一种智能地域空气污染源监测设备制造技术

本发明专利技术涉及污染检测领域，涉及一种智能地域空气污染源监测设备，提供的检查塔可以利用大气中的红外线，对不同检测物面的大气进行成像，从而判断某个是否存在污染成分；检查塔设置为同时对两个方向进行检测，且检测的距离设置为不同，由此可以大大提高检测的速度；检测云主机自动根据不同检查塔发送的数据进行污染物的识别和定位，自动识别污染源。在安装检查塔时对于难以定位的情况，可以采用已经定位的检查塔对没有定位的检查塔进行定位。

An Intelligent Regional Air Pollution Source Monitoring Equipment

【技术实现步骤摘要】
一种智能地域空气污染源监测设备
本专利技术涉及污染检测领域，涉及一种污染源检测装置，尤其涉及一种智能地域空气污染源监测设备。
技术介绍
污染源包括空气污染源、水污染源等，污染源监测是一种环境监测内容，主要采用环境监测手段确定污染物的排放来源、排放浓度、污染物种类等，为控制污染源排放和环境影响评价提供依据，同时也是解决污染纠纷的主要依据。由于大气中干扰因素较多，采用巡逻式的污染源监测方式往往难以覆盖较大的面积，而采用定位式的监测方式又可能由于干扰因素的过多而导致检测不理想。申请号：201810821300.4公开一种污染源在线监测系统，包括包括采集模块、通讯模块、警报模块、数据处理模块。对一片区域内的污染源进行监测的系统，不需要时时去监测点进行监测。但是其仅仅公开了系统的信号传输运行模式，针对的是已知位置的污染源，并没有针对污染源是如何进行监测的进行公开。申请号：201810456253.8公开了一种移动污染源在线监测系统，包括信号采集模块、机动车车牌识别模块、机动车速度测量模块和服务器端，所述信号采集模块、机动车车牌识别模块和机动车速度测量模块通过3G/4G网络与服务器端，该设计操作简单，综合实用性强，易于推广使用。其采用监测移动目标的方式监测污染源。但是要知道机动车的污染实际只占有大气污染的一小部分，这种方式应用范围很窄。目前国家正在加大对大气污染的防治力度，但是有些不规范的排放还是难以避免，这种偷排的方式，流动性强，隐蔽性好难以进行有效的监控，是当前大气环境治理的一个难题。根据红外光学的原理，阳光下存在大量的红外线，而某种气体会对固定波长的红外线进行吸收，由此只要监测空气中哪个位置的红外线吸收最大，就可以推知该位置的气体含量比较高，而气体含量最高的位置就是污染源。如果可以对空气中某一个固定的面进行红外线成像，计算该像的红外线波长的吸收谱，就可以知道这个面上是否存在某种气体。由于污染源排放一般都是由排放口向四周扩散，排放口的成像的图像方差应该是最大的，如果监测范围够大，那么就可以比较方差最大的图像，获知污染源的位置。
技术实现思路
针对上述内容，为解决上述问题提供一种智能地域空气污染源监测设备，包括检测云主机和多个检查塔；其特征在于检查塔包括旋转平台、面阵探测器和成像透镜，旋转平台带动面阵探测器和成像透镜转动，面阵探测器检测不同距离的空气的光谱柱浓度；检查塔将数据发送至检测云主机，检测云主机将每个检查塔上面阵探测器的数据组成多维数据阵列，判断成像位置的气体成分和含量；检测云主机分析面阵探测器检测的不同距离的光谱柱浓度，并计算得到污染源的成像位置；多个检查塔的数据在检测云主机处进行汇总，检测云主机根据污染源位置相对不同检查塔的距离对浓度最大位置进行定位。所述检查塔包括底座、外壳、支架、检查塔控制器、成像透镜、运动系统控制器、烟雾喷射器、GPS、无线收发器、风向风速传感器、温度传感器、旋转平台、平移轨道、面阵探测器；检查塔控制器连接成像透镜、运动系统控制器、烟雾喷射器、GPS、无线收发器、风向风速传感器、温度传感器；无线收发器连接检测云主机，运动系统控制器连接旋转平台和平移轨道，平移轨道上安装面阵探测器；旋转平台呈圆盘状，旋转平台的顶面中心设置有支架，支架与旋转平台的共轴；支架的顶部设置外壳，外壳呈球状，水平设置有相对设置的第一窗口和第二窗口，第一窗口和第二窗口共轴，且第一窗口的和第二窗口的轴线水平；外壳内部设置第一成像透镜、第二成像透镜、第一面阵探测器、第二面阵探测器和平移轨道；第一成像透镜设置在第一窗口的内部，第一成像透镜和第一窗口共轴；第二成像透镜设置在第二窗口的内部，第二成像透镜和第二窗口共轴；平移轨道设置、第一面阵探测器和第二面阵探测器设置在第一成像透镜和第二成像透镜之间，第一面阵探测器和第二面阵探测器和第一成像透镜及第二成像透镜共轴；第一面阵探测器和第二面阵探测器安装在平移轨道上，平移轨道带动第一面阵探测器和第二面阵探测器水平移动；第一面阵探测器和第二面阵探测器之间的距离是固定的。检查塔的外壳顶部设置有烟雾喷射器，烟雾喷射器包括喷嘴，喷嘴设置在检查塔外壳的顶部中心，喷嘴与检查塔旋转平台共轴，喷射方向竖直向上；底座呈长方体形，旋转平台设置在底座上，底座内部设置有GPS、无线收发器、风向风速传感器、温度传感器。工作时第一面阵探测器和第二面阵探测器在平移轨道上水平移动，环境中的大气透过第一成像透镜和第二成像透镜在第一面阵探测器和第二面阵探测器表面成像；第一面阵探测器收集光谱柱浓度为第一光谱柱浓度数据，格式为(x,y,λ,A)，第二面阵探测器收集光谱柱浓度为第二光谱柱浓度数据，格式为(x,y,λ,A)，并发送给检查塔控制器；在第一面阵探测器和第二面阵探测器发送光谱数据的同时，运动系统控制器收集当前第一面阵探测器的成像距离即第一成像距离L1发送至检查塔控制器，第二面阵探测器的成像距离即第二成像距离L2发送至检查塔控制器；此外运动系统控制器还收集当前旋转平台的旋转角度θ发送至检查塔控制器；所述旋转角度为第一窗口的轴线与正北水平方向的夹角；即检查塔控制器收集的数据格式为(x,y,λ,A,L1,θ)以及(x,y,λ,A,L2,θ+180°),其中x,y为面阵探测器的坐标值，λ为波长，A为光强度。检查塔控制器将收集的数据发送至检测云主机；检测云主机内部存储有第一成像透镜和第二成像透镜针对不同波长的焦距数据，数据格式为(λ,F1)和(λ,F2),其中λ为波长，F1为第一成像透镜的焦距，F2为第二成像透镜的焦距；检测云主机将检查塔控制器上传的数据和其内存储的数据进行合并计算，得到固定波长和固定成像距离下的物距数据，格式为(N,λ,L1,Wn)其中N为检查塔编号，Wn为物距,n=1或2；由于不同波长对应的折射率和焦距不同，因此每一个第一成像距离下的第一光谱柱浓度其对应的成像的大气的物距包括多个物距；其中1/W1+1/L1=1/F1，1/W2+1/L2=1/F2；最终进行汇总，汇总数据格式为(N,x,y,λ,A,θ,W1)和(N,x,y,λ,A,θ,W2)。检查塔控制器收集每旋转1°角度就收集该旋转角度下的多个第一成像距离和第二成像距离下的第一光谱柱浓度以及第二光谱柱浓度；检测云主机内部存储有不同气体的特征波长，所述特征波长为气体的红外吸收特征波长；检测云主机将汇总数据进行计算，筛选出N,λ,θ,Wn相同的数据，其中n=1或2；并将N,λ,θ,Wn相同的数据中的A相加得到A’，得到每一个相同N,λ,θ,Wn下格式为(x,y,A’)的二维图像数据，并计算所有每一个相同N,λ,θ,Wn下x,y对应的A’的方差，并筛选出每一个相同N,θ,Wn对应方差最大的二维图像数据对应的λ，将方差最大的二维图像数据对应的波长和敏感波长相比较，判断是否属于敏感波长，如果属于敏感波长，则获取该λ对应的疑似气体成分；检测云主机筛选出确定为疑似气体成分的N,θ,λ对应方差最大的二维图像数据对应的Wn；由此筛选出疑似气体成分以及其对应的物距。检测云主机收集多个检查塔的数据，并计算每个检查塔对应的疑似气体成分和疑似气体成分的物距；检测云主机根据相同疑似气体成分对应的相邻三个检查塔的物距、物距对应的旋转角度、检查塔的空间坐标计算疑似气体成分的坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能地域空气污染源（11）监测设备，包括检测云主机和多个检查塔（1）；其特征在于检查塔（1）包括旋转平台（2）、面阵探测器（3）和成像透镜（4），旋转平台（2）带动面阵探测器（3）和成像透镜（4）转动，面阵探测器（3）检测不同距离的空气的光谱柱浓度；检查塔（1）将数据发送至检测云主机，检测云主机将每个检查塔（1）上面阵探测器（3）的数据组成多维数据阵列，判断成像位置的气体成分和含量；检测云主机分析面阵探测器（3）检测的不同距离的光谱柱浓度，并计算得到污染源的成像位置；多个检查塔（1）的数据在检测云主机处进行汇总，检测云主机根据浓度最大位置相对不同检查塔（1）的距离对污染源位置进行定位。

【技术特征摘要】
1.一种智能地域空气污染源（11）监测设备，包括检测云主机和多个检查塔（1）；其特征在于检查塔（1）包括旋转平台（2）、面阵探测器（3）和成像透镜（4），旋转平台（2）带动面阵探测器（3）和成像透镜（4）转动，面阵探测器（3）检测不同距离的空气的光谱柱浓度；检查塔（1）将数据发送至检测云主机，检测云主机将每个检查塔（1）上面阵探测器（3）的数据组成多维数据阵列，判断成像位置的气体成分和含量；检测云主机分析面阵探测器（3）检测的不同距离的光谱柱浓度，并计算得到污染源的成像位置；多个检查塔（1）的数据在检测云主机处进行汇总，检测云主机根据浓度最大位置相对不同检查塔（1）的距离对污染源位置进行定位。2.根据权利要求1所述的一种智能地域空气污染源监测设备，其特征在于：所述检查塔（1）包括底座（5）、外壳（6）、支架（7）、检查塔控制器、成像透镜（4）、运动系统控制器、烟雾喷射器（8）、GPS、无线收发器、风向风速传感器、温度传感器、旋转平台（2）、平移轨道（10）、面阵探测器（3）；检查塔控制器连接成像透镜（4）、运动系统控制器、烟雾喷射器（8）、GPS、无线收发器、风向风速传感器、温度传感器；无线收发器连接检测云主机，运动系统控制器连接旋转平台（2）和平移轨道（10），平移轨道（10）上安装面阵探测器（3）；旋转平台（2）呈圆盘状，旋转平台（2）的顶面中心设置有支架（7），支架（7）与旋转平台（2）的共轴；支架（7）的顶部设置外壳（6），外壳（6）呈球状，水平设置有相对设置的第一窗口（91）和第二窗口（92），第一窗口（91）和第二窗口（92）共轴，且第一窗口（91）的和第二窗口（92）的轴线水平；外壳（6）内部设置第一成像透镜（41）、第二成像透镜（42）、第一面阵探测器（31）、第二面阵探测器（32）和平移轨道（10）；第一成像透镜（41）设置在第一窗口（91）的内部，第一成像透镜（41）和第一窗口（91）共轴；第二成像透镜（42）设置在第二窗口（92）的内部，第二成像透镜（42）和第二窗口（92）共轴；平移轨道（10）设置、第一面阵探测器（31）和第二面阵探测器（32）设置在第一成像透镜（41）和第二成像透镜（42）之间，第一面阵探测器（31）和第二面阵探测器（32）和第一成像透镜（41）及第二成像透镜（42）共轴；第一面阵探测器（31）和第二面阵探测器（32）安装在平移轨道（10）上，平移轨道（10）带动第一面阵探测器（31）和第二面阵探测器（32）水平移动；第一面阵探测器（31）和第二面阵探测器（32）之间的距离是固定的。3.根据权利要求2所述的一种智能地域空气污染源监测设备，其特征在于：检查塔（1）的外壳（6）顶部设置有烟雾喷射器（8），烟雾喷射器（8）包括喷嘴，喷嘴设置在检查塔（1）外壳（6）的顶部中心，喷嘴与检查塔（1）旋转平台（2）共轴，喷射方向竖直向上；底座（5）呈长方体形，旋转平台（2）设置在底座（5）上，底座（5）内部设置有GPS、无线收发器、风向风速传感器、温度传感器。4.根据权利要求3所述的一种智能地域空气污染源监测设备，其特征在于：工作时第一面阵探测器（31）和第二面阵探测器（32）在平移轨道（10）上水平移动，环境中的大气透过第一成像透镜（41）和第二成像透镜（42）在第一面阵探测器（31）和第二面阵探测器（32）表面成像；第一面阵探测器（31）收集光谱柱浓度为第一光谱柱浓度数据，格式为(x,y,λ,A)，第二面阵探测器（32）收集光谱柱浓度为第二光谱柱浓度数据，格式为(x,y,λ,A)，并发送给检查塔控制器；在第一面阵探测器（...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐兆民，王玉玲，谢永福，王丹，井燕，唐启师，
申请(专利权)人：钦州学院，
类型：发明
国别省市：广西,45