无人机环境监测系统和监测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种环境监测系统，尤其是无人机环境监测系统和监测方法，无人机环境监测系统，包括安装在无人机上的飞行控制模块、导航模块、数据采集模块、环境检测模块、光学相机、气压高度计、存储器、无线传输模块，以及地面工作站；所述的数据采集模块与环境检测模块连接，所述数据采集模块还与GPS和气压高度计连接，还与存储器连接；光学相机将图片存储在存储器上；无线传输模块通过无线通信网与地面工作站连接，地面工作站控制无人机，以及接受环境数据、地理数据和图片数据，并进行存储和分析处理。该监测系统实现了对环保监测区域的快速、全面、准确的监测功能，提高了监测的效率和监测的实时性和直观性。

Unmanned aerial vehicle environment monitoring system and monitoring method

The present invention relates to an environmental monitoring system, especially the UAV environmental monitoring system and monitoring method of UAV environmental monitoring system, including mounted on the UAV flight control module, navigation module, data acquisition module, detection module, optical camera, altimeter, memory, wireless transmission module, and ground stations; the data acquisition module is connected with the environment detection module, the data acquisition module is connected with GPS and altimeter, is connected with the memory; optical camera pictures stored in the memory; the wireless transmission module through the wireless communication network is connected with the ground station, ground station control of UAV, and the acceptance of environmental data, geographic data and the picture data, and storage and processing. The monitoring system realizes the rapid, comprehensive and accurate monitoring function of the environmental monitoring area, and improves the efficiency of monitoring and real-time and intuitive monitoring.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环境监测系统，尤其是无人机环境监测系统和监测方法。
技术介绍
大气环境质量监测是我国环境保护工作的重要组成部分，我国目前在大气环境监测中主要采取实验室人工监测为主自动化监测为辅的监测方法，采用人工方式进行的空气质量监测系统，大都存在着监测实时性滞后、空间局限、精度低等问题。而自动化监测多为固定点监测，不能对监测区域进行大面积、多种高度的宏观的气体监测。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种能够进行大面积、多种高度的宏观气体监测系统，具体技术方案为：无人机环境监测系统，包括安装在无人机上的飞行控制模块、导航模块、数据采集模块、环境检测模块、光学相机、气压高度计、存储器、无线传输模块，以及地面工作站；所述飞行控制模块用于手动或自动控制无人机飞行，所述导航模块设有GPS，用于自动飞行导航；所述环境检测模块检测空气中气体和/或颗粒物含量；所述的数据采集模块通过A/D接口与环境检测模块连接采集检测的环境数据，所述数据采集模块还与GPS和气压高度计连接，在采集环境数据时同步采集包括位置和高度的地理数据；所述数据采集模块与存储器连接存储各种环境数据和地理数据；所述光学相机与存储器连接，将图片存储在存储器上；数据采集模块和光学相机均与无线传输模块相连接，无线传输模块通过无线通信网与地面工作站连接，地面工作站控制无人机，以及接受环境数据、地理数据和图片数据，并进行存储和分析处理。优选的，所述导向模块还包括惯性元件，进行惯性导航。优选的，所述环境检测模块包括颗粒物检测模块和/或气体检测模块和/或气象参数检测模块。其中，所述气体检测模块包括硫化氢/一氧化氮二合一传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器和氨气传感器中的一种或多种。所述颗粒物检测模块包括PM2.5传感器和PM10传感器。所述气象参数检测模块包括温度传感器、湿度传感器。进一步，所述地面工作站包括均与计算机连接的监测终端、无线传输模块、显示器和输入设备；所述监测终端设置无人机的飞行路径，并控制无人机，监测终端根据地理信息、图片和环境数据在显示器上显示立体的环境数据的分布图。无人机环境监测系统的监测方法，包括以下步骤：S1设置飞行路径，根据待测地点设置无人机的自动飞行路径，包括测量的起始位置和终端位置，所述起始位置和终端位置均包含经纬度和高度，所述飞行路径为往复式，来回逐行扫描；S2安装环境检测模块，根据需要监测的项目选择安装相应的颗粒物检测模块和/或气体检测模块和/或气象参数检测模块，以及光学相机；S3开始环境检测，无人机升空后，启动导航模块进行自动导航，或者通过地面工作站进行人工控制飞行，数据采集模块定时检测无人机的位置，根据导航模块确定无人机的经纬度，根据气压高度计确定无人机的海拔高度，并与设定的经纬度和高度进行对比，当到达设定的起始位置时无人机启动检测模块；S4数据采集，数据采集模块采集环境检测模块的数据和地理数据，并将环境检测数据和地理数据存储到存储器中，光学相机同时将图片存储到存储器中，并同时加入地理数据；S5实时数据传输，开启实时传输时，所述数据采集系统和光学相机同时通过无线传输模块将采集的数据传输到地面工作站；S6结束环境检测，当无人机到达终端位置时，即无人机的经纬度和高度与设定的终端位置相同时，停止环境检测和拍照，无人机返航；S7数据处理，地面工作站的监控终端根据地理信息、图片和环境数据在显示器上显示立体的环境数据的分布图。其中，步骤S1还包括多个高度的飞行路径，即在同一区域设置不同的高度监测，形成不同高度的环境数据的分布图。与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的无人机环境监测系统和监测方法在无人机上安装机载环境检测模块可以实时采集不同点位、不同高度、不同气体浓度和GPS数据，通过无线传输网络发送到地面工作站上，地面工作站通过数据处理分析得到无人机所飞行区域的多个高度平面的不同气体浓度，实现了对环保监测区域的快速、全面、准确的监测功能，提高了监测的效率和监测的实时性和直观性。具体实施方式现结合实施例说明本专利技术的具体实施方式。实施例1无人机环境监测系统，包括安装在无人机上的飞行控制模块、导航模块、数据采集模块、环境检测模块、光学相机、气压高度计、存储器、无线传输模块，以及地面工作站；所述飞行控制模块用于手动或自动控制无人机飞行，所述导航模块设有GPS，用于自动飞行导航；所述环境检测模块检测空气中气体和/或颗粒物含量；所述的数据采集模块通过A/D接口与环境检测模块连接采集检测的环境数据，所述数据采集模块还与GPS和气压高度计连接，在采集环境数据时同步采集包括位置和高度的地理数据；所述数据采集模块与存储器连接存储各种环境数据和地理数据；所述光学相机与存储器连接，将图片存储在存储器上；数据采集模块和光学相机均与无线传输模块相连接，无线传输模块通过无线通信网与地面工作站连接，地面工作站控制无人机，以及接受环境数据、地理数据和图片数据，并进行存储和分析处理。优选的，所述导向模块还包括惯性元件，进行惯性导航。无人机导航采用GPS/INS组合导航，该组合具有很强的互补性，GPS能够消除INS的积累误差，INS能够在GPS信号失锁时提供短时精确的定位GPS/INS组合导航系统以数据融合理论作为基础，以卡尔曼滤波作为主要融合方法，对进入组合系统的GPS定位数据与INS定位数据分别进行估计、修正、融合，来解决GPS信号失锁引起的无法定位问题和INS积累误差引起的长时间漂移问题.优选的，所述环境检测模块包括颗粒物检测模块和/或气体检测模块和/或气象参数检测模块。其中，所述气体检测模块包括硫化氢/一氧化氮二合一传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器和氨气传感器中的一种或多种。所述颗粒物检测模块包括PM2.5传感器和PM10传感器。所述气象参数检测模块包括温度传感器、湿度传感器。进一步，所述地面工作站包括均与计算机连接的监测终端、无线传输模块、显示器和输入设备；所述监测终端设置无人机的飞行路径，并控制无人机，监测终端根据地理信息、图片和环境数据在显示器上显示立体的环境数据的分布图。实施例2无人机环境监测系统的监测方法，包括以下步骤：S1设置飞行路径，根据待测地点设置无人机的自动飞行路径，包括测量的起始位置和终端位置，所述起始位置和终端位置均包含经纬度和高度，所述飞行路径为往复式，来回逐行扫描；S2安装环境检测模块，根据需要监测的项目选择安装相应的颗粒物检测模块和/或气体检测模块和/或气象参数检测模块，以及光学相机；S3开始环境检测，无人机升空后，启动导航模块进行自动导航，或者通过地面工作站进行人工控制飞行，数据采集模块定时检测无人机的位置，根据导航模块确定无人机的经纬度，根据气压高度计确定无人机的海拔高度，并与设定的经纬度和高度进行对比，当到达设定的起始位置时无人机启动检测模块；S4数据采集，数据采集模块采集环境检测模块的数据和地理数据，并将环境检测数据和地理数据存储到存储器中，光学相机同时将图片存储到存储器中，并同时加入地理数据；S5实时数据传输，开启实时传输时，所述数据采集系统和光学相机同时通过无线传输模块将采集的数据传输到地面工作站；S6结束环境检测，当无人机到达本文档来自技高网...

【技术保护点】
无人机环境监测系统，其特征在于，包括安装在无人机上的飞行控制模块、导航模块、数据采集模块、环境检测模块、光学相机、气压高度计、存储器、无线传输模块，以及地面工作站；所述飞行控制模块用于手动或自动控制无人机飞行，所述导航模块设有GPS，用于自动飞行导航；所述环境检测模块检测空气中气体和/或颗粒物含量；所述的数据采集模块通过A/D 接口与环境检测模块连接采集检测的环境数据，所述数据采集模块还与GPS和气压高度计连接，在采集环境数据时同步采集包括位置和高度的地理数据；所述数据采集模块与存储器连接存储各种环境数据和地理数据；所述光学相机与存储器连接，将图片存储在存储器上；数据采集模块和光学相机均与无线传输模块相连接，无线传输模块通过无线通信网与地面工作站连接，地面工作站控制无人机，以及接受环境数据、地理数据和图片数据，并进行存储和分析处理。

【技术特征摘要】
1.无人机环境监测系统，其特征在于，包括安装在无人机上的飞行控制模块、导航模块、数据采集模块、环境检测模块、光学相机、气压高度计、存储器、无线传输模块，以及地面工作站；所述飞行控制模块用于手动或自动控制无人机飞行，所述导航模块设有GPS，用于自动飞行导航；所述环境检测模块检测空气中气体和/或颗粒物含量；所述的数据采集模块通过A/D接口与环境检测模块连接采集检测的环境数据，所述数据采集模块还与GPS和气压高度计连接，在采集环境数据时同步采集包括位置和高度的地理数据；所述数据采集模块与存储器连接存储各种环境数据和地理数据；所述光学相机与存储器连接，将图片存储在存储器上；数据采集模块和光学相机均与无线传输模块相连接，无线传输模块通过无线通信网与地面工作站连接，地面工作站控制无人机，以及接受环境数据、地理数据和图片数据，并进行存储和分析处理。2.根据权利要求1所述的无人机环境监测系统，其特征在于，所述导向模块还包括惯性元件，进行惯性导航。3.根据权利要求1所述的无人机环境监测系统，其特征在于，所述环境检测模块包括颗粒物检测模块和/或气体检测模块和/或气象参数检测模块。4.根据权利要求3所述的无人机环境监测系统，其特征在于，所述气体检测模块包括硫化氢/一氧化氮二合一传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器和氨气传感器中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的无人机环境监测系统，其特征在于，所述颗粒物检测模块包括PM2.5传感器和PM10传感器。6.根据权利要求3所述的无人机环境监测系统，其特征在于，所述气象参数检测模块包括温度传感器、湿度传感器。7.根据权利要求1所述的无人机环境监测系统，其特征在于，所述地面工作站包括均与计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹霞，
申请(专利权)人：邹霞，
类型：发明
国别省市：广东;44