无人机排放遥测方法及其系统技术方案

一种无人机排放遥测方法及其系统，包括：无人机信号收发模块、污染源组分检测模块、无人机飞行控制模块以及设置于地面中央控制室的数据处理分析模块，其中：无人机信号收发模块、污染源组分检测模块和无人机飞行控制模块设置于无人机内，污染源组分检测模块检测污染源组分的排放浓度并通过无人机信号收发模块发送至数据处理分析模块，无人机飞行控制模块通过无人机信号收发模块接收中央控制室发出的控制信息，本发明专利技术机动灵活，时效性好，安全可靠，避免固定式监测装置的监测结果受到不法人员的主观因素影响，不受地理位置等客观因素影响，环境适应力强，能在海洋、沙漠等恶劣环境执行检测任务。

【技术实现步骤摘要】
无人机排放遥测方法及其系统
本专利技术涉及的是一种环境检测领域的技术，具体是一种无人机排放遥测方法及其系统。
技术介绍
对于船舶、汽车、非道路车辆、工程机械、火车等移动污染源的尾气排放，环保部门一般仅定期检验抽查，并未在其工作过程中进行实时检测评估，缺乏精确监管的手段。对于电厂、化工厂、钢铁厂、水泥厂、工业窑炉、垃圾焚烧站、造纸厂、油漆车间、炼油厂等固定污染源，环保部门虽颁布严格的排放法规，但固定安装监测装置的监测结果易造假、难以保证监测结果的可信度和准确性。无人机(UAV)是一种使用无线电遥控或以自身程序控制飞行的不载人飞行器。无人机可以开展航拍工作、持久性强、机动性好，甚至可以在夜间使用红外夜拍模式，保证全天候的实时检测任务。
技术实现思路
本专利技术针对现有基于无人机的监控技术难以准确获得污染源实时动态的位置信息、无人机控制自动化程度较低以及信息无法实施反馈等缺陷，提出一种无人机排放遥测方法及其系统，其机动灵活，时效性好，安全可靠，避免固定式监测装置的监测结果受到不法人员的主观因素影响，不受地理位置等客观因素影响，环境适应力强，能在海洋、沙漠等恶劣环境执行检测任务。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种无人机排放遥测方法，包括以下步骤：1)设置单次检测时长Tset和检测任务次数Nset；2)通过卫星定位系统定位污染源和无人机的位置，并将位置信息发送至中央控制室，中央控制室计算最优路径并发送至无人机，以控制无人机到达污染源位置；3)根据单次检测时长Tset和检测任务次数Nset检测各个污染源组分的排放浓度，并将检测信号打包压缩发送至中央控制室；4)通过积分中值计算每种污染源组分在每个Tset内排放浓度的平均值，进而计算每种污染源组分Nset次的排放浓度的平均值作为该污染源组分的排放浓度均值；5)若所有污染源组分的排放浓度均值均未超过该组分的排放阈值则召回无人机，否则发出警告并督促整改，并回到步骤3)。所述的无人机依次通过污染源处基站、通信卫星、中央控制室处基站与中央控制室传输信息。所述的基站为固定基站或移动基站。所述的污染源组分包括：CO、CO2、碳氢化合物、NOx、SOx、NH3、O3、甲醛以及颗粒物。所述的卫星定位系统为GPS定位系统、GLONASS全球卫星导航系统、伽利略卫星导航系统或北斗导航系统。本专利技术涉及一种实现上述方法的无人机排放遥测系统，包括：无人机信号收发模块、污染源组分检测模块、无人机飞行控制模块以及设置于地面中央控制室的数据处理分析模块，其中：无人机信号收发模块、污染源组分检测模块和无人机飞行控制模块设置于无人机内，污染源组分检测模块检测污染源组分的排放浓度并通过无人机信号收发模块发送至数据处理分析模块，无人机飞行控制模块通过无人机信号收发模块接收中央控制室发出的控制信息。所述的数据处理分析模块包括：标定数据单元、数据处理单元和分析评估单元，其中：标定数据单元接收检测信号并传送至数据处理单元；数据处理单元将检测信号与排放浓度标定数据表结合得到各污染源组分的排放浓度，计算得到每一污染源组分的排放浓度均值；分析评估单元接收排放浓度均值并与排放阈值对以比作出评估报告。技术效果与现有技术相比，本专利技术的显著进步包括：①本系统可以不必全面了解目标污染源的位置信息，可在执行任务中，由无人机载设备搜索确定的目标污染源位置与导航系统确定的目标污染源位置配合矫正，由中央服务器综合两者反馈信息确定最概然目标污染物位置信息。②对无人机的飞行航线采取反馈调节机制，通过实时更新目标污染物的位置与无人机的位置，由中央服务器借由算法确定最优的飞行路径，避免飞行过程中的偏差积累。③无人机设备、近污基站、通信卫星、近控基站、中央控制室构成的数据链，可以突破无线电设备传输距离的限制，甚至能够应用于远洋油轮的排放检测。④无人机检测出目标污染源的信息，立即传输至中央服务器做出判断与决策，再反向指导无人机执行相应措施，即构成双向实时检测机制。附图说明图1为本专利技术系统运行示意图；图2为本专利技术系统组成示意图；图3为本专利技术方法流程示意图。具体实施方式如图1～2所示，本实施例涉及一种无人机排放遥测系统，包括：无人机信号收发模块、污染源组分检测模块、无人机飞行控制模块以及设置于地面中央控制室的数据处理分析模块，其中：无人机信号收发模块、污染源组分检测模块和无人机飞行控制模块设置于无人机内，污染源组分检测模块检测污染源组分的排放浓度并通过无人机信号收发模块发送至数据处理分析模块，无人机飞行控制模块通过无人机信号收发模块接收中央控制室发出的控制信息。所述的无人机为无人机飞行控制模块、无人机信号收发模块和污染源组分检测模块的载体。无人机飞行控制模块通过卫星定位系统定位，接收中央控制室所规划的最优路径，以最快地追踪定位污染源的位置，并控制整个无人机安全平稳的飞向污染源。所述的污染源组分检测模块用以检测污染源中的污染源组分。该污染源组分包括：CO、CO2、碳氢化合物、NOx、SOx、NH3、O3、甲醛以及颗粒物。根据设定的单次检测时长Tset和检测任务次数Nset检测各个污染源组分，得到检测信号。所述的无人机信号收发模块具有信号发送与接收功能，依次通过污染源处基站即近污基站、通信卫星以及中央控制室处基站即近控基站实现信号的交互。无人机信号收发模块接收卫星定位系统信号以确定无人机的位置信息后传输至中央控制室，并接收继续检测或返回等控制信号。所述的基站为固定基站或移动基站。所述的卫星定位系统为GPS定位系统、GLONASS全球卫星导航系统、伽利略卫星导航系统或北斗导航系统。若污染源与检测无人机在中国BDS北斗卫星导航系统覆盖范围内，优先选择兼顾定位与通信功能的北斗卫星导航系统。若污染源与无人机在中国BDS北斗卫星导航系统覆盖范围外，首先执行追踪定位任务，无人机在接收GPS定位系统等信号确定了自身位置信息后，均需主动将位置信息通过所述通信卫星和基站传输至中央控制室，由中央控制室确定安排无人机追踪污染源的规划路径，再通过所述通信卫星系统和基站反馈回来指导无人机追踪定位污染源。所述的中央控制室内设有无人机飞行导航单元，利用无人机的位置信号实时确定最优路径，并为无人机导航。所述的中央控制室内设有控制室信号收发单元，用于信号的接收与发送。所述的数据处理分析模块包括：标定数据单元、数据处理单元和分析评估单元，其中：标定数据单元接收检测信号并传送至数据处理单元；数据处理单元将检测信号与排放浓度标定数据表结合得到各污染源组分的排放浓度，计算得到每一污染源组分的排放浓度均值；分析评估单元接收排放浓度均值并与排放阈值对比以作出评估报告。如图3所示，本实施例涉及一种无人机排放遥测方法，包括以下步骤：1)设置单次检测时长Tset和检测任务次数Nset；2)通过卫星定位系统定位污染源和无人机的位置信息并发送至中央控制室，中央控制室计算最优路径并发送至无人机，以控制无人机到达污染源位置；3)根据单次检测时长Tset和检测任务次数Nset检测各个污染源组分的排放浓度，并将检测信号打包压缩输送至中央控制室；4)通过积分运算再取均值对的方式计算每种污染源组分在每个Tset内排放浓度的平均值，进而计算每种污染源组分Nset次的排放浓度的平均值作为该污染源组分的排放浓度均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机排放遥测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设置单次检测时长Tset和检测任务次数Nset；2)通过卫星定位系统定位污染源和无人机的位置，并将位置信息发送至中央控制室，中央控制室计算最优路径并发送至无人机，以控制无人机到达污染源位置；3)根据单次检测时长Tset和检测任务次数Nset检测各个污染源组分的排放浓度，并将检测信号打包压缩发送至中央控制室；4)通过积分中值计算每种污染源组分在每个Tset内排放浓度的平均值，进而计算每种污染源组分Nset次的排放浓度的平均值作为该污染源组分的排放浓度均值；5)若所有污染源组分的排放浓度均值均未超过该组分的排放阈值则召回无人机，否则发出警告并督促整改，并回到步骤3)。

【技术特征摘要】
1.一种无人机排放遥测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设置单次检测时长Tset和检测任务次数Nset；2)通过卫星定位系统定位污染源和无人机的位置，并将位置信息发送至中央控制室，中央控制室计算最优路径并发送至无人机，以控制无人机到达污染源位置；3)根据单次检测时长Tset和检测任务次数Nset检测各个污染源组分的排放浓度，并将检测信号打包压缩发送至中央控制室；4)通过积分中值计算每种污染源组分在每个Tset内排放浓度的平均值，进而计算每种污染源组分Nset次的排放浓度的平均值作为该污染源组分的排放浓度均值；5)若所有污染源组分的排放浓度均值均未超过该组分的排放阈值则召回无人机，否则发出警告并督促整改，并回到步骤3)。2.根据权利要求1所述的无人机排放遥测方法，其特征是，所述的无人机依次通过污染源处基站、通信卫星、中央控制室处基站与中央控制室传输信息。3.根据权利要求2所述的无人机排放遥测方法，其特征是，所述的基站为固定基站或移动基站。4.根据权利要求1所述的无人机排放遥测方法，其特征是，所述的污染源组分包括：CO、CO2、碳氢化合物、NOx、...

【专利技术属性】
技术研发人员：湛日景，林赫，黄昊，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31