[發明專利]一種激光掃描大氣環境網格監測方法及系統

在審

• 申請號: 201811023811.8
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109187412A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 孫揚
• 申請（專利權）人: 中國科學院大氣物理研究所
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/39
• 代理公司: 廈門福貝知識產權代理事務所(普通合伙) 35235
• 代理人: 郝學江

一種激光掃描大氣環境網格監測方法，包括以下步驟：將若干臺激光掃描裝置進行無縫隙拼接；每一激光掃描裝置以激光為發射光源將激光射到大氣中；采集后向散射光的信號；將后向散射光的信號轉化為電信號并進行放大處理；通過數據分析，將所述電信號轉換為圖譜并顯示。本發明由多臺激光掃描裝置拼接形成，通過此激光掃描大氣環境網格監測系統，不僅可以立體精準監測目標區域污染物濃度，結合GIS地理信息，圖形化展示各個交通主干道上空、工業園區、居民生活區、廠區等敏感地區顆粒物的空間分布特征，而且可以形成多層不同高度平面構成的立體系統，反算出污染源擴散速度方位，為污染物排放定期監管提供技術支持。

技術領域

本發明涉及激光探測領域，具體涉及一種激光掃描大氣環境網格監測方法及系統。

背景技術

環境污染防治已被國家列為重點工作，大氣污染防治尤為重要，因為它直接關系到每個人的身心健康。大氣污染監測設備種類很多，國家及地方政府引進了各種先進監測技術手段，并在全國范圍內建設了大量的空氣質量監測站點。但是當前空氣質量監測站點監測出來的數據只能代表監測站附近區域的空氣質量，并不能直接探測出污染來源及污染物空間分布。基于激光雷達在大氣探測方面的優越性，激光雷達立體探測技術得到快速推廣應用。通過顆粒物激光雷達的高實效性、大空間尺度探測，可快速發現城市區域污染源分布情況以及不同高度層污染分布情況，實現對城市區域空氣質量的綜合立體評估。但是一般激光雷達對運行環境要求較高，成本較高，還需要專人維護，不利于長期過程監測，且單獨激光雷達監測區域有限，因此，研究一種低成本激光掃描大氣環境網格監測系統具有十分重大的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種無縫隙全覆蓋的激光掃描大氣環境網格監測方法及系統。

為實現上述目的，本發明的一種技術方案是提供一種激光掃描大氣環境網格監測方法，包括以下步驟：將若干臺激光掃描裝置進行無縫隙拼接；每一激光掃描裝置以激光為發射光源將激光射到大氣中；采集后向散射光的信號；將后向散射光的信號轉化為電信號并進行放大處理；通過數據分析，將所述電信號轉換為圖譜并顯示。

進一步的，所述將若干臺激光掃描裝置進行無縫隙拼接的步驟具體包括：采用立體網絡布點方式將若干臺激光掃描裝置進行無縫隙拼接。

進一步的，所述數據分析采用的是相關反演算法。

進一步的，所述激光的波長為635nm、650nm、670nm和685nm中的一種。

為實現上述目的，本發明的另一種技術方案是提供一種激光掃描大氣環境網格監測系統，包括：若干臺無縫隙拼接的激光掃描裝置，其中，每一激光掃描裝置進一步包括：激光發射模塊，所述激光發射模塊用于以激光為發射光源將激光射到大氣中；光學接收模塊，所述光學接收模塊用于接收后向散射光的信號；信號采集模塊，所述信號采集模塊用于將后向散射光的信號轉化為電信號并進行放大處理；數據分析模塊，所述數據分析模塊通過數據分析，將所述電信號轉換為圖譜；顯示模塊，所述顯示模塊用于顯示所述圖譜。

進一步的，所述激光發射模塊包括：激光器和用于向所述激光器供電的激光器電源。

進一步的，還包括濾光片，所述濾光片設置在所述激光器前端，以保留紅外光進入，避免其他光線干擾。

進一步的，所述的光學接收模塊包括望遠鏡，所述望遠鏡的類型為卡塞格林望遠鏡。

進一步的，所述的信號采集模塊包括采集卡和光電倍增管，采集卡用于采集微弱光信號，光電倍增管用于將微弱的光信息轉換成電信號并進行采集處理。

進一步的，所述的數據分析模塊包括模數轉換模塊和算法分析模塊，所述模數轉換模塊對所述電信號進行模數轉換，以獲得數字信號，所述算法分析模塊通過相關反演算法將所述數字信號轉換為可讀性高的掃描圖。