(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210581744.1 (22)申请日 2022.05.26 (71)申请人 中国科学院西北生态 环境资源研究 院 地址 730000 甘肃省兰州市东岗西路320号 (72)发明人 杨玉忠　郭小燕　吴青柏　周露　 (74)专利代理 机构 陕西铭一知识产权代理有限 公司 61287 专利代理师 王为 (51)Int.Cl. G01C 13/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G01S 17/86(2020.01) H04N 7/18(2006.01) (54)发明名称 无人机热融湖塘水文监测系统 (57)摘要 本发明公开了无人机热融湖塘水文监测系 统， 涉及水文监测领域， 其技术方案包括监控无 人机， 监控无人机的内部设置有水文监测主机， 水文监测主机的内部包括环境监控系统、 飞行控 制系统、 图像系统、 数据收集模块和警报 模块， 环 境监控系统的内部包括水流监测模块、 温度监控 模块和植被覆盖模块， 通过环 境监控系统实现对 热融湖塘周围水流、 温度以及植被覆盖的监测； 飞行控制系统的内部包括深度学习模块、 路线规 划系统、 悬停监控模块、 CMOS摄像头和激光雷达 系统， 监控无人机进行 飞行的过程中通过CMOS摄 像头对热融湖塘外部的 图像进行拍摄， 通过激光 雷达系统对热融湖塘外部的具体地理信息进行 采集， 从而大大提高了对热融湖塘周围数据的采 集。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114993270 A 2022.09.02 CN 114993270 A 1.无人机热融湖塘水文监测系统， 包括监控无人机， 所述监控无人机的内部设置有水 文监测主机(1)， 其特征在于， 所述水文监测主机(1)的内部包括环境监控系统(2)、 飞行控 制系统(3)、 图像系统(4)、 数据收集模块(5)和警报模块(6)， 所述环境监控系统(2)的内部 包括水流监测模块(8)、 温度监控模块(9)和植被覆盖模块(10)， 通过所述环 境监控系统(2) 实现对热融湖塘周围水流、 温度以及植被覆盖的监测； 所述飞行控制系统(3)的内部包括深度学习模块(11)、 路线规划系统(12)、 悬停监控模 块(13)、 CMOS摄像头(14)和激光雷达系统(15)， 所述飞行控制系统(3)对监控无人机的飞行 路径以及监控位置进 行调控， 所述图像系统(4)的内部包括图像采集模块(16)、 图像处理模 块(17)、 图像识别模块(18)、 图像矫正模块(19)和图像拼接模块(7)， 所述图像系统(4)对外 部的图像进行采集， 同时对采集的图像进行初步处理和识别， 然后再对识别后的图像进行 矫正与拼接； 所述数据收集模块(5)对外部的数控进行收集， 所述环境监控系统(2)与所述数据收集 模块(5)之间通信连接， 所述 警报模块(6)与所述图像拼接模块(7)之间通信连接， 所述警报 模块(6)与所述数据收集模块(5)之间通信连接 。 2.根据权利要求1所述的无人机热融湖塘水文监测系统， 其特征在于， 所述数据收集模 块(5)通过网络对外部气象站中的数据进行获取， 同时所述数据收集模块(5)根据时效性对 数据进行排列， 仅保留时效性最新的数据， 同时所述数据收集模块(5)对热融湖塘周围的地 理情况进行获取， 所述数据收集模块(5)与所述环境监控系统(2)之间通信连接， 所述数据 收集模块(5)与所述飞行控制系统(3)之间通信连接 。 3.根据权利要求2所述的无人机热融湖塘水文监测系统， 其特征在于， 所述数据收集模 块(5)将获取的数据传输到所述 飞行控制系统(3)中， 所述路线规划系统(12)根据外部的天 气状况对是否进行无人机监控进行判断， 所述深度学习模块(11)根据所述数据收集模块 (5)中获取的热融湖塘周围地理情况进行深度学习， 从而对监控无人机的飞行监控路径进 行制定。 4.根据权利要求3所述的无人机热融湖塘水文监测系统， 其特征在于， 所述悬停监控模 块(13)使 得监控无人机在 对水文状况进行拍摄时处于悬停状态， 通过所述CMOS摄像头(14) 对热融湖塘以及周边的实时图像 资料进行收集， 通过所述激光雷达系统(15)对 热融湖塘外 部的具体地理信息进行采集。 5.根据权利要求4所述的无人机热融湖塘水文监测系统， 其特征在于， 所述飞行控制系 统(3)与所述图像系统(4)之间通信连接， 所述飞行控制系统(3)将监测的数据传输到所述 图像系统(4)中， 所述图像采集模块(16)对传输的数据进行采集， 所述图像采集模块(16)将 采集到的数据传输到所述图像处理模块(17)中， 通过所述图像处理模块(17)对图像进 行初 步处理， 降低图像中的噪点， 同时增强图像的亮度。 6.根据权利要求5所述的无人机热融湖塘水文监测系统， 其特征在于， 所述图像处理模 块(17)与所述图像识别模块(18)之间通信连接， 所述图像识别模块(18)对处理后的图像进 行识别， 从而提取出图像中的纹理， 再对纹理进行组合识别， 所述图像识别模块(18)识别的 内容包括热融湖塘周围植被以及湖水的位置 。 7.根据权利要求6所述的无人机热融湖塘水文监测系统， 其特征在于， 所述图像识别模 块(18)与所述图像矫正模块(19)之间通信连接， 所述图像矫正模块(19)对 所述图像识别模权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114993270 A 2块(18)中识别的数据进行进一步矫正， 对图像数据中出现畸变位置进行修正， 从而实现对 识别后图像数据的矫正， 所述图像矫正模块(19)与所述图像拼接模块(7)之间通信连接， 所 述图像拼接模块(7)根据所述图像矫正模块(19)以及激光雷达采集到的数据进行图像拼 接， 从而实现对热融湖塘周围图像的绘制。 8.根据权利要求7所述的无人机热融湖塘水文监测系统， 其特征在于， 所述图像系统 (4)与所述环 境监控系统(2)之间通信连接， 所述环 境监控系统(2)根据所述图像系统(4)中 的图像数据， 从而通过所述植被覆盖模块(10)得出热融湖塘周围植被覆盖率， 实时监测热 融湖塘面积的季节变化特征， 进而估算湖塘水文和水量的季节变化； 同时所述水流监测模 块(8)通过所述悬停监控模块(13)监测的数据得到热融湖塘周围水流的速度， 所述警报模 块(6)根据外部的数据以及所述环境监控系统(2)中的数据实现对热融湖塘的侵蚀情况实 时监控。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114993270 A 3