[实用新型]一种基于无人机的大型水域水质监控采样一体化系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及环境监测领域，具体是一种基于无人机的大型水域水质监控采样一体化系统。

背景技术

我国总体水质状况不容乐观，水功能区水质达标率仅为46％且水污染事故频发，亟须构建机动灵活与智能化的水质安全监管平台。水质安全是大型水域水安全保障的生命线，水质监控和污染预防则是水环境管理的重中之重。目前，我国大型水域的水质监测系统由固定断面监测、在线监测站监测、浮标系统监测等组成，基本能够满足水质常规例行监测和应急检测方面的需求。然而，大型水域水面面积大、水质安全保障要求高、现有断面例行取样监测能够准确获取水质信息，但存在灵活性差，采样检测间隔时间长，对水质突变以及突发水污染等存在迟滞性检测甚至漏测等缺点；运用较多的水质在线监测能够实时获取监测点的水质数据，但也存在站点移动性差，覆盖的水域面积有限，全水域布设代价昂贵等不足。从上可看出，现有水质监测系统难以对大型水域进行有效覆盖，更难以应对监控水域的水质突变和突发水污染；因此有必要提出精确、灵活、机动性高的实时水质监控系统，解决大型水域水质安全监控方面的隐患。

在电子与航空技术飞速发展的推动下，无人机在国土监测、物流、环境监察等民用领域的应用日益得到重视，相关技术日渐成熟。目前，借助视频传输和航拍等技术，无人机在环境应急监测领域的应用越来越广。无人机环境监测主要集中在两方面，一是采用无人机对水污染范围、垃圾分布范围、烟囱废气排放状况等进行调查；二是通过搭载环境空气监测仪器，进行气体或颗粒物浓度监测。无人机水质监控和突发水污染应急方面刚刚起步，专利号为CN201410390298的中国专利公布了一种基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，采用无人机巡航各流域单元，遥测流域周边图像数据，检测河道两岸的土壤参数，确认流域内水土流失状况。专利号为CN201410390302的中国专利公布了一种基于无人机的水体富营养化检测与处理方法，通过无人机航拍水面，根据水面颜色和水体透光系数推求叶绿素含量。

上述公开的无人机水质监测系统尚未搭载任何水质监测仪器或设备，主要还是遥感技术的拓展应用，通过遥测图片的解译获取水土流失和水面污染等信息，间接进行流域水质检测与分析。其次，这些无人机监系统缺乏突发水污染监测和取样方面的考虑，无法快速识别污染范围和程度，采集污染水样，留存污染证据。最后，现有公布的无人机水质监测系统在人机互动和信息化方面考虑较少，没有将水质监控视频、图片、数据等信息快速传输回地面，特别是接入手持移动终端，进行突发水污染的快速应急管理。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于无人机的大型水域水质监控采样一体化系统，对水体水质和突发水污染等进行巡航监管，综合运用航拍和水质监测等手段，严密监控各监控断面、取水口、排污口等重要水域目标处的水质状况和污染物排放状况，并根据需要现场采集和留存水样，该系统还能通过人机互动，快速将水质状况和水域污染状况等信息推送给手持移动终端，为突发水污染应急响应和管理提供决策支持平台。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于无人机的大型水域水质监控采样一体化系统，包括无人机、地面测控中心和手持移动终端，无人机搭载有空中拍照单元、空中摄像单元、飞行控制单元、水质监测单元、空中测控中心和水样采集单元，空中拍照单元、空中摄像单元、飞行控制单元、水质监测单元和水样采集单元与空中测控中心相连，空中测控中心与地面测控中心通信连接，地面测控中心与手持移动终端通信连接。

进一步的，无人机采用螺旋翼无人机或直升机无人机。

进一步的，水质监测单元根据需要搭载各种直接获取水质数据的水质监测传感器，传感器的探头采用硬质外壳保护，外壳采用折叠式设计，以便在监测时能够自动伸缩，快速接触水体或收入机舱。

进一步的，水样采集单元搭载水样采集器，水样采集器上安装一定数量的硬质塑料采样瓶和与硬质塑料采样瓶连接的伸缩杆。

进一步的，手持移动终端为智能手机或平板电脑。

本实用新型的有益效果包括：

1.将水质监控设备集成于无人机，利用无人机的机动、快速、灵活、服务范围大等优点，有效覆盖大型水域，同步实施水面拍照摄像和水质数据的现场监测，通过照片、视频和监测数据全方位掌握目标水域的水质状况。该系统能够优化现有水质监测站点布局、提高监测系统机动性、灵活性和快速反应能力。

2.将水质采样系统整合到无人机上，利用无人机的优势对监测水域进行例行采样或突发水污染应急监测采样，极大提高了水样采集效率和环境污染应急监测能力。