一种检测气体污染源的无人机设备及监测方法技术

本发明专利技术公开了一种检测气体污染源的无人机设备，包括：地面监测模块，用于实时获取监测点的气体污染浓度、位置、风向风速及预警；地面控制模块，用于确定无人机模块的初始飞行参数和接收无人机模块的实时监测数据；无人机模块，用于自适应地控制飞行路径在待测的污染区域进行检测，对污染源进行定位及数据收集；无线传输系统，用于实现地面监测模块、地面控制模块和无人机模块之间的数据传输。本发明专利技术能及时发现污染气体的扩散，并根据气体扩散的高斯烟羽模型理论，对污染源的方向进行初判，然后通过精确定位准确锁定污染源；通过航拍装置能够查看气体污染源排放的位置的具体情况，形成一个完整的智能监测过程，便于相关工作人员及时发现污染源。

【技术实现步骤摘要】
一种检测气体污染源的无人机设备及监测方法
本专利技术涉及一种无人机环境检测技术，具体是检测气体污染源的无人机设备及其方法。
技术介绍
随着工业化的快速发展，经济快速增长的同时，也产生了越来越严重的大气污染问题。部分企业为了逃避环保监督，采取隐蔽的排污行为，经常偷排各种大气污染物，再加上空间和地形条件的制约，采用传统的走访方式，执法人员难以发现污染物排放的源头，以致于无法对违法排污企业进行监管。为了克服上述的地形和空间制约的问题，中国专利文献中公开号为CN106896145A公开了一种有毒有害气体无人机检测系统和方法。主要原理是在检测区域对无人机的航线进行规划，设置无人机上的气体检测模块对规划区域的多个高度区域进行检测，再由地面中心接收数据，通过显示气体的浓度分布情况，进而对污染源进行定位。采用上述的有毒有害气体无人机检测系统和方法，可以快速检测有毒有害气体的种类和浓度，可以对污染现场人力无法到达的区域进行有毒有害气体检测和污染源定位。但该技术缺乏对大气污染物浓度的计算方法；无人机航线需要预先规划,准备工作过于复杂，在规划航线时，无人机飞行覆盖的范围容易偏离污染源，导致数据的采集过程不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测气体污染源的无人机设备，其特征在于，包括：地面监测模块，用于实时获取监测点的气体污染浓度、位置及风向风速并发送到地面控制模块，当监测点发生气体污染物超标时向地面控制模块发出预警信号；地面控制模块，用于根据地面监测模块采集的数据计算大气污染物流动的方向确定无人机模块的初始飞行参数，以及，接收无人机模块的实时监测数据；无人机模块，用于根据所述地面监测模块提供的初始飞行参数以及飞行过程中实时检测的八个方向气体污染物浓度数据自适应地控制飞行路径在待测的污染区域进行检测，对污染源进行定位及数据收集；无线传输系统，用于实现地面监测模块、地面控制模块和无人机模块之间的数据传输。

【技术特征摘要】
1.一种检测气体污染源的无人机设备，其特征在于，包括：地面监测模块，用于实时获取监测点的气体污染浓度、位置及风向风速并发送到地面控制模块，当监测点发生气体污染物超标时向地面控制模块发出预警信号；地面控制模块，用于根据地面监测模块采集的数据计算大气污染物流动的方向确定无人机模块的初始飞行参数，以及，接收无人机模块的实时监测数据；无人机模块，用于根据所述地面监测模块提供的初始飞行参数以及飞行过程中实时检测的八个方向气体污染物浓度数据自适应地控制飞行路径在待测的污染区域进行检测，对污染源进行定位及数据收集；无线传输系统，用于实现地面监测模块、地面控制模块和无人机模块之间的数据传输。2.根据权利要求1所述的检测气体污染源的无人机设备，其特征在于，所述的地面监测模块包括：风速传感器，用于实时获取监测点的风速和风向；GPS定位装置，用于实时获取监测点的位置信息；气体浓度监测仪，用于实时获取监测点的气体污染浓度，并在气体污染超标时发送警报信号。3.根据权利要求1所述的检测气体污染源的无人机设备，其特征在于，所述的地面控制模块包括：计算机服务器，作为数值和逻辑计算的主平台，用于各模块间的通信，程序运行，数据存储；监测终端，用于接收并显示无人机模块实时记录的监测数据；数据处理系统，用于根据所述地面监测模块采集的数据计算气体污染物流动的方向，确定无人机模块的初始飞行方向和飞行高度。4.根据权利要求1所述的检测气体污染源的无人机设备，其特征在于，所述无人机模块包括：无人机，航拍装置，安装在无人机上，用于实时记录无人机的飞行路径，并通过无线传输系统将拍摄的视频、照片传回地面控制模块；机载微处理器，与无人机电路连接，用于根据地面监测模块提供的初始飞行方向以及飞行过程中浓度检测仪实时检测的八个方向的气体污染物浓度数据自适应地控制无人机的飞行路径；雷达探测装置，与机载微处理器电路连接，用于对无人机的前进方向进行扫描，遇到障碍物时，机载微处理器处理雷达探测到的信息，控制无人机绕过障碍物继续飞行；八个气体浓度检测仪，以无人机的中心为圆心安装在所述的无人机的八个方向上且与机载微处理器电路连接，八个浓度检测仪在同一水平面上与相邻的浓度检测仪均成45°角，用于实时获取所述无人机飞行过程中八个方向的气体污染物浓度数据；GPS定位仪，用于对无人机当前所在位置进行定位，并将定位数据发送至地面控制模块获取污染源的精确位置。5.根据权利要求1所述的检测气体污染源的无人机设备，其特征在于，所述的无线传输系统采用GPRS、3G、4G、WIFI或ZigBee。6.一种基于权利要求1至5中任一项所述无人机设备的检测气体污染源的监测方法，其特征在于，包括步骤：(1)对所选的监控点的空气质量进行实时的监测，当检测点的空气中污染物的浓度超标时，获取发生污染物超标的监测点的位置、风向风速数据并发送到地面控制模块；(2)根据地面监测模块采集的数据计算的大气污染物流动的方向确定无人机模块的初始飞行参数；(3)无人机模块按照所述初始飞行参数以及飞行过程中实时检测的八个方向气体污染物浓度数据自适应地控制飞行路径抵达待测的污染区域进行检测，对污染源进行精确定位及数据收集并发送至地面控制模块。7.根据权利要求6所述检测气体污染源的监测方法，其特征在于：所述的步骤(1)具体包括：(11)在待测区域选择若干个监控点，对所选的监控点的空气质量进行实时的监测，当检测点的气体污染物的浓度超标时，监测点的浓度传感器向地面控制模块发出预警信号；(12)获取发生气体污染物超标的监测点的位置、风向风速数据，并将发生污染的位置及风向风速发送到地面控制模块。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄仕平，何斯华，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44