CN112526065A - 一种基于无人机的自动定位污染源的***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人机的自动定位污染源的***，包括：无人机、主控模块、空气监测设备、地面工作站。主控模块控制无人机朝着污染物排放区域的内部飞行的方向为第一航向，主控模块读取空气监测设备在第一航向上找出目标气体的浓度最高的第一目标点；主控模块控制无人机在第一目标点沿竖直方向升降，所述无人机在到目标气体的浓度最高的第二目标点悬停；主控模块控制无人机以所述第二目标点为圆心，在水平方向环绕飞行，找出环绕飞行轨迹上浓度最高的点为第三目标点，所述第三目标点和所述第二目标点的连线为第二航线，所述第二航线上的目标气体的浓度最高点为第四目标点，最终实现大气污染源的快速溯源，整个过程开始后，无需人工干预。
Description
技术领域
本发明涉及无人机环境监测技术领域，具体涉及一种基于无人机的自动定位污染源的***及方法。
背景技术
随着工业园区的迅速发展，环境质量越来越差，污染也越来越重。尤其是大气污染，给当地的环境质量和人们的生命安全造成了巨大的威胁和伤害。但是空气污染源的精准定位一直是该领域的技术难题，并没有一个实际可行的技术方法实现空气污染源的准确定位。
传统的空气检测装置受限于不能灵活的改变位置，需要多点多处建造空气监测塔，成本高昂且测量的数据受限于监测塔的地理位置，无法获取全面的监控区域空气数据；另有运用热气球监控空气数据，但是热气球工作对天气有着严格的要求，无法实现在天空层的即时升降。
空气检测运用无人机技术已经成为相关部门的首选。无人机可以突破传统空气检测的限制，以更低廉的飞行成本，更灵活自如的检测方式，更快捷迅速的检测空气数据。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种基于无人机的自动定位污染源的***及方法，实现大气污染源的快速溯源。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种基于无人机的自动定位污染源的***，包括：
无人机；
空气监测设备，所述空气监测设备装载于所述无人机上；
主控模块，所述主控模块装载于所述无人机上，与所述无人机、所述空气检测设备通讯，读取所述空气检测设备的数值，并给所述无人机下达飞行指令；
地面工作站，所述地面工作站用于接收所述无人机的状态信息及所述空气检测设备的空气监测信息。
本发明还提供了一种基于无人机的自动定位污染源的方法，包括如下步骤：
S1：预先选取污染排放区域内的一种或者多种气体作为自动追踪的目标气体；
S2：将无人机的起飞位置放置在所述污染排放区域的边缘的下风位置；
S3：所述主控模块控制所述无人机从地面垂直起飞，所述主控模块控制所述无人机在到浓度最高位置时悬停；
S4：所述主控模块控制所述无人机沿着与风向相反的方向朝着污染物排放区域的内部飞行，所述无人机沿着与风向相反的方向朝着污染物排放区域的内部飞行的方向为第一航向，所述主控模块控制空气监测设备在第一航向上找出目标气体的浓度最高点，所述第一航向上的目标气体的浓度最高点为第一目标点；
S5：所述主控模块控制所述无人机在第一目标点沿竖直方向升降，所述无人机在到目标气体的浓度最高位置时悬停，在所述第一目标点沿竖直方向的目标气体的浓度最高点位第二目标点；
S6：所述主控模块控制所述无人机以所述第二目标点为圆心，在水平方向环绕飞行，找出环绕飞行轨迹上目标气体的浓度最高的点，所述环绕飞行轨迹上目标气体的浓度最高的点为第三目标点，所述第三目标点和所述第二目标点的连线所在的直线为第二航线；
S7：所述主控模块控制所述无人机沿着所述第二航线飞行，所述主控模块控制所述无人机在所述第二航线的目标气体的浓度最高点悬停，所述第二航线上的目标气体的浓度最高点为第四目标点；
S8：所述主控模块控制所述无人机在所述第四目标点沿竖直方向升降，所述主控模块控制所述无人机在到浓度最高位置时悬停，在所述第四目标点沿竖直方向的目标气体的浓度最高点为第五目标点，所述第五目标点为污染源的中心点。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明通过无人机与空气监测设备相结合，解决了现有的传统空气检测装置受限于检测位置不灵活的技术问题，能够更快捷迅速的检测空气质量，实现大气污染源的快速溯源。
附图说明
图1是本发明提供的某些实施方式的无人机的自动定位污染源的方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本实施例提供了一种基于无人机的自动定位污染源的***，包括：无人机、空气监测设备、主控模块及地面工作站。
所述无人机为运动设备，所述空气监测设备装载于所述无人机上，所述地面工作站用于接收所述无人机的状态信息及所述空气检测设备的空气监测信息，所述主控模块装载于所述无人机上，与所述无人机、所述空气检测设备通讯，读取所述空气检测设备的数值，并给所述无人机下达飞行指令，本发明通过无人机与空气监测设备相结合，解决了现有的传统空气检测装置受限于检测位置不灵活的技术问题，能够更快捷迅速的检测空气质量，实现大气污染源的快速溯源。
本实施例中，所述空气监测设备包括气体检测传感器，所述空气检测设备的空气监测信息包括多种空气参数指标中的一种或者多种，所述空气参数指标包括但不限于：SO2、CO、NO2、O3、VOC、NH3、H2S或固体颗粒的浓度指标。
优选的，所述空气监测设备还包括红外摄像头，用于快速识别森林火灾及其他高温烟气。
所述无人机的状态信息包括所述无人机的经纬度、高度、电池电量、飞行状态信息，地面工作站的电子屏可以实时显示无人机的经纬度、高度、电池电量、飞行状态信息，用户也可以通过地面工作站手动控制无人机的飞行。
本实施例还提供了一种基于无人机的自动定位污染源的方法，包括如下步骤：
S1：预先选取污染排放区域内的一种或者多种气体作为自动追踪的目标气体；
S2：将无人机的起飞位置放置在所述污染排放区域的边缘的下风位置；
S3：所述主控模块控制所述无人机从地面垂直起飞，所述主控模块控制所述无人机在到浓度最高位置时悬停；
S4：所述主控模块控制所述无人机沿着与风向相反的方向朝着污染物排放区域的内部飞行，所述无人机沿着与风向相反的方向朝着污染物排放区域的内部飞行的方向为第一航向，所述主控模块控制空气监测设备在第一航向上找出目标气体的浓度最高点，所述第一航向上的目标气体的浓度最高点为第一目标点；
S5：所述主控模块控制所述无人机在第一目标点沿竖直方向升降，所述主控模块控制所述无人机在到目标气体的浓度最高位置时悬停，在所述第一目标点沿竖直方向的目标气体的浓度最高点位第二目标点；
S6：所述主控模块控制所述无人机以所述第二目标点为圆心，在水平方向环绕飞行，找出环绕飞行轨迹上目标气体的浓度最高的点，所述环绕飞行轨迹上目标气体的浓度最高的点为第三目标点，所述第三目标点和所述第二目标点的连线所在的直线为第二航线；
S7：所述主控模块控制所述无人机沿着所述第二航线飞行，所述主控模块控制所述无人机在所述第二航线的目标气体的浓度最高点悬停，所述第二航线上的目标气体的浓度最高点为第四目标点；
S8：所述主控模块控制所述无人机在所述第四目标点沿竖直方向升降，所述主控模块控制所述无人机在到浓度最高位置时悬停，在所述第四目标点沿竖直方向的目标气体的浓度最高点为第五目标点，所述第五目标点为污染源的中心点。
优选的，所述在水平方向环绕飞行包括至少一次顺时针飞行及至少一次逆时针飞行，取所述环形飞行轨迹上的各个点的多次目标气体的浓度的均值的最高点为所述第三目标点，从而提高环形飞行轨迹上目标气体浓度取值的准确性。
本实施例中，所述无人机包括多个监测无人机及至少一个中转无人机，各监测无人机上均搭载有空气监测设备，可将多个监测无人机放置于污染排放区域的边缘的下风位置的多个点位，并且每两个监测无人机之间的间距大于350米，从而将多个监测无人机离散分布，从而实现多点同步溯源，提高污染源追溯的准确性，并且也可实现多个污染源的同步追溯，中转无人机悬停在空旷区域，并且中转无人机的飞行高度高于各监测无人机的飞行高度，避免了监测无人机高度过低后被障碍物遮挡，造成通信信号的断连，通过中转无人机对信号的中转，保证了监测无人机与地面工作站的实时通信。
本发明通过无人机与空气监测设备相结合，解决了现有的传统空气检测装置受限于检测位置不灵活的技术问题，能够更快捷迅速的检测空气质量，实现大气污染源的快速溯源。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于无人机的自动定位污染源的***，其特征在于，包括：
无人机；
空气监测设备，所述空气监测设备装载于所述无人机上；
主控模块，所述主控模块装载于所述无人机上，与所述无人机、所述空气检测设备通讯，读取所述空气检测设备的数值，并给所述无人机下达飞行指令；
地面工作站，所述地面工作站用于接收所述无人机的状态信息及所述空气检测设备的空气监测信息。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的自动定位污染源的***，其特征在于，所述空气监测设备包括气体检测传感器。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的自动定位污染源的***，其特征在于，所述空气监测设备还包括红外摄像头。
4.根据权利要求1所述的基于无人机的自动定位污染源的***，其特征在于，所述无人机包括多个监测无人机。
5.根据权利要求1所述的基于无人机的自动定位污染源的***，其特征在于，所述无人机的状态信息包括所述无人机的经纬度、高度、电池电量、飞行状态信息。
6.根据权利要求1所述的基于无人机的自动定位污染源的***，其特征在于，所述空气检测设备的空气监测信息包括多种空气参数指标中的一种或者多种，所述空气参数指标包括但不限于：SO2、CO、NO2、O3、VOC、NH3、H2S或固体颗粒浓度。
7.一种基于无人机的自动定位污染源的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：预先选取污染排放区域内的一种或者多种气体作为自动追踪的目标气体；
S2：将无人机的起飞位置放置在所述污染排放区域的边缘的下风位置；
S3：所述主控模块控制所述无人机从地面垂直起飞，所述主控模块控制所述无人机在到浓度最高位置时悬停；
S4：所述主控模块控制所述无人机沿着与风向相反的方向朝着污染物排放区域的内部飞行，所述无人机沿着与风向相反的方向朝着污染物排放区域的内部飞行的方向为第一航向，所述主控模块控制空气监测设备在第一航向上找出目标气体的浓度最高点，所述第一航向上的目标气体的浓度最高点为第一目标点；
S5：所述主控模块控制所述无人机在第一目标点沿竖直方向升降，所述无人机在到目标气体的浓度最高位置时悬停，在所述第一目标点沿竖直方向的目标气体的浓度最高点位第二目标点；
S6：所述主控模块控制所述无人机以所述第二目标点为圆心，在水平方向环绕飞行，找出环绕飞行轨迹上目标气体的浓度最高的点，所述环绕飞行轨迹上目标气体的浓度最高的点为第三目标点，所述第三目标点和所述第二目标点的连线所在的直线为第二航线；
S7：所述主控模块控制所述无人机沿着所述第二航线飞行，所述主控模块控制所述无人机在所述第二航线的目标气体的浓度最高点悬停，所述第二航线上的目标气体的浓度最高点为第四目标点；
S8：所述主控模块控制所述无人机在所述第四目标点沿竖直方向升降，所述主控模块控制所述无人机在到浓度最高位置时悬停，在所述第四目标点沿竖直方向的目标气体的浓度最高点为第五目标点，所述第五目标点为污染源的中心点。
8.根据权利要求7所述的基于无人机的自动定位污染源的方法，其特征在于，所述在水平方向环绕飞行包括至少一次顺时针飞行及至少一次逆时针飞行，取所述环形飞行轨迹上的各个点的多次目标气体的浓度的均值的最高点为所述第三目标点。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210319 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |