一种基于颗粒物雷达的污染监测定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于颗粒物雷达的污染监测定位方法，涉及大气污染监测技术领域，本发明专利技术采用计算机算法处理，计算出污染程度高的距离点，可以实时获取污染程度高的区间和区域加以跟踪处理；从而能够对扫描区域进行实时有效的污染监测定位，寻找出污染区域，并定位污染中心的位置；且在扫描过程中实时分析并记录当前扫描方位上的污染情况，提升监测效率和可追溯性。本发明专利技术通过远程网络联动使用摄像机及无人机的方式，实现了对污染区域的高度自动化监测，相较传统的人工监测手段，本发明专利技术的监测更为立体化和业务化。更为立体化和业务化。更为立体化和业务化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于颗粒物雷达的污染监测定位方法


[0001]本专利技术涉及大气污染监测
，尤其是一种基于颗粒物雷达的污染监测定位方法。

技术介绍

[0002]颗粒物激光雷达是探测大气的一种有效手段，被广泛应用于大气气溶胶、大气气象参数以及云的研究等等。颗粒物激光雷达采用Mie散射原理探测激光路径上颗粒物的浓度分布和形状特征。在颗粒物激光雷达扫描监测时，设置雷达工作的方位角和俯仰角，使位于某固定点的雷达对建筑工地、生活服务区、工业园区等区域，进行实时在线的扫描监测，描绘污染物的径向分布规律和空间分布规律。
[0003]目前在使用颗粒物激光雷达的过程中，需要运维工作人员实时对雷达的运行状况和探测数据进行监测，实时对污染进行分析定位，需要运维人员拥有一定的专业技术水平，另外，部分污染具备着时效性，如燃烧桔梗、燃放烟花等，若过一段时间后再进行污染的分析定位，将很难获得真实的污染信息。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于颗粒物雷达的污染监测定位方法，能够对雷达扫描区域进行实时有效的污染监测定位，寻找出污染区域，并定位污染中心的位置；且在扫描过程中实时分析并记录当前扫描方位上的污染情况，提升监测效率和可追溯性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：一种基于颗粒物雷达的污染监测定位方法，包括以下步骤：S1，颗粒物雷达的俯仰角固定，沿当前方位进行扫描，获得当前方位上不同距离点处的颗粒物浓度数据；S2，根据当前方位上各个距离点处的颗粒物浓度数据，判断当前方位上各个距离点处的污染程度，若某距离点处的颗粒物浓度大于等于设定阈值，则该距离点处的污染程度高；若某距离点处的颗粒物浓度小于设定阈值，则该距离点处的污染程度低；S3，根据当前方位上各个距离点处的污染程度，搜索当前方位上的污染区间；所述污染区间是由a个或a个以上且连续的污染程度高的距离点所构成的区间；S4，若当前方位上存在污染区间，则控制摄像机按照颗粒物雷达的俯仰角且朝当前方位进行拍照，得到当前方位的污染图像；S5，颗粒物雷达按照步进角度依次向各个方位进行扫描，获得各个方位上不同距离点处的颗粒物浓度数据，按照步骤S2
‑
S4的方式，依次判断各个方位上各个距离点处的污染程度，以及搜索各个方位上的污染区间并得到各个方位的污染图像；S6，根据各个方位上各个距离点处的污染程度，构建矩阵A；矩阵的行i表示方位序号，即第i个方位；矩阵的列j表示距离点序号，即第j个距离点；矩阵中第i行第j列元素Aij
的元素值表示第i个方位上第j个距离点处的污染程度，元素值为1表示污染程度高，元素值为0表示污染程度低；S7，寻找矩阵中的连通域即污染区域，以及寻找连通域的中心位置；所述连通域是由b个以上且彼此相邻的元素值均为1的元素所构成的区域；S8，根据连通域的中心位置所对应的方位序号和距离点序号，得到污染中心的位置；S9，调度无人机前往污染中心的位置处，对污染中心进行拍照，得到污染中心图像。
[0006]优选的，步骤S4中，所述摄像机与颗粒物雷达固定在同一位置，俯仰角相同，且同步转动。
[0007]优选的，颗粒物浓度数据包括PM2.5的浓度值和PM10的浓度值；步骤S2中，若某距离点处的PM2.5的浓度值大于等于设定的第一阈值，或PM10的浓度值大于等于设定的第二阈值，则该距离点处的污染程度高；否则，该距离点处的污染程度低。
[0008]优选的，步骤S8中，污染中心的位置包括纬度Lat1和经度Lng1，其中，Lat1=Lat0+D
×
cos(π
×
angle/180)/rd；Lng1=Lng0+D
×
[sin(π
×
angle/180)/(r
×
π
×
cos(π
×
Lat0/180)/180)]；其中，Lat1为污染中心的纬度；Lat0为颗粒物雷达的纬度，rd为一个经度所对应的实际地理距离；lng1为污染物中心的经度；lng0为颗粒物雷达的纬度；r为地球半径；D为中心位置的距离点序号n所对应的距离值，D=n
×
f，f为颗粒物雷达探测的距离分辨率，n为中心位置的距离点序号；angle为中心位置的方位序号m所对应的角度值，m为中心位置的方位序号。
[0009]优选的，步骤S3中，污染区间的搜索方式具体如下所示：S31，初始化区间计次变量C=0，区间起始索引变量L=1，污染区间统计队列Sn；其中，索引为距离点，索引值为距离点序号；S32，从区间起始索引变量L开始，依序对各个索引即各个距离点进行判断，若当前距离点即当前索引的污染程度低，则跳转步骤S33；若当前距离点即当前索引的污染程度高，则将区间计次变量C的值更新为当前索引值与区间起始索引变量L的差值加1，然后对下一个索引即下一个距离点进行判断，直至判断到污染程度低的索引，跳转步骤S33；S33，判断区间计次变量C的值，若C≥a，则认为当前距离点为当前污染区间的结束位置，先添加当前距离点和区间计次变量C的信息至污染区间统计队列Sn中，即当前污染区间由当前距离点的前C个距离点构成；然后将区间计次变量C更新为0，将区间起始索引变量L更新为下一索引，返回步骤S32，进行下一次的区间搜索；若C<a，则认为当前不构成污染区间，则将当前区间计次变量C的值更新为0，将区间起始索引变量L更新为下一索引，返回步骤S32，进行下一次的区间搜索；S34，直至判断完最后一个距离点，根据污染区间统计队列Sn，得到当前方位上的所有污染区间。
[0010]优选的，每个方位上均获取3000个距离点处的颗粒物浓度数据，a=4。
[0011]优选的，步骤S6中，将颗粒物雷达1分钟内所扫描的区域作为一次污染物监测定位区域，即每累计得到雷达扫描1分钟所获取的z个方位的颗粒物浓度数据后，就构建一个矩阵，寻找污染区域，并定位污染中心的位置。
[0012]优选的，通过网络联动操控摄像机、颗粒物雷达以及无人机。
[0013]本专利技术的优点在于：（1）本专利技术能够对扫描区域进行实时有效的污染监测定位，寻找出污染区域，并定位污染中心的位置；且在扫描过程中实时分析并记录当前扫描方位上的污染情况，提升监测效率和可追溯性。
[0014]（2）本专利技术采用计算机算法处理，计算出污染程度高的距离点，可以实时获取污染程度高的区间和区域加以跟踪处理。
[0015]（3）本专利技术通过远程网络联动使用摄像机及无人机的方式，实现了对污染区域的高度自动化监测，相较传统的人工监测手段，本专利技术的监测更为立体化和业务化。
[0016]（4）本专利技术提出一种基于雷达的污染监测定位方法，可以在雷达监测过程中进行广泛使用，用于对各种污染高发区域进行实时在线的扫描监测，获取高时效的污染预警信息。
附图说明
[0017]图1为一种基于颗粒物雷达的污染监测定位方法的流程图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于颗粒物雷达的污染监测定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，颗粒物雷达的俯仰角固定，沿当前方位进行扫描，获得当前方位上不同距离点处的颗粒物浓度数据；S2，根据当前方位上各个距离点处的颗粒物浓度数据，判断当前方位上各个距离点处的污染程度，若某距离点处的颗粒物浓度大于等于设定阈值，则该距离点处的污染程度高；若某距离点处的颗粒物浓度小于设定阈值，则该距离点处的污染程度低；S3，根据当前方位上各个距离点处的污染程度，搜索当前方位上的污染区间；所述污染区间是由a个或a个以上且连续的污染程度高的距离点所构成的区间；S4，若当前方位上存在污染区间，则控制摄像机按照颗粒物雷达的俯仰角且朝当前方位进行拍照，得到当前方位的污染图像；S5，颗粒物雷达按照步进角度依次向各个方位进行扫描，获得各个方位上不同距离点处的颗粒物浓度数据，按照步骤S2
‑
S4的方式，依次判断各个方位上各个距离点处的污染程度，以及搜索各个方位上的污染区间并得到各个方位的污染图像；S6，根据各个方位上各个距离点处的污染程度，构建矩阵A；矩阵的行i表示方位序号，即第i个方位；矩阵的列j表示距离点序号，即第j个距离点；矩阵中第i行第j列元素Aij的元素值表示第i个方位上第j个距离点处的污染程度，元素值为1表示污染程度高，元素值为0表示污染程度低；S7，寻找矩阵中的连通域即污染区域，以及寻找连通域的中心位置；所述连通域是由b个以上且彼此相邻的元素值均为1的元素所构成的区域；S8，根据连通域的中心位置所对应的方位序号和距离点序号，得到污染中心的位置；S9，调度无人机前往污染中心的位置处，对污染中心进行拍照，得到污染中心图像。2.根据权利要求1所述的一种基于颗粒物雷达的污染监测定位方法，其特征在于，步骤S4中，所述摄像机与颗粒物雷达固定在同一位置，俯仰角相同，且同步转动。3.根据权利要求1所述的一种基于颗粒物雷达的污染监测定位方法，其特征在于，颗粒物浓度数据包括PM2.5的浓度值和PM10的浓度值；步骤S2中，若某距离点处的PM2.5的浓度值大于等于设定的第一阈值，或PM10的浓度值大于等于设定的第二阈值，则该距离点处的污染程度高；否则，该距离点处的污染程度低。4.根据权利要求1所述的一种基于颗粒物雷达的污染监测定位方法，其特征在于，步骤S8中，污染中心的位置包括纬度Lat1和经度Lng1，其中，Lat1=Lat0+D
×
cos(π
×
angle/180)/rd；Lng1=Lng0+D
×
[sin(π
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹开法，李豪，徐锦坤，蒋建平，朱文，李锋，沈天翔，
申请(专利权)人：安徽科创中光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：