包含微距电能接收模块，无人机停落在坡面停机坪上时，无人机的微距电能发射模块将电能传输到受电装置中，给采集传输装置的锂电池充电。

作为优选，所述的采集传输装置具有休眠功能，可以设置在固定时刻进行数据采集；所述的采集传输装置具有防水、保温、避雷电功能，用于防止雨水和低气温天气导致的设备失效；所述采集传输装置的锂电池为锂离子电池或锂聚合物电池，能通过太阳能集电装置存储电能，也能通过受电装置从无人机上获取电能，实现设备充电；坡面停机坪上部包含塑料材质保护盖，用于保护受电装置；坡面停机坪下部为混凝土墩，采集传输装置与坡面停机坪的直线距离小于5m。

有益效果：针对现有高边坡监测监控系统的不足，充分考虑到山区高边坡环境恶略、功能不便、通讯交通条件差、人工巡查效率低的缺点。本实用新型在移动网络及光照充足的区域，采用无线网络传输数据和太阳能供电；在无移动网络及光照不充足的区域，采用无人机近距离传输数据和微距离充电的备用供电方法；同时，采用无人机空中对高边坡进行图片采集、远程监控分析，降低了对高边坡的监控成本、提高了监控效率，能够实现对大量高边坡的长期远距离监测和监控。

附图说明

图1 流域内高边坡的布置和巡检车路径示意图。

图2 监测系统布置示意图。

图3 坡面停机坪结构及无人机关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行进一步说明。

如图所示，该实用新型对某个水库上游河流两岸的高边坡进行监控，在河流两岸共选择了5处高边坡进行巡检、监测和监控；按照工程需求和目标，对其中3处高边坡（标记为黑色三角）安装了监测系统，同时进行无人机拍照和监测数据采集；另外两处高边坡，进行无人机拍照，不进行监测。

其中，监测系统1和监测系统2位于山体高边坡南岸，光照较为充分；监测系统3位于山体北岸，光照较少。为了避免太阳能集电装置因为光照不足导致的供电不足，3个采集系统都布设了受电装置，可通过无人机进行微距离充电。

大坝下游为平原生活区，交通及移动网络通讯条件较好，布设监控分析中心。

监测系统1距离水库下游平原较近，有移动网络覆盖，采集传输装置直接通过移动网络与监控分析中心进行数据传输；

监测系统2、监测系统3位于水库上游深山峡谷区域，无移动网络覆盖；监测系统1和监测系统2通过蓝牙和无人机进行近距离数据传输，当无人机飞入水库及大坝及下游平原区域，有移动网络时，将数据传回监控分析中心。

各监测系统均包含变形监测设备、渗流监测设备和应力应变监测设备；变形监测设备布置于高边坡表面，渗流监测设备和应力应变监测设备布置于高边坡内部。

为了确保无人机与采集传输装置数据蓝牙通讯的有效性，将采集传输装置布设在与坡面停机坪直线距离4m的位置，采集传输装置高度为50cm；为确保无人机停落的安全性和无遮挡，太阳能集电装置布置于高边坡顶部，与坡面停机坪距离大于10m；坡面停机坪高出地面2m，同时在坡面停机坪周边2m范围内清理植物杂草，表面浇筑混凝土。

巡检车装有两台无人机设备（1号机、2号机），从水库出发，在环山公路上，沿巡检车路径向上游行驶，当行驶到高边坡附近时，放飞1号机，控制无人机对监控高边坡拍照，将无人机停落在坡面停机坪上时，无人机的微距电能发射模块将电能传输到受电装置中，给采集传输装置的锂电池充电，同时进行数据传输。2号机进行充电、检修。工作完毕后，回收1号机，行驶到下一个高边坡附近，放飞2号机进行操作，1号机检修和充电。

之后，以此交替工作；对于无监测系统的高边坡，只进行图像采集；对于移动网络覆盖的区域的监测系统，不进行无人机的数据传输；对于监测系统中电量大于等于20%的监测系统，不进行无人机的微距离充电。

为了确保系统的有效运行，无人机锂电池为容量不低于40000mAh的高性能锂电池，保证多次使用（大于300次充放电循环）后，可用容量不低于85%。

巡检车用燃油发电机给无人机锂电池充电，考虑发电机的便携性和燃油的可获取性，发电机采用10kw 双缸柴油发电机（单相220V），每次配备2台发电机，其中一台备用。

监测系统日常采集频率为1次/日，在降雨等恶劣条件下，可加密采集，频率为1次/小时，移动网络采用3G以上，以确保实时数据的畅通；通过无人机进行自动监控的频率为1次/周。滑坡和降雨相关性较大，且当日累计降雨大于100mm时，滑坡数量明显增多，因此，当t日累积降雨量大于100mm，且t+1日或之后某日道路交通和通讯具备无人机监控条件时，需按照巡检车路径，在具备无人机监控条件当日进行一次无人机自动监控。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种库区高边坡无人机自动监控系统，其特征在于：包括监测系统、太阳能集电装置、无人机、无人机移动站、巡检车、监控分析中心；所述的监测系统布置在高边坡上，采集高边坡监测数据，在有移动网络覆盖的高边坡区域，通过移动网络与监控分析中心进行数据传输；在无移动网络覆盖的高边坡区域，通过蓝牙和无人机进行近距离数据传输，当无人机飞入移动网络覆盖区域，无人机通过移动网络连接监控分析中心实现数据传输；所述的无人机移动站布置在巡检车上，配置有燃油发电机，用于对无人机的维护、充电；监测系统可通过太阳能集电装置或无人机获取电能。

2.根据权利要求1所述的一种库区高边坡无人机自动监控系统，其特征在于，所述的无人机包括无人机的机体、图片采集设备、移动网络模块、蓝牙模块、无人机电池、微距电能发射模块；所述的图片采集设备能够采集库区高边坡的图像数据，用于监控分析中心的监控分析。

3.根据权利要求2所述的一种库区高边坡无人机自动监控系统，其特征在于，所述的监测系统包括若干变形、渗流、应力应变监测装置、采集传输装置、受电装置、坡面停机坪；若干变形、渗流、应力应变监测装置布置在高边坡的重点部位，通过电缆近距离连接采集传输装置；太阳能集电装置布置于无遮挡部位，与采集传输装置连接，用于将太阳能转化为电能，给采集传输装置供电；受电装置固定在坡面停机坪上，与采集传输装置连接。

4.根据权利要求3所述的一种库区高边坡无人机自动监控系统，其特征在于，所述的采集传输装置包括采集装置、移动网络模块、蓝牙模块、锂电池；采集传输装置通过移动网络模块向监控分析中心传输数据；采集传输装置能通过蓝牙模块与无人机近距离交换数据。

5.根据权利要求4所述的一种库区高边坡无人机自动监控系统，其特征在于，所述的受电装置包含微距电能接收模块，无人机停落在坡面停机坪上时，无人机的微距电能发射模块将电能传输到受电装置中，给采集传输装置的锂电池充电。

6.根据权利要求5所述的一种库区高边坡无人机自动监控系统，其特征在于，所述的采集传输装置具有休眠功能，可以设置在固定时刻进行数据采集；所述的采集传输装置具有防水、保温、避雷电功能，用于防止雨水和低气温天气导致的设备失效；所述采集传输装置的锂电池为锂离子电池或锂聚合物电池，能通过太阳能集电装置存储电能，也能通过受电装置从无人机上获取电能，实现设备充电；坡面停机坪上部包含塑料材质保护盖，用于保护受电装置；坡面停机坪下部为混凝土墩，采集传输装置与坡面停机坪的直线距离小于5m。