[發明專利]一種檢測氣體污染源的無人機設備及監測方法

有效

• 申請號: 201710962575.5
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107941988B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 黃仕平;何斯華
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01D21/02;G05B19/048
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種檢測氣體污染源的無人機設備，包括：地面監測模塊，用于實時獲取監測點的氣體污染濃度、位置、風向風速及預警；地面控制模塊，用于確定無人機模塊的初始飛行參數和接收無人機模塊的實時監測數據；無人機模塊，用于自適應地控制飛行路徑在待測的污染區域進行檢測，對污染源進行定位及數據收集；無線傳輸系統，用于實現地面監測模塊、地面控制模塊和無人機模塊之間的數據傳輸。本發明能及時發現污染氣體的擴散，并根據氣體擴散的高斯煙羽模型理論，對污染源的方向進行初判，然后通過精確定位準確鎖定污染源；通過航拍裝置能夠查看氣體污染源排放的位置的具體情況，形成一個完整的智能監測過程，便于相關工作人員及時發現污染源。

技術領域

本發明涉及一種無人機環境檢測技術，具體是檢測氣體污染源的無人機設備及其方法。

背景技術

隨著工業化的快速發展，經濟快速增長的同時，也產生了越來越嚴重的大氣污染問題。部分企業為了逃避環保監督，采取隱蔽的排污行為，經常偷排各種大氣污染物，再加上空間和地形條件的制約，采用傳統的走訪方式，執法人員難以發現污染物排放的源頭，以致于無法對違法排污企業進行監管。

為了克服上述的地形和空間制約的問題，中國專利文獻中公開號為CN106896145A公開了一種有毒有害氣體無人機檢測系統和方法。主要原理是在檢測區域對無人機的航線進行規劃，設置無人機上的氣體檢測模塊對規劃區域的多個高度區域進行檢測，再由地面中心接收數據，通過顯示氣體的濃度分布情況，進而對污染源進行定位。采用上述的有毒有害氣體無人機檢測系統和方法，可以快速檢測有毒有害氣體的種類和濃度，可以對污染現場人力無法到達的區域進行有毒有害氣體檢測和污染源定位。但該技術缺乏對大氣污染物濃度的計算方法；無人機航線需要預先規劃,準備工作過于復雜，在規劃航線時，無人機飛行覆蓋的范圍容易偏離污染源，導致數據的采集過程不夠科學合理；此外，該技術還缺少大氣污染物的實時監測預警系統，不能及時發現污染氣體的泄露與排放。

基于此，本文提出一種檢測氣體污染源的無人機設備及方法，在地面監控中心發現特定區域有污染氣體時，無人機可以智慧起飛，根據濃度變化規律，尋找到污染源，并向地面中心發出信號。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種檢測氣體污染源的無人機設備及方法，其目的在于克服現有技術不足，提出一種更加完善的無人機監測設備和更加高效的監測方法。其主要是通過無人機對擴散到大氣中的污染物進行濃度的檢測，根據氣體擴散規律追蹤氣體污染源。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：

一種檢測氣體污染源的無人機設備，包括：

地面監測模塊，用于實時獲取監測點的氣體污染濃度、位置及風向風速并發送到地面控制模塊，當監測點發生氣體污染物超標時向地面控制模塊發出預警信號；

地面控制模塊，用于根據地面監測模塊采集的數據計算大氣污染物流動的方向確定無人機模塊的初始飛行參數，以及，接收無人機模塊的實時監測數據；

無人機模塊，用于根據所述地面監測模塊提供的初始飛行參數以及飛行過程中實時檢測的八個方向氣體污染物濃度數據自適應地控制飛行路徑在待測的污染區域進行檢測，對污染源進行定位及數據收集；

無線傳輸系統，用于實現地面監測模塊、地面控制模塊和無人機模塊之間的數據傳輸。

進一步地，所述的地面監測模塊包括：

風速傳感器，用于實時獲取監測點的風速和風向；

GPS定位裝置，用于實時獲取監測點的位置信息；

濃度監測儀，用于實時獲取監測點的氣體污染濃度，并在氣體污染超標時發送警報信號。

進一步地，所述的地面控制模塊包括：

計算機服務器，作為數值和邏輯計算的主平臺，用于各模塊間的通信，程序運行，數據存儲；