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无人机水利应用之中科灵动

发布日期:2019-10-31  来源:中科灵动公众号  作者:中科灵动我要投稿我要评论

我国是一个自然灾害类型多,发生频率高的国家。目前,水文事业面临新形势、新任务,肩负重大的历史责任。洪涝灾害、干旱缺水、水污染、水土流失等问题,已经严重制约着国民经济和社会发展。要解决好水的问题,就必须调整治水思路,转变治水方针,从工程水利向资源水利转变,从传统水利向现代水利、可持续发展水利转变。在这个历史转变过程中,要把水利信息化放在优先的位置。水文基础设施建设整体水平落后于经济社会发展需求,是水文建设发展过程中的突出矛盾。信息是水文决策的基础,是正确分析和判断水文形势、科学地制定水文发展方案的依据。基于无人机携带方便、操作简单、反应迅速、载荷丰富、任务用途广泛、起飞降落对环境的要求低、自主飞行等特点,在传统的水资源调查、水域覆盖面积调查、水资源用地信息管理、水域警戒线分析、洪涝灾害、干旱缺水、水库蓄水水位监测、水资源工程动态监测、河流水文监测、水域排污、水面清洁监测、重要水利设备和设施安全监测、水库和坝区的周边环境监测水资源巡查成图等方面,均可以得到应用。

无人机在水利上应用的优势?

1、水资源调查、水资源用地信息管理、水资源巡查成图

传统水资源调查、用地信息管理和水利巡查成图中,多用人工的方式进行调查,勘查人员携带相机从高处向河流拍照、乘船的方式对水资源面积调查。此种方法无法快速精确的执行勘测测量。在进行这些工作的过程中,可以充分结合无人机的特点,利用无人机对所需监测对象进行航拍,巡视,通过大范围飞行快速巡查,第一时间掌握水利资源调查信息。通过航拍测绘掌握地面水资源用地信息以及水资源调查成果,地面工作站根据实时航拍监控数据可以清晰分析水资源的实时动态,后期制作电子版或相片成果图,生成水资源巡查成图。提高了水资源调查小组户外调查办事效率,快速准确的为水资源面积、水资源地理信息和后期制作水资源巡查成图提供了不可代替的作用。

2、洪涝灾害、干旱缺水、水域覆盖面积调查、水域警戒线分析

传统的洪涝灾害发生后,多利用直升飞机在受灾区域上空进行航拍监控以及拍摄洪水覆盖面积,当遇到大面积干旱缺水的灾害,定损工作一般采取人工定损方式,定损作业效率缓慢。水域警戒的办法通常是以人工坐船的方式进行水深划分,没有鸟瞰图进行具体详细的划分。这些做法在洪涝灾害发生时无法快速应急,人工拍照角度没有鸟瞰图立体,同时因为定损面积大,人工作业缓慢。此种情况下可利用无人机快速从空中俯视蓄滞洪区的地形、地貌、水库、堤防险工险段,遇到险情时,无人机可克服交通等不利因素,快速抵达受灾区域,并实时传递现场信息,监视险情发展,为防汛决策提供准确的信息。无人机在抗旱监察工作中,可以避免人员深入田间地头,及时了解每个地区、每个灌区的水源储量,科学调度水库蓄水,做好蓄水抗旱工作,同时还充分掌握外河、外湖及内河水位变化情况。无人机的使用,特别适用于突发事件应急管理,大大降低了防汛抗旱工作人员承担危险工作的风险概率、提高了工作效率。能快速的为大型水库进行航拍包括水域覆盖面积调查、水域警戒线分析,通过航拍实时监测可以清晰了解水域面盖面积、通过航拍成图划分水域警戒线,并找到对应点进行围栏划分。提高了处理紧急预警突发事件和灾害的办事效率,快速准确的为受灾地区进行航拍、定损,为救援人员提供宝贵的搜救信息。

3、水库蓄水水位监测、河流水文监测、水资源工程动态监测

在传统的水库蓄水水位监测、河流水文监测、水资源工程动态监测中,勘查人员携带相机在大坝围栏上对水库浮标进行拍照取证来获得水位信息、人工乘船的方式对上下游河流水文情况进行监测。在监测过程中,若遇到大面积河流污染无法精确的执行水质监测,同时会因为作业面积广阔,人工监测调查缓慢。此时,利用无人机则可以快速对所需监测对象进行实时监控,特别水库边缘区环境比较恶劣的地段,无人机可操控自如的完成监测任务。通过对上、下游河流快速巡查,第一时间掌握水文情况,特别是大面积的河流污染。

4、重要水资源设备、设施安全监测,水库、坝区周边环境监测

在传统的水资源设备、设施安全监测,以及水库坝区周边的环境监测中,也多是采用人工乘船、徒步的方式进行监测,监测人员携带相机、DV、望远镜对水利设备设施进行巡检,水库、坝区周边环境一般采取徒步的方式进行定期巡查。也同样存在调查缓慢、无法快速精确完成监测任务的问题。利用无人机快速对重要的水资源设备进行监测,定点实时监控、巡视,特别水库边缘区环境比较恶劣的地段,可以方便的完成监测任务;当遇到水资源设施出现故障停止作业的情况,利用无人机能快速做出应急反应,对水资源设备进行实时监控,通过地面站发现可视故障问题。通过无人机空中悬停实时监控掌握大坝进水区和出水区实时动态信息,地面工作站根据实时航拍监控数据可以清晰分析大坝在工作中的实时动态,能够快速准确的为水利设施设备进行实时监控,解决了人工作业缓慢和不能及的缺陷。

目前市面上无人机在水利上应用遇到的问题?

1、航时短

目前市面上用于水利应用的无人机多为纯电动无人机。一般来说,锂电池的能量密度限制,一般15公斤左右的无人机理论上自带电池的重量很难超过5公斤,这意味着航时不会超过30分钟。此外,受制于电池本身的性能,冬季低温环境放电更快,可作业的时间更短。并且在未来很长的一段时间内,电池技术很难有根本性的突破,使用电池提供动力造成的续航时间不足很难从根本上解决。

2、可承载荷少,载重轻

无人机应用于水利,往往需要搭载多种载荷,比如:高分辨率数码相机、视频采集设备、合成孔径雷达等设备,对于电动无人机来说由于受限于电池的容量极限其发展空间非常有限,尤其是山地、丘陵、岛礁等复杂地区高度和距离的影响,单纯的电动飞行是无法满足长航大载荷飞行。油电混合可以根据客户的需求对油箱大小进行改装,也就是说只要燃油足够那么续航也就不是问题。同时再配合更远距离的图传,探测范围达到100公里以上,可以实施大范围、长距离的空中监视、勘查工作。不仅如此,比如在没有电力设施的受灾地区,汽油作为容易获得的燃料,避免了复杂的充电环境要求,又节省了宝贵的充电时间,在灾后分秒必争的特殊环境中具有极大意义。

3、不能在复杂环境下飞行

水利监测,往往需要爬山涉水,雨天、大风天气更是时常遇见;电动无人机在雨天、大风天气等复杂天气没有办法正常飞行,这也是无人机在水利应用中的一大难题;而油电混合无人机在面对高温、低温、大风、大雨等环境时也能够游刃有余,其生存能力要远大于电动无人机。

中科灵动航空科技成都有限公司针对无人机目前的问题,经过多年的潜心研发,终于研发出一种长航时,大载重,高性能的油电混合无人机和配套的车载系统——盾山智控车。

这样说来,灵动鹰无人机能为无人机水利应用增加哪些优势呢?为什么可以增加这些优势呢?

灵动鹰油电混合无人机在水利应用上的优势?

1、高稳定可靠性

灵动鹰系列油电混合无人机采用高可靠发动机,完全自主产权的发电系统,通过电启动装置可以实现一键启动,让操作更加简便;可实时监控发动机状态,在发动机异常的情况下实现全自主无干预点火,重启发电系统,进一步提高其可靠性。并且机型油箱采用凯夫拉材质在2吨高压、150°高温的条件下压制24小时一次成型,具有重量轻、强度高、韧性好的特点,可以保证随整机低空自由落体后不破裂、不漏油,提高飞机整体安全性。同时机身采用碳纤维材质,多项结构件为专门开模设计,辅以专门开发的防水电机和电调,进一步提高机身结构稳定性和可靠性。

2、长航时,大载重,可以在7级风、小雨条件下顺利飞行

灵动鹰-15为四旋翼可折叠油电混合无人机,采用国际通用92#汽油作为动力,一次加注约2.5升,油电混合的动力来源使得灵动鹰-15油电混合无人机具有2小时以上的航时,同时充足的动力和科学的外形设计保证了飞机具有7级以上的抗风能力。整机设计将动力系统等核心部件上置,通过外壳包裹,使得整机的防雨性能大幅度提升,可以在小到中雨的情况下正常飞行。无人机发动机位于上方,这样设计使得整机的下部空间干净利落,可以方便快捷的搭载任意载荷。

3、配套车载系统,实现即停即飞

盾山智控车结合了无人机起降、储藏、运输等功能,是应用物联网、智能化装备等高新技术而打造的新型装备。盾山智控车具有防水、防尘、防潮、防雷、防磁、防震、仓内温度恒定、升降系统、一键启停、无人机一键自动回收、可车内加油等特点,应对复杂、紧急情况更加得心应手,配合强大功能的灵动鹰系列油电混合无人机,更显得如虎添翼。盾山智控车与灵动鹰系列油电混合无人机结合,可以在水利勘测上为作业者提供极大的便利,车机结合的一体化设计,为无人机的户外作业提供了全方位的保障平台,提高了作业效率,简化了无人机的作业流程,是水利监测、勘测的好帮手。

4、折叠设计,携带方便

收纳尺寸仅750 mm X 600 mm X 500 mm,携带方便,可轻松放入普通SUV中。搭配盾山智控车,还可以实现无人机免收纳,开车直接户外作业的优势。

灵动鹰系列无人机在水利应用的前景

灵动鹰系列无人机因其机动灵活的起降方式、低空循迹的自主飞行方式、快速响应的多数据获取能力,长航时、大载重、抗风能力强、加油方便、野外作业保障能力强等特点,在水利管理上具有巨大的应用前景,可以大大提高作业效率,包括水域规划、水利监测与水利管理等。灵动鹰系列无人机还能完成水情监测、河道走向、水库监测、洪灾区域检查等,还能查看水毁桥梁、淹没区域等情况。灵动鹰系列无人机可以搭载高分辨率数码相机进行快速测图,也可以搭载视频采集设备,实时的采集并回传即时的影像数据,体现出分辨率高、实效性好等优势,还可以搭载合成孔径雷达设备,在云雾天气获得高清晰度图像。

水利信息化建设,要以多颗遥感卫星数据为基础,以机载、地面移动站和地面固定站获取的数据为补充,开展多源水利信息快速获取、处理和融合技术研究。把无人机的应用纳入水利信息化建设的系统中,将大大提高雨情、水情、旱情和灾情信息采集的准确性及传输的时效性,对其发展趋势做出及时、准确的预测和预报,这对制定防洪抗旱调度方案,为决策部门准确决策提供科学依据。

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