一种无人机载高排典型污染物差分吸收光谱检测设备制造技术

本发明专利技术公开了一种无人机载高排典型污染物差分吸收光谱检测设备，当高排气体进入气体室，控制中心打开光源，光源发出的光进入气体室，从气体室出来的光进入光谱仪中，光谱仪进行光谱采集，控制中心将数据存入数据存储设备中。本发明专利技术精度高，采用差分吸收光谱法进行污染物测量，相比用物理或化学方法进行检测有很高的精度。在高排企业等特定环境下，对检测装置的检测上限要求很高，而光谱法正好可以解决这一问题。其次，本发明专利技术能随时监测高排企业环境高空污染，以无人机为搭载工具，可实时快速的得到空中污染情况，特别是高排企业周围环境，可以用于监管部门进行远程监控。最后，本发明专利技术拥有自主研发的一套操作系统，可通过电子屏幕实时操控。

A Differential Absorption Spectroscopy Detector for High Emission Typical Pollutants on UAV

The invention discloses a differential absorption spectroscopy detection device for high-emission typical pollutants on an unmanned aerial vehicle. When the high-exhaust gas enters the gas chamber, the control center opens the light source, the light emitted by the light source enters the gas chamber, and the light from the gas chamber enters the spectrometer. The spectrometer collects the spectrum, and the control center stores the data in the data storage device. The invention has high precision, and adopts differential absorption spectroscopy method to measure pollutants, which has high accuracy compared with physical or chemical methods. In the special environment such as high-row enterprises, the detection limit of detection devices is very high, and spectral method can solve this problem. Secondly, the invention can monitor the high-altitude pollution of the high-emission enterprise environment at any time, and the air pollution situation can be obtained in real time and quickly by using the UAV as the carrier, especially the surrounding environment of the high-emission enterprise, which can be used for remote monitoring by the supervisory department. Finally, the invention has an operating system independently developed, which can be real-time controlled by an electronic screen.

【技术实现步骤摘要】
一种无人机载高排典型污染物差分吸收光谱检测设备
本专利技术涉及一种无人机载高排典型污染物差分吸收光谱检测设备。
技术介绍
目前随着社会发展人口增多，能源消耗越来越大，虽然有新型能源，可再生能源的出现，但现在煤炭，石油仍然是人类社会的主要能源消费品。而煤炭石油得人使用也给很多国家，很多城市带来了环境的恶化，生态的破坏。全国高排企业典型区域空气污染日趋严重，高排企业环境检测存在区域化，复杂化等技术难点。目前国内的高排企业环境监测手段主要有人工监测与固定监测两种方式。传统的监测方法不能及时有效的监测污染的分布，种类，浓度扩散持续时间等问题。人工监测耗费人力物力，精度不高，而大部分高排企业采用的固定监测方案全为贴近地表，或者贴近排放口，这一手段与高空区域环境监测结果存在一定的差异。而且在相关部门研究污染形成，演化，以及监测，检查高排企业排放情况等问题上存在一定不足。由于多污染物存在、多污染类型叠加、多污染过程耦合、多尺度污染以及多气象因子影响等特性造成了污染监测的困难。而目前高空区域的污染物监测主要依靠于遥感技术与激光雷达技术，这类技术对于大范围，大尺度的，宏观上的污染物监测有很好的效果，对于小范围的监测存在很大不足。现有的无人机搭载设备技术主要用于地理探测，生物目标探测，针对污染物排放探测方面的技术尚为空缺。其中中国专利CN107340547A中提到的技术为使用了浸入式和接触式的探测方式，进行固体与液体的探测。但该方法适用于固体，液体物质的探测，并不适用于高排气体的检测。其中CN206177914U主要是用于危险气体检测，但使用物理传感器进行气体浓度的检测，检测的浓度上限低，并不适用于大浓度高排污染物的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种无人机载高排典型污染物差分吸收光谱检测设备，能够解决高排污染物监测问题。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种无人机载高排典型污染物差分吸收光谱检测设备，包括光谱获取设备和无人机设备，光谱获取设备包括光源、气体室、光谱仪以及控制中心；无人机设备包括无人机、数据存储设备、控制中心、避障模块、通信模块以及地面信息接收设备；当高排气体进入气体室，控制中心打开光源，光源发出的光进入气体室，从气体室出来的光进入光谱仪中，光谱仪进行光谱采集，控制中心将数据存入数据存储设备中。本专利技术进一步的改进在于：控制中心为FPGA控制器。光源为氘灯。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术无人机载高排典型污染物差分吸收光谱检测设备，首先其精度高，测量上下限高。采用差分吸收光谱法进行污染物测量，相比用物理或化学方法进行检测有很高的精度，以及上下限。在高排企业等特定环境下，对检测装置的检测上限要求很高，而光谱法正好可以解决这一问题。其次，本专利技术能随时监测高排企业环境高空污染，以无人机为搭载工具，可实时快速的得到空中污染情况，特别是高排企业周围环境，可以用于监管部门进行远程监控。最后，本专利技术拥有自主研发的一套操作系统，可通过电子屏幕实时操控。【附图说明】图1为本专利技术设备运行流程图；图2为光谱获取简易结构图；图3为设备的简略结构主视图；图4设备的简略结构侧视图。其中：1-光源；2-气体室；3-光谱仪；4-控制中心；5-无人机。【具体实施方式】为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参见图1-4，本专利技术主要是针对高排典型污染物浓度进行检测，确定污染物排放是否符合标准。其中典型污染物的种类有二氧化硫，一氧化碳，二氧化氮，颗粒物等。该专利技术采用DOAS(差分吸收光谱)的方法进行数据分析，该方法对于多种高排气体有很好的识别能力，并能很好的解决多污染物存在、多污染类型叠加、多污染过程耦合、多尺度污染以及多气象因子的影响。并且该方法原理简单，容易实现。以无人机作为搭载工具，使用便捷，操作简单。专利技术所需光谱获取设备与无人机设备两部分。光谱获取设备包括光源1、气体室2、光谱仪3等，无人机设备主要包括无人机5、数据存储设备、控制中心4、避障模块、通信模块、地面信息接收设备等；光源1采用氘灯，控制中心4采用FPGA控制器。设备主要功能靠光谱获取设备实现，数据获取方式为，当无人机飞到预定位置后，无人机控制中心控制光谱获取设备进行数据获取，数据获取方式为：高排气体进入气体室，FPGA控制中心打开氘灯光源开关，氘灯发出的光经过准直透镜后进入气体室，从气体室出来的光经聚焦透镜后进入光谱仪中，光谱仪进行光谱采集，FPGA控制中心将数据存入无人机上的储存设备中。设备运行模式包含两种方式，一种为全自动巡查模式，一种为人工控制模式。在全自动巡查模式下，1)需预规划并设定好初始巡查路线，通过路径规划算法实现，并设好各项参数2)当无人机在空中飞行时可根据实际情况自主小范围改变巡查路线，通过避障模块与路径调整算法实现，3)进入探测位置后，机载控制模块FPGA控制光谱获取设备进行污染物光谱数据的读取，并将数据储存在机载储存单元上，4)读取所在高度的大气压强与温度信息，通过相应模块实现，并将数据储存在机载储存单元上，5)按照路线进入下一监测位置重复1-4步骤获取光谱数据。6)当选用实时分析时，通过无人机的数据收发模块将数据发送给地面接收端，地面接收端收到数据。当选用随后处理时，可在无人机完成任务后，取出储存单元，读取其中数据，7)在地面控制中心进行光谱数据分析和储存，8)根据以前的历史信息预测当前探测区域的未来污染情况。在人工控制模式下，1)通过控制屏控制无人机飞往探测位置，该步骤由飞行控制模块实现，2)通过地面接收端控制无人机载光谱探测污染物设备的探测参数，3)设置好各项参数后进行数据的获取，数据的获取包括污染物的光谱信息，所在高度的大气压强与温度信息。获取的各种数据通过FPGA控制器传入储存器中，4)当选用实时分析时，通过无人机的数据收发模块将数据发送给地面接收端，地面接收端收到数据。当选用随后处理时，可在无人机完成任务后，取出储存单元，读取其中数据，5)重复1-4步骤进行任务。6)运用DOAS(差分吸收光谱法)进行数据分析，得到相应的探测污染物种类浓度，7)根据以前的历史信息预测当前探测区域的未来污染情况。本专利技术提出的无人机载高排典型污染物差分吸收光谱检测方法，包括以下步骤：其中典本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机载高排典型污染物差分吸收光谱检测设备，其特征在于，包括光谱获取设备和无人机设备，光谱获取设备包括光源(1)、气体室(2)、光谱仪(3)以及控制中心(4)；无人机设备包括无人机(5)、数据存储设备、控制中心(4)、避障模块、通信模块以及地面信息接收设备；当高排气体进入气体室(2)，控制中心(4)打开光源(1)，光源(1)发出的光进入气体室(2)，从气体室(2)出来的光进入光谱仪(3)中，光谱仪(3)进行光谱采集，控制中心(4)将数据存入数据存储设备中。

【技术特征摘要】
1.一种无人机载高排典型污染物差分吸收光谱检测设备，其特征在于，包括光谱获取设备和无人机设备，光谱获取设备包括光源(1)、气体室(2)、光谱仪(3)以及控制中心(4)；无人机设备包括无人机(5)、数据存储设备、控制中心(4)、避障模块、通信模块以及地面信息接收设备；当高排气体进入气体室(2)，控制中心(4)打开光源(1)，光源(1)发出...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝振洪，朱京平，胡晓光，
申请(专利权)人：西安龙标电子信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61