环保无人机在线水质监测的发展与应用研究

水下无人机是一种可在水下移动、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主操作方式、使用机械手或其他工具代替或辅助人去完成水下作业任务的装置。

无人机遥感系统的组成通常包括：飞行平台、飞星导航与控制系统、地面监测系统、任务设备、数据传输系统、发射与回收系统、野外保障装备以及其他附属设备。

未来，随着无人机在传感器、精度、续航等方面的技术水平持续突破，在水文环境监测等领域将有望发挥越来越重要的作用，从而为我国水灾害防治、水资源保护和合理开发应用提供关键支撑。

无人机的飞行感知技术主要用作两个用途，其一是提供给飞行控制系统，由于飞行控制系统的主要功能是控制飞机达到期望姿态和空间位置，所以这部分的感知技术主要测量飞机运动状态相关的物理量，涉及的模块包括陀螺仪、加速度计、磁罗盘、气压计、GNSS模块以及光流模块等。 另一个用途是提供给无人机的自主导航系统，也就是路径和避障规划系统，所以需要感知周围环境状态，比如障碍物的位置，相关的模块包括测距模块以及物体检测、追踪模块等。

环保无人机在线检测也可以运用无人机对环境中的空气质量进行监测。这时就要使用到无人机遥感技术，无人机遥感技术，具有立体监测、响应速度快、监测范围广、地形干扰小等优点，是今后进行大气突发事件污染源识别和浓度监测的重要发展方向之一。

目前，搭载在轻小型无人机平台上的多光谱遥感应用日益广泛，为系统了解该技术及其应用领域，本文对飞行平台、多光谱相机等硬件技术加以概述，并从几何和辐射校正等方面对多光谱图像数据处理技术及数据处理流程进行梳理和总结，同时对小型无人机多光谱遥感技术未来应用领域和发展方向进行系统分析和展望。

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在这一发展过程中，无人机相对于载人飞行器，其效费比、载重、速度、航程、结构、持续作战时间和环境适应能力等优势被不断发掘，并走向军民结合，惠及大众和行业应用。

水产养殖方面，使用GLADIUS水下无人机能检测水产品（如海参等）的生长情况。对于养殖者来说，实时获取养殖情况是很有必要的，高级点的水下无人机还能搭载水质监测（如ph值，含氧量等数据采集）。

多光谱遥感是指用具有两个以上波谱通道的传感器对地物进行同步成像的一种遥感技术，它将目标物体反射辐射的电磁波信息分成若干波谱段进行接收和记录。实现多光谱遥感的传感器为多光谱相机，一次拍摄可形成多幅不同光谱的影像。

不管是农村劳动力的缺失还是土地集约政策的引导，农业发展对进一步机械化都有了更高的要求，因此市场供需搭桥，“无人机应用到农业上”就成了企业和市场磨合的焦点。

近年来，由于越来越多科研和生产力量的投入，无人机研产加速，消费级市场的不断开拓创新，也使得无人机被越来越多的人熟知，同时被更多行业市场认可。作为飞行平台，无人机可以搭载多种设备，应用到各行各业，这也决定了它对各种行业应用的都具有较高可适性。

随着水污染问题的日益严重，对水质监测工作提出来更高的要求。水质监测系统发展经历了多个阶段，发展到现在在线监测系统的研究和应用。为了解决灵活快捷的水质监测要求，幻飞集成国外技术，结合国内水环境污染的威胁和复杂性，研发出了五参数水质监测无人机（HF-W5），系统传感核心部件采用进口元器件，在保证测量精度与质量的同时大程度的降低了设备成本，创造性的研发出了适合我国国情的水资源安全监测的水质监测无人机。可现在快速一次测定水中的温度、PH、溶氧、电导、浊度五项参数。

环保无人机在线检测水下无人机UUV，Unmanned Underwater Vehicle可分为三大类：一类是有缆水下无人机，习惯称拖曳式水下无人机（Towing Underwater Vehicle，简称TUV），一类是遥控潜器（Remote Operated Vehicle，简称ROV）;另一类是无缆水下无人机，习惯称为自治式水下潜器（Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV）。从代上世纪60年代的有人深潜器开始，迄今已经过了ROV（70年代）、AUV（80年代）和混合类型的第四代（Hybrid Vehicles）的演进。

无人机监测除了可以协助环保执法以外，同时在多方面为环保决策提供支撑。拥有高分辨率拍摄设备的无人机可以通过监测航拍对土地覆盖和利用情况、水环境以及空气环境变化情况。经过技术分析处理之后，可为相关部门提供定量和直观的判断依据，为环境信息一体化建设提供数据支撑，而幻飞系列产品也为其提供了很大的助力。无人机搭载的取水装置可以是0.5L、1L、5L、10L等容量的装置，水量保证率可以达到100%。无人机自动水质采样装置适用于有机物、油脂类、微生物等指标的水样采集和含酸碱等腐蚀性的水样采集。

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