基于无人机集群的空气质量监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无人机集群的空气质量监测系统及方法，系统包括总控服务器、无人机集群和若干个现场控制装置，每个无人机与一个现场控制装置相连，所有现场控制装置均通过无线网络与总控服务器相连，每个监测点设置一个现场控制装置和一个无人机，无人机上安装有空气质量传感器；所有无人机在总控服务器的控制下垂直上升或垂直下降，并且同时起飞和同时下降。本发明专利技术采用无人机集群对各监测点空气质量数据进行监测，能够提供各时间点上各监测点的空气质量数据，获取数据更加完整和全面；无人机集群仅垂直上升和垂直下降，且所有无人机同时上升和同时下降，不许进行编队控制，控制简单；本发明专利技术对无人机的控制无需人工干预，智能化程度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空气质量监测领域，具体地，涉及一种基于无人机集群的空气质量监测系统及方法。
技术介绍
随着科技的日益发展，人民生活水平的不断增强，人类对自身生存环境和生活质量的要求也不断的提高，尤其是更加关心环境污染、空气污染等问题。随着无人机技术的发展，无人机由于自身优良的性能被广泛应用于遥感探测、搭载救援物资设备等。随着大气污染被广泛重视，无人机也常用于空气监测时。由于采用但现有技术中使用无人机监测时通常采用一个无人机依次飞到各个监测点进行循环监测，这种方式无法获取各时间点在各个监测点的空气质量数据，无法为空气质量数据分析提供完善的数据支撑。而采用多个无人机时，需要对无人机的飞行进行编队控制，控制复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于无人机集群的空气质量监测系统及方法，该基于无人机集群的空气质量监测系统及方法采用无人机集群对各监测点空气质量数据进行监测，能够提供各时间点上各监测点的空气质量数据，获取数据更加完整和全面，而且无人机控制简单。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：基于无人机集群的空气质量监测系统，包括总控服务器、无人机集群和若干个现场控制装置，无人机集群中的每个无人机与一个现场控制装置相连，所有现场控制装置均通过无线网络与总控服务器相连，每个监测点设置一个现场控制装置和一个无人机，所述无人机上安装有空气质量传感器；所有无人机在总控服务器的控制下垂直上升或垂直下降，并且同时起飞和同时下降。本方案中，在每个监测点布置一个无人机，无人机该监测点垂直上升或下降读取空气质量数据，能够提供各时间点上各监测点不同高度的空气质量数据，理论上最大值可以做到全年7*24小时不间断飞行和检测空气质量，读取的数据更加完整和全面。由于无人机集群中的无人机仅垂直上升和垂直下降，且所有无人机同时上升和同时下降，无需进行编队控制，控制简单。作为本专利技术的进一步改进，所述无人机包括：数据接收模块，用于读取空气质量传感器采集的空气质量数据；数据存储模块，用于存储数据接收模块读取的空气质量数据；第一通信模块，用于接收现场控制装置转发至的总控服务器的控制指令；第二通信模块，用于每次下降到地面时将数据存储模块中存储的空气质量数据传输给现场控制装置；微处理模块，用于根据第一通信模块接收的控制指令控制无人机的飞行并对数据接收模块、数据存储模块、第一通信模块、第二通信模块进行综合控制。进一步，所述无人机还包括与微处理模块相连的计时模块，用于在无人机起飞时开始计时，微处理器模块根据计时模块的计时控制数据接收模块定时读取空气质量传感器采集的空气质量数据。本方案中，接收模块定时读取空气质量数据，以保证采集的数据更加完整且在时间上分布均匀，采集的数据利用价值更大。进一步，所述现场控制装置包括第三通信模块、第四通信模块和微控制模块，微控制模块用于将第三通信模块发送至的空气质量数据进行协议转换后发送给第四通信模块，并对第三通信模块和第四通信模块进行综合控制；第三通信模块用于从无人机中读取空气质量数据；第四通信模块用于将第三通信模块读取的空气质量数据发送给总控服务器以及接收总控服务器发送的控制指令并将该控制指令转发给无人机。进一步，所述总控服务器包括第五通信模块、监测数据处理模块、监测数据存储模块、无人机集群飞行控制模块，其中：第五通信模块，用于接收所有现场控制装置发送至的空气质量数据，并向所有现场控制装置发送控制指令；监测数据存储模块，用于对第五通信模块接收的空气质量数据进行存储；监测数据处理模块，用于对监测数据存储模块存储的空气质量数据进行处理；无人机集群飞行控制模块，用于形成对无人机的控制指令并将该控制指令通过第五通信模块发送。进一步，上述基于无人机集群的空气质量监测系统还包括若干个无线充电站，每个监测点设置一个无线充电站，所述无人机还包括无线充电模块，无人机到达地面时，无线充电站对无线充电模块进行充电。基于无人机集群的空气质量监测方法，包括以下步骤：S1、总控服务器发射控制指令控制所有无人机同时起飞，无人机垂直上升；S2、当无人机高度上升到指定高度时开始垂直下降；S3、无人机回到地面时将读取到的空气质量数据发送给总控服务器；在步骤S1和步骤S2中，无人机在上升和下降的过程中每飞行指定时间读取一次空气质量传感器采集的空气质量数据。进一步，在步骤S1之前还包括无人机集群部署步骤：确定监测点，在每个监测点布置一个无人机和现场控制装置。本方法中，将监控区域设置多个监测点，在每个监测点设置一个无人机对空气质量数据进行监测，能够提供各时间点上各监测点的空气质量数据，获取数据更加完整和全面；无人机集群中的无人机仅垂直上升和垂直下降，且所有无人机同时上升和同时下降，不许进行编队控制，控制简单；无人机的控制无需人工干预，全程无人值守，智能化程度高。优选的，所述指定时间为5s，所述指定高度为500m-800m。进一步，步骤S3中无人机回到地面时还对无人机进行自动充电。综上，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术在监测区域设置多个监测点，采用无人机集群对各监测点空气质量数据进行监测，能够提供各时间点上各监测点的空气质量数据，理论上最大值可以做到365天7*24小时不间断飞行和检测空气质量，获取数据更加完整和全面；2、本专利技术中无人机集群中的无人机仅垂直上升和垂直下降，且所有无人机同时上升和同时下降，不许进行编队控制，控制简单；3、本专利技术对无人机的控制无需人工干预，全程无人值守，智能化程度高。附图说明图1是本专利技术的一种具体实施例的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地的详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1：如图1所示，基于无人机集群的空气质量监测系统，包括总控服务器、布置在监测区域内各监测点的无人机集群和若干个现场控制装置，所述无人机集群包括若干个无人机，每个无人机上均安装有空气质量传感器，空气质量传感器用于采集所处位置的空气质量数据，一般吊装在无人机外，无人机在上升和下降的过程中按照一定的时间间隔（指定时间）读取空气质量传感器采集的空气质量数据。在布置无人机集群时，根据需要监测的区域设置监测点，例如将检测区域分为边长为5000米的矩形栅格状小区域，每个小区域中心设置一个监测点。每个监测点设置一个现场控制装置和一个无人机，现场控制装置安装在地面，每个监测点的无人机与位于同一监测点的现场控制装置通过无线网络相连，所有现场控制装置均通过无线网络与总控服务器相连，便于无人机通过现场控制装置向总控服务器传输读取的空气质量数据和接收总控服务器的控制指令；所有无人机在总控服务器的控制下垂直上升或垂直下降，并且同时起飞和同时下降。所述无人机包括：数据接收模块，用于读取空气质量传感器采集的空气质量数据；数据存储模块，用于存储数据接收模块读取的空气质量数据，存储时还在空气质量数据中加入读取时间；第一通信模块，用于接收现场控制装置转发至的总控服务器的控制指令；第二通信模块，用于每次下降到地面时将数据存储模块中存储的空气质量数据传输给与其位于同一监测点的现场控制装置；计时模块，用于在无人机起飞时开始计时；微处理模块，用于对数据接收模块、数据存储模块、第一通信模块、第二通信模块、计时模块进行综合控制，根据计时模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于无人机集群的空气质量监测系统，其特征在于，包括总控服务器、无人机集群和若干个现场控制装置，无人机集群中的每个无人机与一个现场控制装置相连，所有现场控制装置均通过无线网络与总控服务器相连，每个监测点设置一个现场控制装置和一个无人机，所述无人机上安装有空气质量传感器；所有无人机在总控服务器的控制下垂直上升或垂直下降，并且同时起飞和同时下降。

【技术特征摘要】
1.基于无人机集群的空气质量监测系统，其特征在于，包括总控服务器、无人机集群和若干个现场控制装置，无人机集群中的每个无人机与一个现场控制装置相连，所有现场控制装置均通过无线网络与总控服务器相连，每个监测点设置一个现场控制装置和一个无人机，所述无人机上安装有空气质量传感器；所有无人机在总控服务器的控制下垂直上升或垂直下降，并且同时起飞和同时下降。2.根据权利要求1所述的基于无人机集群的空气质量监测系统，其特征在于，所述无人机包括：数据接收模块，用于读取空气质量传感器采集的空气质量数据；数据存储模块，用于存储数据接收模块读取的空气质量数据；第一通信模块，用于接收现场控制装置转发至的总控服务器的控制指令；第二通信模块，用于每次下降到地面时将数据存储模块中存储的空气质量数据传输给现场控制装置；微处理模块，用于根据第一通信模块接收的控制指令控制无人机的飞行并对数据接收模块、数据存储模块、第一通信模块、第二通信模块进行综合控制。3.根据权利要求2所述的基于无人机集群的空气质量监测系统，其特征在于，所述无人机还包括与微处理模块相连的计时模块，用于在无人机起飞时开始计时，微处理器模块根据计时模块的计时控制数据接收模块定时读取空气质量传感器采集的空气质量数据。4.根据权利要求1至3任一所述的基于无人机集群的空气质量监测系统，其特征在于，所述现场控制装置包括第三通信模块、第四通信模块和微控制模块，微控制模块用于将第三通信模块发送至的空气质量数据进行协议转换后发送给第四通信模块，并对第三通信模块和第四通信模块进行综合控制；第三通信模块用于从无人机中读取空气质量数据；第四通信模块用于将第三通信模块读取的空气质量数据发送给总控服务器以及接收总控服务器...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙章，丁建，伍琴渊，
申请(专利权)人：四川省科技交流中心，
类型：发明
国别省市：四川;51