CN107941988A - 一种检测气体污染源的无人机设备及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测气体污染源的无人机设备，包括：地面监测模块，用于实时获取监测点的气体污染浓度、位置、风向风速及预警；地面控制模块，用于确定无人机模块的初始飞行参数和接收无人机模块的实时监测数据；无人机模块，用于自适应地控制飞行路径在待测的污染区域进行检测，对污染源进行定位及数据收集；无线传输***，用于实现地面监测模块、地面控制模块和无人机模块之间的数据传输。本发明能及时发现污染气体的扩散，并根据气体扩散的高斯烟羽模型理论，对污染源的方向进行初判，然后通过精确定位准确锁定污染源；通过航拍装置能够查看气体污染源排放的位置的具体情况，形成一个完整的智能监测过程，便于相关工作人员及时发现污染源。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人机环境检测技术，具体是检测气体污染源的无人机设备及其方法。
背景技术
随着工业化的快速发展，经济快速增长的同时，也产生了越来越严重的大气污染问题。部分企业为了逃避环保监督，采取隐蔽的排污行为，经常偷排各种大气污染物，再加上空间和地形条件的制约，采用传统的走访方式，执法人员难以发现污染物排放的源头，以致于无法对违法排污企业进行监管。
为了克服上述的地形和空间制约的问题，中国专利文献中公开号为CN106896145A公开了一种有毒有害气体无人机检测***和方法。主要原理是在检测区域对无人机的航线进行规划，设置无人机上的气体检测模块对规划区域的多个高度区域进行检测，再由地面中心接收数据，通过显示气体的浓度分布情况，进而对污染源进行定位。采用上述的有毒有害气体无人机检测***和方法，可以快速检测有毒有害气体的种类和浓度，可以对污染现场人力无法到达的区域进行有毒有害气体检测和污染源定位。但该技术缺乏对大气污染物浓度的计算方法；无人机航线需要预先规划,准备工作过于复杂，在规划航线时，无人机飞行覆盖的范围容易偏离污染源，导致数据的采集过程不够科学合理；此外，该技术还缺少大气污染物的实时监测预警***，不能及时发现污染气体的泄露与排放。
基于此，本文提出一种检测气体污染源的无人机设备及方法，在地面监控中心发现特定区域有污染气体时，无人机可以智慧起飞，根据浓度变化规律，寻找到污染源，并向地面中心发出信号。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种检测气体污染源的无人机设备及方法，其目的在于克服现有技术不足，提出一种更加完善的无人机监测设备和更加高效的监测方法。其主要是通过无人机对扩散到大气中的污染物进行浓度的检测，根据气体扩散规律追踪气体污染源。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种检测气体污染源的无人机设备，包括：
地面监测模块，用于实时获取监测点的气体污染浓度、位置及风向风速并发送到地面控制模块，当监测点发生气体污染物超标时向地面控制模块发出预警信号；
地面控制模块，用于根据地面监测模块采集的数据计算大气污染物流动的方向确定无人机模块的初始飞行参数，以及，接收无人机模块的实时监测数据；
无人机模块，用于根据所述地面监测模块提供的初始飞行参数以及飞行过程中实时检测的八个方向气体污染物浓度数据自适应地控制飞行路径在待测的污染区域进行检测，对污染源进行定位及数据收集；
无线传输***，用于实现地面监测模块、地面控制模块和无人机模块之间的数据传输。
进一步地，所述的地面监测模块包括：
风速传感器，用于实时获取监测点的风速和风向；
GPS定位装置，用于实时获取监测点的位置信息；
浓度监测仪，用于实时获取监测点的气体污染浓度，并在气体污染超标时发送警报信号。
进一步地，所述的地面控制模块包括：
计算机服务器，作为数值和逻辑计算的主平台，用于各模块间的通信，程序运行，数据存储；
监测终端，用于接收并显示无人机模块实时记录的监测数据；
数据处理***，用于根据所述地面监测模块采集的数据计算气体污染物流动的方向，确定无人机模块的初始飞行参数。
进一步地，所述无人机模块包括：
无人机，
航拍装置，安装在无人机上，用于实时记录无人机的飞行路径，并通过无线传输***将拍摄的视频、照片传回地面控制模块；
机载微处理器，与无人机电路连接，用于根据地面监测模块提供的初始飞行方向以及飞行过程中浓度检测仪实时检测的八个方向的气体污染物浓度数据自适应地控制无人机的飞行路径；
雷达探测装置，与机载微处理器电路连接，用于对无人机的前进方向进行扫描，遇到障碍物时，机载微处理器处理雷达探测到的信息，控制无人机绕过障碍物继续飞行；
八个气体浓度检测仪，以无人机的中心为圆心安装在所述的无人机的八个方向上且与机载微处理器电路连接，八个气体浓度检测仪在同一水平面上与相邻的浓度检测仪均成45°角，用于实时获取所述无人机飞行过程中八个方向的气体污染物浓度数据；
GPS定位仪，用于对无人机当前所在位置进行定位，并将定位数据发送至地面控制模块获取污染源的精确位置。
进一步地，所述的无线传输***采用GPRS、3G、4G、WIFI或ZigBee。
一种基于所述无人机设备的检测气体污染源的监测方法，包括步骤：
(1)对所选的监控点的空气质量进行实时的监测，当检测点的空气中污染物的浓度超标时，获取发生污染物超标的监测点的位置、风向风速数据并发送到地面控制模块；
(2)根据地面监测模块采集的数据计算的大气污染物流动的方向确定无人机模块的初始飞行参数；
(3)无人机模块按照所述初始飞行参数以及飞行过程中实时检测的八个方向气体污染物浓度数据自适应地控制飞行路径抵达待测的污染区域进行检测，对污染源进行精确定位及数据收集并发送至地面控制模块。
进一步地，所述的步骤(1)具体包括：
(11)在待测区域选择若干个监控点，对所选的监控点的空气质量进行实时的监测，当检测点的气体污染物的浓度超标时，监测点的浓度传感器向地面控制模块发出预警信号；
(12)获取发生气体污染物超标的监测点的位置、风向风速数据，并将发生污染的位置及风向风速发送到地面控制模块。
进一步地，所述的步骤(2)具体包括：
(21)地面控制模块接收气体污染物超标的预警信号，根据地面监控模块发送的监测点的风向风速数据，确定大气污染物流动的方向；
(22)由气体扩散模型确定气体污染物的浓度分布情况，所述的气体扩散模型为气体扩散的高斯烟羽模型，该模型适用于连续泄漏的气体，连续点源扩散的高斯烟羽模型的公式为:
其中X(x,y,z,H)为下风向x米，横向y米，地面上方z米的扩散气体浓度，单位为kg/m3，其泄露源的有效高度为H，单位为m；Q为源强，单位kg/m；u为平均风速，单位为m/s；σy为水平扩散参数，单位为m，σz为垂直扩散参数，单位为m；y为横向距离，单位为m，z为垂直方向的距离，单位为m；
(23)令上式中z＝0，可得到地面气体浓度的计算公式:
同理，若令z为一固定数值，可得到同一平面上的气体浓度高斯烟羽模型；根据高斯烟羽模型的一般经验规律，把排放的污染气体扩散图形看为椭圆，扩散物质最大浓度点出现在距源点一定距离的下风向某位置；
(24)基于高斯烟羽扩散模型的大气污染物扩散的基本方式，可根据大气污染物的流动方向确定无人机的飞行方向。
进一步地，所述的步骤(24)还包括：由污染气体的高斯烟羽模型，无人机在椭圆面上随机的检测出三个点的平均浓度，通过最小二乘法进行拟合，可判断污染源扩散的范围，由此锁定无人机的飞行范围，可以提高无人机飞行的效率。
进一步地，所述的步骤(3)具体包括：
(31)所述的无人机到达指定位置后，在距离地面高度不低于100米的固定高度对气体污染物的浓度进行检测，所述无人机上携带八个方向的气体浓度检测仪；
(32)所述的无人机按照地面控制模块提供的初始飞行方向移动，所述初始飞行方向为污染气体传来的方向，同时通过所述的八个方向的气体浓度检测仪对各方向的气体污染物浓度进行实时检测；
(33)所述的八个方向的气体浓度检测仪检测到的气体污染物浓度的大小自适应地调整无人机继续飞行的方向，所述无人机继续飞行的方向为八个方向的气体浓度检测仪中检测到的气体污染物浓度最大时的浓度检测仪所指方向；
(34)若所述的浓度检测仪检测到无人机脱离污染气体扩散的范围时，机载微处理器修正无人机的飞行方向，使无人机保持在气体污染物的高斯烟羽模型中，并逐渐飞向气体污染源所在位置；
(35)无人机模块通过无线传输***将检测到的气体污染物浓度数据同步传输给地面控制模块，地面控制模块将收集到的气体污染物浓度数据与污染指标进行实时对比，当无人机飞到一定距离后，若检测到气体污染物浓度达到最高浓度时，地面控制模块发出预警信号，无人机对污染发生区域进行锁定，通过航拍，把污染源的位置图像发送给地面控制模块；所述的GPS定位仪对无人机当前所在位置进行定位，并将定位数据发送至地面控制模块，地面控制模块获取污染源的精确位置。
相比现有技术，本发明使用无人机对气体污染物浓度进行多方位的实时检测，根据气体扩散的高斯烟羽模型理论，对污染源的方向进行初判，实现连续自主的确定飞行方向，并通过无线传输***实现气体检测浓度的快速采集，不仅解决了地形限制的问题，还可以实时的监测区域内的大气污染情况，并实现快速精准确定污染源的位置；从发现到追踪形成一个完整的智能监测过程，便于相关工作人员及时发现污染源，并对偷排污染气体的相关企业依法进行处理。
附图说明
图1为本发明的检测气体污染源的无人机设备的原理图框。
图2为无人机与气体浓度检测仪的连接方式。
图3为空间坐标下的高斯烟羽模型。
图4为污染气体扩散的高斯烟羽模型。
图5为无人机在污染气体扩散的高斯烟羽平面中的飞行轨迹。
具体实施方式
现结合附图对本发明实施例中的技术方案做进一步详细的说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，一种检测气体污染源的无人机设备，包括：
地面监测模块，用于实时获取监测点的气体污染浓度、位置及风向风速并发送到地面控制模块，当监测点发生气体污染物超标时向地面控制模块发出预警信号；
地面控制模块，用于根据地面监测模块采集的数据计算大气污染物流动的方向确定无人机模块的初始飞行方向，以及，接收无人机模块的实时监测数据；
无人机模块，用于根据所述地面监测模块提供的初始飞行方向以及飞行过程中实时检测的八个方向气体污染物浓度数据自适应地控制飞行路径在待测的污染区域进行检测，对污染源进行定位及数据收集；
无线传输***，用于实现地面监测模块、地面控制模块和无人机模块之间的数据传输。上述的无线传输***可以采用公网无线传输，如GPRS、3G、4G、WIFI等网络连接方式，或使用专网无线传输，如WIFI或ZigBee等通讯方式。常利用CDMA，GPRS公众移动网络传输图像。
具体而言，所述的地面监测模块包括：
风速传感器，用于实时获取监测点的风速和风向；
GPS定位装置，用于实时获取监测点的位置信息；
气体浓度监测仪，用于实时获取监测点的气体污染浓度，并在气体污染超标时发送警报信号。
具体而言，所述的地面控制模块包括：
计算机服务器，作为数值和逻辑计算的主平台，用于各模块间的通信，程序运行，数据存储；
监测终端，用于接收并显示无人机模块实时记录的监测数据；
数据处理***，用于根据所述地面监测模块采集的数据计算气体污染物流动的方向，确定无人机模块的初始飞行方向和飞行高度。
如图2所示，所述无人机模块包括：
无人机，可采用常见的无人直升机、多旋翼(多轴)无人机等；
航拍装置，安装在无人机上，用于实时记录无人机的飞行路径，并通过无线传输***将拍摄的视频、照片传回地面控制模块的监测终端，便于地面工作人员了解无人机的飞行情况和污染区域的地理环境，获取污染源的准确位置；
机载微处理器，与无人机电路连接，用于根据地面监测模块提供的初始飞行方向以及飞行过程中浓度检测仪实时检测的八个方向的气体污染物浓度数据自适应地控制无人机的飞行路径；
雷达探测装置，与机载微处理器电路连接，无人机飞行过程中，用于对无人机的前进方向进行扫描，遇到障碍物时，机载微处理器处理雷达探测到的信息，控制无人机绕过障碍物继续飞行；
八个气体浓度检测仪，以无人机的中心为圆心安装在所述的无人机的八个方向上且与机载微处理器的环向传感单元连接，对无人机起导向作用，八个浓度检测仪在同一水平面上与相邻的浓度检测仪均成45°角，用于实时获取所述无人机飞行过程中八个方向的气体污染物浓度数据，在检测的过程中，由无线传输***将浓度数据发送至地面监控模块。
其中，气体浓度检测仪为高灵敏度的复合式气体浓度检测仪，在一台无人机上配备所需的八个气体检测传感器，其主要特点为体积小、重量轻、响应快、同时多气体浓度显示。所检测的大气中的污染物包括但不限于以下颗粒物和污染气体，如PM2.5、硫化氢、二氧化硫、氨气、氯气等多种污染物。
GPS定位仪，与无人机连接，用于在无人机飞行过程中，对无人机当前所在位置进行定位，并将定位数据发送至地面控制模块获取污染源的精确位置。
本实施例的地面监测模块与地面控制模块连接，将污染超标的信号发送到地面控制模块，然后地面控制模块接收发生污染的位置信息和当地的风向风速，再将数据传给无人机模块，设置无人机的起飞位置和起飞高度等飞行参数。
一种基于所述无人机设备的检测气体污染源的监测方法，包括步骤：
(1)对所选的监控点的空气质量进行实时的监测，当检测点的空气中污染物的浓度超标时，获取发生污染物超标的监测点的位置、风向风速数据并发送到地面控制模块；
(2)根据地面监测模块采集的数据计算的大气污染物流动的方向确定无人机模块的初始飞行参数；
(3)无人机模块按照所述初始飞行参数以及飞行过程中实时检测的八个方向气体污染物浓度数据自适应地控制飞行路径抵达待测的污染区域进行检测，对污染源进行精确定位及数据收集并发送至地面控制模块。
具体而言，所述的步骤(1)具体包括：
(11)在待测区域选择若干个监控点，对所选的监控点的空气质量进行实时的监测，当检测点的气体污染物的浓度超标时，监测点的浓度传感器向地面控制模块发出预警信号；
(12)获取发生气体污染物超标的监测点的位置、风向风速数据，并将发生污染的位置及风向风速发送到地面控制模块。
具体而言，所述的步骤(2)具体包括：
(21)地面控制模块接收气体污染物超标的预警信号，根据地面监控模块发送的监测点的风向风速数据，确定大气污染物流动的方向；
(22)由气体扩散模型确定气体污染物的浓度分布情况，所述的气体扩散模型为气体扩散的高斯烟羽模型，该模型适用于连续泄漏的气体，要求气体在扩散过程中，风速均匀稳定。污染气体排放时，可将污染源看做为一个连续点源，它的排放类型为连续的气体泄漏，因此，可以采用高斯烟羽模型(见图3)来分析此类问题，连续点源扩散的高斯烟羽模型的公式为:
其中X(x,y,z,H)为下风向x米，横向y米，地面上方z米的扩散气体浓度，单位为kg/m3，其泄露源的有效高度为H，单位为m；Q为源强，单位kg/m；u为平均风速，单位为m/s；σy为水平扩散参数，单位为m，σz为垂直扩散参数，单位为m；y为横向距离，单位为m，z为垂直方向的距离，单位为m；
(23)令上式中z＝0，可得到地面气体浓度的计算公式:
同理，若令z为一固定数值，可得到同一平面上的气体浓度高斯烟羽模型；根据高斯烟羽模型的一般经验规律，把排放的污染气体扩散图形看为椭圆(如图4)，扩散物质最大浓度点出现在距源点一定距离的下风向某位置；
(24)基于高斯烟羽扩散模型的大气污染物扩散的基本方式，可根据大气污染物的流动方向确定无人机的飞行方向。
进一步地，所述的步骤(24)还包括：由污染气体的高斯烟羽模型，无人机在椭圆面上随机的检测出三个点的平均浓度，通过最小二乘法进行拟合，可判断污染源扩散的范围，由此锁定无人机的飞行范围，可以提高无人机飞行的效率。
具体而言，所述的步骤(3)具体包括：
(31)所述的无人机到达指定位置后，在距离地面高度不低于100米的固定高度对气体污染物的浓度进行检测，所述无人机上携带八个方向的气体浓度检测仪；
(32)所述的无人机按照地面控制模块提供的初始飞行方向移动，所述初始飞行方向为污染气体传来的方向，同时通过所述的八个方向的气体浓度检测仪对各方向的气体污染物浓度进行实时检测；
(33)所述的八个方向的气体浓度检测仪检测到的气体污染物浓度的大小自适应地调整无人机继续飞行的方向，所述无人机继续飞行的方向为八个方向的气体浓度检测仪中检测到的气体污染物浓度最大时的浓度检测仪所指方向；其中，气体浓度检测仪与机载微处理器连接，八个气体浓度检测仪同时将检测到的浓度信息发送给机载微处理器，由机载微处理器控制无人机继续飞行；
(34)若所述的浓度检测仪检测到无人机脱离污染气体扩散的范围时，机载微处理器修正无人机的飞行方向，使无人机保持在气体污染物的高斯烟羽模型中，并逐渐飞向气体污染源所在位置(见图5)；
(35)无人机模块通过GPRS网络将检测到的气体污染物浓度数据同步传输给地面控制模块，地面控制模块将收集到的气体污染物浓度数据与污染指标进行实时对比，当无人机飞到一定距离后，若检测到气体污染物浓度达到最高浓度时，地面控制模块发出预警信号，无人机对污染发生区域进行锁定，通过航拍，把污染源的位置图像发送给地面控制模块；所述的GPS定位仪对无人机当前所在位置进行定位，并将定位数据发送至地面控制模块，地面控制模块获取污染源的精确位置。
以上所述仅为本发明的一般实施例，并不用以限制本发明，相关工作人员在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改的，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种检测气体污染源的无人机设备，其特征在于，包括：
地面监测模块，用于实时获取监测点的气体污染浓度、位置及风向风速并发送到地面控制模块，当监测点发生气体污染物超标时向地面控制模块发出预警信号；
地面控制模块，用于根据地面监测模块采集的数据计算大气污染物流动的方向确定无人机模块的初始飞行参数，以及，接收无人机模块的实时监测数据；
无人机模块，用于根据所述地面监测模块提供的初始飞行参数以及飞行过程中实时检测的八个方向气体污染物浓度数据自适应地控制飞行路径在待测的污染区域进行检测，对污染源进行定位及数据收集；
无线传输***，用于实现地面监测模块、地面控制模块和无人机模块之间的数据传输。
2.根据权利要求1所述的检测气体污染源的无人机设备，其特征在于，所述的地面监测模块包括：
风速传感器，用于实时获取监测点的风速和风向；
GPS定位装置，用于实时获取监测点的位置信息；
气体浓度监测仪，用于实时获取监测点的气体污染浓度，并在气体污染超标时发送警报信号。
3.根据权利要求1所述的检测气体污染源的无人机设备，其特征在于，所述的地面控制模块包括：
计算机服务器，作为数值和逻辑计算的主平台，用于各模块间的通信，程序运行，数据存储；
监测终端，用于接收并显示无人机模块实时记录的监测数据；
数据处理***，用于根据所述地面监测模块采集的数据计算气体污染物流动的方向，确定无人机模块的初始飞行方向和飞行高度。
4.根据权利要求1所述的检测气体污染源的无人机设备，其特征在于，所述无人机模块包括：
无人机，
航拍装置，安装在无人机上，用于实时记录无人机的飞行路径，并通过无线传输***将拍摄的视频、照片传回地面控制模块；
机载微处理器，与无人机电路连接，用于根据地面监测模块提供的初始飞行方向以及飞行过程中浓度检测仪实时检测的八个方向的气体污染物浓度数据自适应地控制无人机的飞行路径；
雷达探测装置，与机载微处理器电路连接，用于对无人机的前进方向进行扫描，遇到障碍物时，机载微处理器处理雷达探测到的信息，控制无人机绕过障碍物继续飞行；
八个气体浓度检测仪，以无人机的中心为圆心安装在所述的无人机的八个方向上且与机载微处理器电路连接，八个浓度检测仪在同一水平面上与相邻的浓度检测仪均成45°角，用于实时获取所述无人机飞行过程中八个方向的气体污染物浓度数据；
GPS定位仪，用于对无人机当前所在位置进行定位，并将定位数据发送至地面控制模块获取污染源的精确位置。
5.根据权利要求1所述的检测气体污染源的无人机设备，其特征在于，所述的无线传输***采用GPRS、3G、4G、WIFI或ZigBee。
6.一种基于权利要求1至5中任一项所述无人机设备的检测气体污染源的监测方法，其特征在于，包括步骤：
(1)对所选的监控点的空气质量进行实时的监测，当检测点的空气中污染物的浓度超标时，获取发生污染物超标的监测点的位置、风向风速数据并发送到地面控制模块；
(2)根据地面监测模块采集的数据计算的大气污染物流动的方向确定无人机模块的初始飞行参数；
(3)无人机模块按照所述初始飞行参数以及飞行过程中实时检测的八个方向气体污染物浓度数据自适应地控制飞行路径抵达待测的污染区域进行检测，对污染源进行精确定位及数据收集并发送至地面控制模块。
7.根据权利要求6所述检测气体污染源的监测方法，其特征在于：所述的步骤(1)具体包括：
(11)在待测区域选择若干个监控点，对所选的监控点的空气质量进行实时的监测，当检测点的气体污染物的浓度超标时，监测点的浓度传感器向地面控制模块发出预警信号；
(12)获取发生气体污染物超标的监测点的位置、风向风速数据，并将发生污染的位置及风向风速发送到地面控制模块。
8.根据权利要求6所述检测气体污染源的监测方法，其特征在于：所述的步骤(2)具体包括：
(21)地面控制模块接收气体污染物超标的预警信号，根据地面监控模块发送的监测点的风向风速数据，确定大气污染物流动的方向；
(22)由气体扩散模型确定气体污染物的浓度分布情况，所述的气体扩散模型为气体扩散的高斯烟羽模型，该模型适用于连续泄漏的气体，连续点源扩散的高斯烟羽模型的公式为:
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</mrow>
其中X(x,y,z,H)为下风向x米，横向y米，地面上方z米的扩散气体浓度，单位为kg/m3，其泄露源的有效高度为H，单位为m；Q为源强，单位kg/m；u为平均风速，单位为m/s；σy为水平扩散参数，单位为m，σz为垂直扩散参数，单位为m；y为横向距离，单位为m，z为垂直方向的距离，单位为m；
(23)令上式中z＝0，可得到地面气体浓度的计算公式:
<mrow>
<mi>X</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>x</mi>
<mo>,</mo>
<mi>y</mi>
<mo>,</mo>
<mn>0</mn>
<mo>,</mo>
<mi>H</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>&pi;u&sigma;</mi>
<mi>y</mi>
</msub>
<msub>
<mi>&sigma;</mi>
<mi>z</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mi>exp</mi>
<mo>&lsqb;</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mi>y</mi>
<msub>
<mi>&sigma;</mi>
<mi>y</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>&rsqb;</mo>
<mi>exp</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<msup>
<mi>H</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msubsup>
<mi>&sigma;</mi>
<mi>z</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
同理，若令z为一固定数值，可得到同一平面上的气体浓度高斯烟羽模型；根据高斯烟羽模型的一般经验规律，把排放的污染气体扩散图形看为椭圆，扩散物质最大浓度点出现在距源点一定距离的下风向某位置；
(24)基于高斯烟羽扩散模型的大气污染物扩散的基本方式，可根据大气污染物的流动方向确定无人机的飞行方向。
9.根据权利要求8所述检测气体污染源的监测方法，其特征在于：所述的步骤(24)还包括：由污染气体的高斯烟羽模型，无人机在椭圆面上随机的检测出三个点的平均浓度，通过最小二乘法进行拟合，可判断污染源扩散的范围，由此锁定无人机的飞行范围。
10.根据权利要求9所述检测气体污染源的监测方法，其特征在于：所述的步骤(3)具体包括：
(31)所述的无人机到达指定位置后，在距离地面高度不低于100米的固定高度对气体污染物的浓度进行检测，所述无人机上携带八个方向的气体浓度检测仪；
(32)所述的无人机按照地面控制模块提供的初始飞行方向移动，所述初始飞行方向为污染气体传来的方向，同时通过所述的八个方向的气体浓度检测仪对各方向的气体污染物浓度进行实时检测；
(33)所述的八个方向的气体浓度检测仪检测到的气体污染物浓度的大小自适应地调整无人机继续飞行的方向，所述无人机继续飞行的方向为八个方向的气体浓度检测仪中检测到的气体污染物浓度最大时的浓度检测仪所指方向；
(34)若所述的浓度检测仪检测到无人机脱离污染气体扩散的范围时，机载微处理器修正无人机的飞行方向，，使无人机保持在气体污染物的高斯烟羽模型中，并逐渐飞向气体污染源所在位置；
(35)无人机模块通过无线传输***将检测到的气体污染物浓度数据同步传输给地面控制模块，地面控制模块将收集到的气体污染物浓度数据与污染指标进行实时对比，当无人机飞到一定距离后，若检测到气体污染物浓度达到最高浓度时，地面控制模块发出预警信号，无人机对污染发生区域进行锁定，通过航拍，把污染源的位置图像发送给地面控制模块；所述的GPS定位仪对无人机当前所在位置进行定位，并将定位数据发送至地面控制模块，地面控制模块获取污染源的精确位置。
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