一种基于物联网技术的水域监测方法、系统和装置

1.本技术属于无人监控系统技术领域，更具体的，涉及一种基于物联网技术的水域监测方法、系统和装置。


背景技术：

2.水域监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程，可以反映温度、浊度、悬浮物等水质状况，也可以对有毒物质进行限量监控，水质安全与发电、通航、泄洪等活动安全息息相关。
3.目前，随着无人监控技术的发展，水域监测领域多应用无人机实现，但此类监测技术在续航时间和检测范围方面还有待改进。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种基于物联网技术的水域监测方法、系统和装置，可将搭载模块与无人机巡航模块配合使用，延长水域巡测距离，且监测时长更持久。
5.本技术的具体技术方案如下：
6.本技术第一方面提供一种基于物联网技术的水域监测系统，包括搭载模块、判断模块、控制模块以及无人机巡航模块；
7.所述搭载模块，用于进行水质监测的同时感应流经水域的水域状况；
8.所述判断模块，用于接收水域状况信息并判断水域状况是否符合启动无人机巡航模块的标准，若符合则发出启动指令至控制模块；
9.所述控制模块，接收来自判断模块的启动指令，控制无人机巡航模块从搭载模块卸下；
10.所述无人机巡航模块，用于进行水质监测，并获取、匹配所述搭载模块的位置信息，根据所述位置信息确定降落点。
11.优选地，所述搭载模块包括水域感知模块，所述水域感知模块用于测量流经水域的流速和感应流经水域的阻挡物。
12.优选地，所述搭载模块设置有太阳能板，用于为所述搭载模块提供动力，所述无人机巡航模块架设于所述太阳能板上。
13.优选地，所述无人机巡航模块设置有电磁转换器，用于为所述无人机巡航模块提供动力。
14.优选地，所述无人机巡航模块设置有光流感应器，用于感应所述无人机巡航模块与所述搭载模块的相对位置，通过相对位置定位所述无人机巡航模块所处所述搭载模块的起降地点。
15.优选地，所述搭载模块设置有二维码显示器，二维码包括方位信息；
16.所述无人机巡航模块设置有二维码解码器，用于识别所述方位信息用于定位所述无人机巡航模块所处所述搭载模块的起降地点。
17.优选地，所述判断模块包括计算模块，用于将水域状况信息数字化并与预设范围比较，根据比较结果判断水域状况是否符合启动无人机巡航模块的标准。
18.本技术第二方面提供一种基于物联网技术的水域监测方法，适用于所述基于物联网技术的水域监测系统，包括如下步骤：
19.通过搭载模块进行水质监测的同时感应流经水域的水域状况；
20.判断模块接收水域状况信息并判断水域状况是否符合启动无人机巡航模块的标准，若符合则发出启动指令至控制模块；
21.控制模块接收来自判断模块的启动指令，控制无人机巡航模块从搭载模块卸下；
22.通过无人机巡航模块进行水质监测，并获取、匹配所述搭载模块的位置信息，根据所述位置信息确定降落点。
23.优选地，所述感应流经水域的水域状况具体为，测量流经水域的流速和感应流经水域的阻挡物。
24.优选地，所述无人机巡航模块从搭载模块卸下具体为，所述无人机巡航模块架设于太阳能板上，并通过太阳能板实现装卸。
25.优选地，所述无人机巡航模块通过电磁转换器提供动力。
26.优选地，所述获取、匹配所述搭载模块的位置信息，根据所述位置信息确定降落点具体为，感应所述无人机巡航模块与所述搭载模块的相对位置，通过相对位置定位所述无人机巡航模块所处所述搭载模块的起降地点。
27.优选地，所述获取、匹配所述搭载模块的位置信息，根据所述位置信息确定降落点具体为，识别所述搭载模块的二维码中的方位信息，根据方位信息定位所述无人机巡航模块所处所述搭载模块的起降地点。
28.优选地，所述判断水域状况是否符合启动无人机巡航模块的标准具体为，将水域状况信息数字化并与预设范围比较，根据比较结果判断水域状况是否符合启动无人机巡航模块的标准。
29.本技术第三方面提供一种基于物联网技术的水域监测装置，包括本体，所述本体应用所述基于物联网技术的水域监测系统。
30.综上所述，本技术提供了一种基于物联网技术的水域监测方法、系统和装置。本技术通过搭载模块进行水质监测的同时感应流经水域的水域状况，通过判断模块判断水域状况是否符合启动无人机巡航模块的标准，若符合则发出启动指令至控制模块，通过控制模块控制无人机巡航模块从搭载模块卸下，最后通过无人机巡航模块进行水质监测，并获取、匹配所述搭载模块的位置信息，根据所述位置信息确定降落点。
31.与现有技术相比，本技术具有以下优点：
32.1、本技术将搭载模块与无人机巡航模块配合，可选择地在流速慢、水草少的区域用搭载模块进行水质监测，在搭载模块不能通过的水流速快、水草礁石多的区域用无人机巡航模块进行巡检，可延长水域巡测距离，同时增大无人机巡航模块的续航时间。
33.2、搭载模块上搭载太阳能板，一方面补充能量，另一方面为无人机巡航模块提供起降平台，将能源和空间利用最大化。
34.3、无人机巡航模块与搭载模块采用二维码和光流传感器能够实现精准定位，完成自动起降、复位功能。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
36.图1为本技术实施例提供的一种基于物联网技术的水域监测系统的框图；
37.图2为本技术实施例提供的一种基于物联网技术的水域监测方法的流程图。
具体实施方式
38.为使得本技术的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
39.请参照图1，图1为本技术实施例提供的一种基于物联网技术的水域监测系统的框图。
40.本技术实施例第一方面提供一种基于物联网技术的水域监测系统，包括搭载模块11、判断模块12、控制模块13以及无人机巡航模块14；
41.所述搭载模块11，用于进行水质监测的同时感应流经水域的水域状况；
42.所述判断模块12，用于接收水域状况信息并判断水域状况是否符合启动无人机巡航模块的标准，若符合则发出启动指令至控制模块；
43.所述控制模块13，接收来自判断模块的启动指令，控制无人机巡航模块从搭载模块卸下；
44.所述无人机巡航模块14，用于进行水质监测，并获取、匹配所述搭载模块的位置信息，根据所述位置信息确定降落点。
45.需要说明的是，搭载模块是漂浮于水域表面的可移动载体，一方面可直接进行水质监测，在浮力的支持下减少动力损耗，同时更贴近待测目标方便获取更精确数据；另一方面为无人机提供起降场所，方便灵活切换监测模式。搭载模块可以是无人船，可由远程无线操纵，也可以通过成像系统实现环境的自动识别和监测。
46.判断模块可以装载于搭载模块上，且与控制模块电连接，用于信号传输。判断模块可以是本领域常规的信号处理器，其判断逻辑的思路是获取水域状况信息并将其与预设信息进行比较，根据比较的结果判断是否执行下一动作，若执行则发出行动指令，若不执行则不发出指令。
47.控制模块可以是plc控制器，可装载于搭载模块且与判断模块电连接，用于在接收到指令后控制无人机的行动。其中，控制模块可以通过控制无人机航行轨道通路、无人机停靠限位器以及无人机电路开关等方式操控无人机启动或停靠。控制模块还可以用于控制搭载模块或无人机的监测器，根据不同场景需求调整监测参数。另外，控制模块还可接入远程无线信号，通过远程数据实现对搭载模块和无人机的操控。
48.无人机巡航模块装载有水质监测器，通过调整航行高度和角度即可完成水质监测。无人机巡航模块与控制模块电连接，与搭载模块实时保持信息传输，传输信息包括水质
监测数据、定位数据以及环境数据等。当无人机完成当前监测任务后，可自动搜寻搭载模块的位置信息并完成在搭载模块的滑行降落和装载固定。无人机巡航模块也可由远程无线人工操纵着陆。
49.本技术实施例的基于物联网技术的水域监测系统将搭载模块与无人机巡航模块配合使用，通过搭载模块实现基本的水质监测工作，在特殊环境下利用判断模块和控制模块操纵无人机巡航模块完成水质监测工作，可根据实际场景灵活切换适应的检测模式，可提高水域巡测的精度和范围。同时，无人机巡航模块可由判断模块和控制模块控制启动和降落，大大降低无意义的航行距离，合理利用能源消耗，增大续航时间和监测时长。
50.根据本技术实施例，所述搭载模块包括水域感知模块，所述水域感知模块用于测量流经水域的流速和感应流经水域的阻挡物。
51.需要说明的是，水域感知模块可以是流速计、障碍物感应器等常规的水质监测设备，可以装载于搭载模块的前进端，用于提前感应水域状况，以便提前做出行驶判断，避免因环境因素导致行驶障碍。水域感知模块还可以是温度计、ph计、粘度计和含氧量检测器等。水域感知模块可将测量的水质状况数据传输至判断模块。
52.根据本技术实施例，所述搭载模块设置有太阳能板，用于为所述搭载模块提供动力，所述无人机巡航模块架设于所述太阳能板上。
53.需要说明的是，太阳能板平铺于搭载模块前进端的相反侧，不影响搭载模块的行驶。太阳能板的中央设有无人机巡航模块的滑行轨道和可自动伸缩的限位器。太阳能板能为搭载模块提供动力来源，也为无人机巡航模块提供起降平台，节省空间的同时也减低能源消耗，可以随时为搭载模块充能。另外，太阳能板也可根据环境变化选择折叠模式，将边缘回收包裹无人机巡航模块进行航行。
54.根据本技术实施例，所述无人机巡航模块设置有电磁转换器，用于为所述无人机巡航模块提供动力。
55.需要说明的是，电磁转换器可为本领域常规的无线充电设备，即利用电磁感应原理提供源动力，可以保证无人机巡航模块的续航时间，同时也具有轻量化、简约化的优点。
56.根据本技术实施例，所述无人机巡航模块设置有光流感应器，用于感应所述无人机巡航模块与所述搭载模块的相对位置，通过相对位置定位所述无人机巡航模块所处所述搭载模块的起降地点。
57.需要说明的是，光流感应器是利用图像的变化处理检测地面状态，从而监测飞机移动方向的设备。在本技术实施例中，其作用是感知搭载模块的大致方向，从而为无人机巡航模块提供初始回归路线。其中，光流感应器可以与搭载模块的光感器件相配合，实现准确定位。光感器件可安装于搭载模块的太阳能板上，方便无人机巡航模块快速寻找降落轨道。
58.根据本技术实施例，所述搭载模块设置有二维码显示器，二维码包括方位信息；
59.所述无人机巡航模块设置有二维码解码器，用于识别所述方位信息用于定位所述无人机巡航模块所处所述搭载模块的起降地点。
60.需要说明的是，二维码显示器可以位于搭载模块的太阳能板上，用于显示二维码图像，二维码图像中包含方位信息。其中，方位信息可通过gps定位器获取数据，包括经纬度信息、相对基站的角度和距离等。二维码解码器可以识别方位信息并根据方位信息发出航行指令。其中，无人机巡航模块与搭载模块上分别设有定位组件，方位信息是根据定位组件
的精确位置来确定，能够实现两者的工作配合。
61.根据本技术实施例，所述判断模块包括计算模块，用于将水域状况信息数字化并与预设范围比较，根据比较结果判断水域状况是否符合启动无人机巡航模块的标准。
62.需要说明的是，将水域状况信息数字化是指将检测的水域流速、障碍物等信息进行可量化的数字处理，方便进行计算和定性判断。例如，在流速高于阈值或障碍物密集程度高于阈值任意一种情况下，由于不利于搭载模块行驶、存在安全风险，则判断启动无人机巡航模块监测模式；除此之外的情况安全风险较低，则判断可继续采用搭载模块监测。
63.在本技术另一实施例中，所述无人机巡航模块包括图像处理器，用于采集当前水域图像，根据图像的像素分布确定巡航的高度和方位，其中，根据水平方向的像素分割线确定巡航高度，根据像素聚集范围划分监测带，以监测带为单位进行水质监测。
64.需要说明的是，图像处理器用于采集、处理和分析当前水域图像，可利用图像识别完成自动航行。通过感应水平线来确定航行高度，通过感应障碍物划分监测区域，从而进行具有代表性的监测任务。同时，图形处理器获取的图像数据也可以与控制模块相配合，具体为图像数据与控制模块中下发的待测区域数据进行对应，可以对获取的图像数据进行校正和调整，提高无人机航行的精确度。
65.在本技术另一实施例中，所述无人机巡航模块包括数据传输器，用于实时获取水质监测数据并通过无线通信技术传输至判断模块；
66.所述判断模块还用于生成待测水域地图，将实时水质监测数据与对应的水域区域进行匹配，根据匹配情况判断是否符合关闭无人机巡航模块的标准，若符合则发出关闭指令至控制模块。
67.需要说明的是，判断模块通过搭载模块的感应设备生成预设的待测区域地图，并将来自搭载模块和无人机巡航模块监测完成的监测数据与区域地图的相应区域进行匹配并从地图中抹除，实时生成当前未完成监测的水域地图，用于下发后续的监测任务。当水域地图中不存在符合无人机巡航模块监测模式标准时，或者水域地图的所有区域被清除后，则停止无人机巡航模块工作，发出指令及时收回设备。
68.在本技术另一实施例中，所述无人机巡航模块包括定位设备，用于生成无人机巡航模块的地理位置信息；
69.所述数据传输器还用于获取所述无人机巡航模块的地理位置信息并通过无线通信技术实时传输至判断模块；
70.所述判断模块还用于判断搭载模块与无人机巡航模块的距离是否超过预设范围，若超过预设范围则发送移动指令至控制模块，控制搭载模块向无人机巡航模块靠近。
71.需要说明的是，判断模块将无人机巡航模块的实时位置信息与搭载模块的实时位置信息进行比较计算两者的直线距离，用于随时调整起降位置，减少无人机巡航模块回归航线距离。另外，搭载模块进行移动的同时，也可对水质进行检测和水质状况感应，可以与无人机巡航模块同时开展监测任务，也为无人机巡航模块提前定制待测区域，节省能源浪费的同时也减少监测时长。
72.请参照图2，图2为本技术一种基于物联网技术的水域监测方法的流程图。
73.本技术实施例第二方面提供一种基于物联网技术的水域监测方法，适用于所述基于物联网技术的水域监测系统，包括如下步骤：
74.s1：通过搭载模块进行水质监测的同时感应流经水域的水域状况；
75.s2：判断模块接收水域状况信息并判断水域状况是否符合启动无人机巡航模块的标准，若符合则发出启动指令至控制模块；
76.s3：控制模块接收来自判断模块的启动指令，控制无人机巡航模块从搭载模块卸下；
77.s4：通过无人机巡航模块进行水质监测，并获取、匹配所述搭载模块的位置信息，根据所述位置信息确定降落点。
78.需要说明的是，s1中搭载模块是漂浮于水域表面的可移动载体，一方面可直接进行水质监测，在浮力的支持下减少动力损耗，同时更贴近待测目标方便获取更精确数据；另一方面为无人机提供起降场所，方便灵活切换监测模式。搭载模块可以是无人船，可由远程无线操纵，也可以通过成像系统实现环境的自动识别和监测。
79.s2中判断模块可以装载于搭载模块上，且与控制模块电连接，用于信号传输。判断模块可以是本领域常规的信号处理器，其判断逻辑的思路是获取水域状况信息并将其与预设信息进行比较，根据比较的结果判断是否执行下一动作，若执行则发出行动指令，若不执行则不发出指令。
80.s3中控制模块可以是plc控制器，可装载于搭载模块且与判断模块电连接，用于在接收到指令后控制无人机的行动。其中，控制模块可以通过控制无人机航行轨道通路、无人机停靠限位器以及无人机电路开关等方式操控无人机启动或停靠。控制模块还可以用于控制搭载模块或无人机的监测器，根据不同场景需求调整监测参数。另外，控制模块还可接入远程无线信号，通过远程数据实现对搭载模块和无人机的操控。
81.s4中无人机巡航模块装载有水质监测器，通过调整航行高度和角度即可完成水质监测。无人机巡航模块与控制模块电连接，与搭载模块实时保持信息传输，传输信息包括水质监测数据、定位数据以及环境数据等。当无人机完成当前监测任务后，可自动搜寻搭载模块的位置信息并完成在搭载模块的滑行降落和装载固定。无人机巡航模块也可由远程无线人工操纵着陆。
82.本技术实施例的基于物联网技术的水域监测方法通过将搭载模块与无人机巡航模块配合使用，通过搭载模块实现基本的水质监测工作，在特殊环境下利用判断模块和控制模块操纵无人机巡航模块完成水质监测工作，可根据实际场景灵活切换适应的检测模式，可提高水域巡测的精度和范围。同时，无人机巡航模块可由判断模块和控制模块控制启动和降落，大大降低无意义的航行距离，合理利用能源消耗，增大续航时间和监测时长。
83.根据本技术实施例，所述感应流经水域的水域状况具体为，测量流经水域的流速和感应流经水域的阻挡物。
84.根据本技术实施例，所述无人机巡航模块从搭载模块卸下具体为，所述无人机巡航模块架设于太阳能板上，并通过太阳能板实现装卸。
85.根据本技术实施例，所述无人机巡航模块通过电磁转换器提供动力。
86.根据本技术实施例，所述获取、匹配所述搭载模块的位置信息，根据所述位置信息确定降落点具体为，感应所述无人机巡航模块与所述搭载模块的相对位置，通过相对位置定位所述无人机巡航模块所处所述搭载模块的起降地点。
87.根据本技术实施例，所述获取、匹配所述搭载模块的位置信息，根据所述位置信息
确定降落点具体为，识别所述搭载模块的二维码中的方位信息，根据方位信息定位所述无人机巡航模块所处所述搭载模块的起降地点。
88.根据本技术实施例，所述判断水域状况是否符合启动无人机巡航模块的标准具体为，将水域状况信息数字化并与预设范围比较，根据比较结果判断水域状况是否符合启动无人机巡航模块的标准。
89.在本技术另一实施例中，还包括：通过所述无人机巡航模块采集当前水域图像，根据图像的像素分布确定巡航的高度和方位，其中，根据水平方向的像素分割线确定巡航高度，根据像素聚集范围划分监测带，以监测带为单位进行水质监测。
90.在本技术另一实施例中，还包括：通过所述无人机巡航模块实时获取水质监测数据并通过无线通信技术传输至判断模块；
91.通过所述判断模块生成待测水域地图，将实时水质监测数据与对应的水域区域进行匹配，根据匹配情况判断是否符合关闭无人机巡航模块的标准，若符合则发出关闭指令至控制模块。
92.在本技术另一实施例中，还包括：通过所述无人机巡航模块生成无人机巡航模块的地理位置信息；
93.通过所述数据传输器获取所述无人机巡航模块的地理位置信息并通过无线通信技术实时传输至判断模块；
94.通过所述判断模块判断搭载模块与无人机巡航模块的距离是否超过预设范围，若超过预设范围则发送移动指令至控制模块，控制搭载模块向无人机巡航模块靠近。
95.本技术实施例第三方面提供一种基于物联网技术的水域监测装置，包括本体，所述本体应用所述基于物联网技术的水域监测系统。
96.上述基于物联网技术的水域监测系统的各模块所起的作用如前所述，在此不再赘述。
97.本技术实施例的基于物联网技术的水域监测装置能够将搭载模块与无人机巡航模块配合，根据环境适应可选择地用搭载模块或无人机巡航模块进行巡检，可延长水域巡测距离，同时增大无人机巡航模块的续航时间。
98.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
99.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
100.另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
101.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过
程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
102.或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
103.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。