CN105606719A - 一种空气污染移动检测车 - Google Patents

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唐厚全
李明明
郑琳琳
杨晓钰
吴慧
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Abstract

本发明涉及一种配有旋翼无人机的空气污染移动检测车，无人机与检测车通过无线讯号进行数据交换，并通过检测车对无人机进行检测、导航、采样控制，为企业和执法部门提供了一种使用灵活、低成本的污染检测解决方案。

Description

一种空气污染移动检测车
技术领域
本发明属于污染检测领域，特别是一种用以检测大气污染物的可移动检测实验车领域。
背景技术
目前，我国环境保护问题日趋严重，大气、水源污染问题非常突出，给我国人民的身体健康和财产安全带来了很大的挑战。在石化、化工造纸、火力发电等企业内，存在监管不到位，污染物控制能力、经费、态度不足的问题，从而使得我国大气污染非常严重，在河北省，北京市地区，大气污染是直接影响人民生产、生活的不利气象、环境因素，例如雾霾经常导致学校户外活动停止以及高粉尘排放企业停产。
在一些中小企业，它们缺乏相应的资金、经验和能力去给自己的生产设施搭建配套的污染物监测/检测设备，这些设备的日常维护也是企业的一大负担，例如一般在线检测设备的拆换、维护往往需要与生产设施同时建设，才能达到较好的效果，可见若对这些设备进行安装，维护，拆换将产生较高的费用。因此有必要提供一种成本较为低廉，维护简单且易于使用的检测设备，尤其是针对于需要排放废气的且建设年代较早的生产设施。
另外，作为另一个方面，许多企业存在偷排污染物以躲避执法部门监督的情形，例如趁夜晚开工，向大气中排放废气肥料，这给环境带来严重后果且给执法部门取证带来较大难度。
发明内容
本发明通过以下技术手段，解决上述问题：
本发明提供一种用于检测大气污染物的可移动检测车，尤其用于排放废气的废气口逸出废气的检测，该检测车包括如下特征：由皮卡、中小型厢式货车、三厢或两厢民用汽车改装的主体部分，汽车动力为汽油机或柴油机或电动机或者油电混合动力***，检测车内含有无线数据传输***(1)，无线数据接收***(2)，数据储存***(3)，操作控制台(4)，大气气象条件探测器(5)，气相色谱仪(6)，旋翼无人机(7)，所述操作控制台具有旋翼无人机操控***，激光信号接收器(8)。
所述大气气象条件探测器记录收集气温、风速、温度、风向气象信息。
所述旋翼无人机(7)含有电池、小型全球定位***、污染物气体传感器、无线信号接收器、无线信号发生器、存储器、气体采集器、摄像头、高度计、激光发射器，所述气体采集器由N个密封的负压力容器组成，所述容器密封处由水平于容器开口平面的橡胶盖密封，通过电机使橡胶盖水平方向移动，上述采集器在需要采集时与大气连通吸入样品气体，该样品随无人机回收而收回，可用车载气相色谱对样品气体进行精细分析得出结果。
上述N个负压力容器，N为1-20的整数，且一个检测车上配有1-8个旋翼无人机发射/回收平台。
上述容器密封处由水平于容器开口平面的橡胶盖密封，通过电机使橡胶盖水平方向移动，橡胶材料优选惰性材料，例如聚四氟乙烯。
上述污染物气体传感器分为：氮氧化物、一氧化碳、硫化氢、甲烷、氨气、光气、二氧化硫传感器，事实上可根据需要而选装市售传感器。
上述旋翼无人机中还含有集成控制***，该***按照来自于检测车的指令控制无人机以及无人机上设备，所述旋翼无人机上各种设备安装没有特殊限定以不影响各组分的功能为限。
上述旋翼无人机的摄像头可通过红外、可见光、紫外光成像。
上述检测车还含有应急电源、发电机以及气相色谱联用的质谱仪和压缩气体罐。
本发明的检测车工作时步骤如下，将车辆开至需要检测的工厂场地，将若干旋翼无人机发射至空中，尤其是烟囱边缘处，车上工作人员使用操作控制台(4)控制无人机达到希望检测的位置，可通过无人机的摄像头传回的实时图像导航，以及避开管线等可能的障碍，如果可见度较差(如夜晚)则可通过红外光成像或紫外光成像的图像导航。到达指定位置后，通过操作控制台(4)激活无人机上的传感器对一些特定污染物进行测量，并通过无人机上的无线信号发射器和存储器将传感器的读数储存并且发送回移动检测车，工作人员认为需要对废气进行进一步分析，则可通过操作控制台(4)激活一个样品采集器，将该特定位置的气体样本吸入到容器中带回进一步分析，收集样品时，高度计和无人机上的定位***记下该采集点的地理坐标位置信息至储存器中，并通过无线数据接收***(2)发回到检测车上。无人机与检测车的通信通过无线数据传输***(1)和无线数据接收***(2)进行。
样品被无人机带回后，工作人员可将其注入到气相色谱中进行分析，现场就可得到结果。
无人机上的激光发射器可以直接照射排污出口，例如烟囱口附近的外层，其反射光可以被检测车接收(激光信号接收器8)，定位，用来证明证据获得的地点和位置。
可见，本发明所设计的移动检测车具有以下优势：
通过操作人员在车内操作无人机对排污处进行检测，对于老旧的厂房烟囱具有很好的效果，在这些较为老旧的设备上再加装检测设备的成本很高、维护也较为吃力，而使用这种无线操作的无人机和配套的移动检测车可以轻松的解决这一问题，并且这一移动检测车可以反复使用，一次投资所得的***可用于不同的多个场地，极为灵活，这套***非常适合企业自身、环保部门以及第三方对企业排污状况进行检测。
由于旋翼无人机和监测车通过摄像头、无线通信***进行遥感控制，既能够使采样点高度受控又能够避开复杂环境带来的危险，另外，无人机上的摄像头创新性的使用了红外、紫外成像***，这可以让执法部门即便是在夜晚也可以对一些偷排污染物的企业进行调查取证，实时的数据捕捉、存储***可以让证据获得和保留非常容易。
本发明另一个优点是移动检测车配套的无人机上还可以设有气体样品搜集器，这使得无人机不仅可从传感器获得实时污染物数据，还直接保留了污染物的样品证据，并且通过检测车上的气相色谱可以获得质量更好的数据，对于企业而言，这种***不仅可以告诉企业其排放***哪里可能存在漏洞，还可以通过更精确的气相色谱获得其他可能存在的污染物以及浓度信息，使企业能够更直观的获得相应信息，从而进行改进。
可见本发明的移动检车是一种多功能，用途广，成本低的大气污染检测设备。
附图说明
图1是一个示意图，无线数据传输***(1)，无线数据接收***(2)，数据储存***(3)，操作控制台(4)，大气气象条件探测器(5)，气相色谱仪(6)，旋翼无人机(7)(所述操作控制台具有旋翼无人机操控***)，激光信号接收器(8)，这些组件均安装在车上，安装方式没有特别限定，以不影响车辆、仪器正常功能为限。
具体实施方式
一家热力电站使用煤作为主要燃料，使用本发明所用的检测车对其进行检测，通过操作人员在检测车上对无人机控制(使用1个无人机为例)，在距离地面73m处由二氧化硫传感器传回的数据显示二氧化硫的浓度为0.8毫克/立方米，劣于三级标准，使用操作控制台(4)控制无人机在同一点采样(一小时内取样20次，3分钟一次)，在气相色谱中得到二氧化硫含量0.62毫克/立方米(20次结果的平均值)，属于二级、三级标准之间，二氧化氮含量则在0.39毫克/立方米，劣于三级标准。可见由于气体流动性较强，而国家规定的平均值以一段时间内的平均为准，因此非常有必要将普通气体传感器与气相色谱的数据综合考虑和使用，得到更为客观准确的答案。

Claims (9)

1.一种用于检测大气污染物的可移动检测车，包括：由皮卡、或中小型厢式货车、或三厢或两厢民用汽车改装的主体部分，汽车动力为汽油机或柴油机或电动机或者油电混合动力***，检测车内含有无线数据传输***(1)，无线数据接收***(2)，数据储存***(3)，操作控制台(4)，大气气象条件探测器(5)，气相色谱仪(6)，旋翼无人机(7)，所述操作控制台具有旋翼无人机操控***，激光信号接收器(8)，所述旋翼无人机(7)含有电池、全球定位***(GPS)、污染物气体传感器、无线信号接收器、无线信号发生器、存储器、气体采集器、摄像头、高度计、激光发射器，所述气体采集器由N个密封的负压力容器组成，所述容器密封处由水平于容器开口平面的橡胶盖密封，通过电机使橡胶盖水平方向移动，旋翼无人机(7)的摄像头与检测车操作控制台(4)通过无线信号连接。
2.权利要求1所述的检测车，所述大气气象条件探测器记录收集气温、风速、温度、风向气象信息。
3.权利要求1所述的检测车，所述N个负压力容器，N为1-20的整数，且一个检测车上配有1-8个旋翼无人机发射/回收平台。
4.权利要求1所述的检测车，所述橡胶盖材料为聚四氟乙烯。
5.权利要求1所述的检测车，所述污染物气体传感器包括：氮氧化物、一氧化碳、硫化氢、甲烷、氨气、光气、二氧化硫传感器。
6.权利要求1所述的检测车，所述旋翼无人机中还含有集成控制***，该***按照来自于检测车的指令控制无人机及无人机上设备。
7.权利要求1所述的检测车，所述旋翼无人机的摄像头通过红外、可见光、紫外光分别成像。
8.权利要求1所述的检测车，所述检测车还含有应急电源、发电机以及气相色谱联用的质谱仪和压缩气体罐。
9.使用权利要求1-8任一项所述检测车的方法。
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