空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置，包括：設(shè)置于待檢測(cè)區(qū)域的攝像元件，攝像元件包括：至少一個(gè)可變焦攝像頭和固定所述攝像頭的固定裝置；激光元件，激光元件包括：向攝像元件發(fā)射光線的激光器，檢測(cè)攝像元件的反射光線強(qiáng)度的回波檢測(cè)模塊，以及根據(jù)反射光線的強(qiáng)度以及激光元件與攝像元件之間的距離，計(jì)算待檢測(cè)區(qū)域污染程度的計(jì)算模塊，從而在對(duì)待檢測(cè)區(qū)域的空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，將攝像元件放置在待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，利用激光器向攝像元件發(fā)射激光，利用回波檢測(cè)模塊檢測(cè)攝像元件反射回光線的強(qiáng)度，輸出給計(jì)算模塊，并向計(jì)算模塊輸入攝像元件與激光元件之間的距離，即可計(jì)算出待檢測(cè)區(qū)域的大氣污染程度，測(cè)量穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。
【專利說明】空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣質(zhì)量檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)環(huán)境的關(guān)注越來越多，而空氣質(zhì)量是影響環(huán)境的一個(gè)重要指標(biāo)，主要包括:室外空氣質(zhì)量、生活區(qū)空氣質(zhì)量、廠區(qū)空氣質(zhì)量以及室內(nèi)和某些特定區(qū)域的空氣質(zhì)量(如汽車內(nèi))。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)62.3%的城市大氣中S02的年平均濃度超過空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，日平均濃度超過三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)成為我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的巨大障礙。
[0003]具體的，空氣污染對(duì)人體的危害主要表現(xiàn)為呼吸道疾病，對(duì)植物的危害主要表現(xiàn)在抑制其生理機(jī)制，使其生長(zhǎng)不良，抗病抗蟲能力減弱，甚至死亡。此外，空氣污染還能對(duì)氣候產(chǎn)生不良影響，如降低能見度，減少太陽(yáng)的輻射，導(dǎo)致城市佝僂發(fā)病率的增加。而且，大氣污染物還會(huì)腐蝕物品，影響產(chǎn)品質(zhì)量。近十幾年來，不少國(guó)家發(fā)現(xiàn)酸雨，雨雪中酸度增大，使得河湖、土壤酸化，魚類減少甚至滅絕，森林發(fā)育受到影響，這均與大氣污染有著密切關(guān)系。
[0004]因此，為了保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，必須加強(qiáng)空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)工作，以為改善環(huán)境提供良好的參考標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種空氣質(zhì)量裝置及其檢測(cè)方法，以加強(qiáng)空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)工作，為改善環(huán)境提供良好的參考標(biāo)準(zhǔn)。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案:
[0007]一種空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置,包括:
[0008]設(shè)置于待檢測(cè)區(qū)域的攝像元件，所述攝像元件包括:至少一個(gè)可變焦攝像頭和固定所述攝像頭的固定裝置；
[0009]激光元件，所述激光元件包括:向所述攝像元件發(fā)射光線的激光器，檢測(cè)所述攝像元件的反射光線強(qiáng)度的回波檢測(cè)模塊，以及根據(jù)所述反射光線的強(qiáng)度以及所述激光元件與所述攝像元件之間的距離，計(jì)算待檢測(cè)區(qū)域污染程度的計(jì)算模塊。
[0010]優(yōu)選的,所述激光元件還包括:測(cè)量所述攝像元件與所述激光元件之間距離的激光測(cè)距模塊。
[0011]優(yōu)選的，所述計(jì)算模塊內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)有大氣衰減系數(shù)與平均污染水平之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系O
[0012]優(yōu)選的，所述固定裝置包括:
[0013]與所述攝像頭固定連接的第一固定件；
[0014]與所述第一固定件固定連接的電機(jī)，所述第一固定件在電機(jī)的帶動(dòng)下，帶動(dòng)所述攝像頭做俯仰運(yùn)動(dòng)。[0015]優(yōu)選的，所述固定裝置還包括:
[0016]一端與所述第一固定件固定連接，另一端與所述電機(jī)固定連接的第二固定件，所述第二固定件在所述電機(jī)的帶動(dòng)下，帶動(dòng)所述攝像頭和第一固定件在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017]優(yōu)選的，還包括:
[0018]全球定位模塊，測(cè)量所述攝像元件與所述激光元件在水平面內(nèi)的相對(duì)位置，即X坐標(biāo)差和Y坐標(biāo)差；
[0019]高度測(cè)量模塊，測(cè)量所述攝像元件與所述激光元件之間的高度差，即Z坐標(biāo)差。
[0020]優(yōu)選的，所述高度測(cè)量模塊為高度計(jì)。
[0021]優(yōu)選的，所述全球定位模塊與所述高度測(cè)量模塊設(shè)置于所述激光元件內(nèi)。
[0022]優(yōu)選的,還包括:顯示元件,對(duì)所述計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行顯示。
[0023]一種空氣質(zhì)量檢測(cè)方法，應(yīng)用于上述任一項(xiàng)所述的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置，包括:
[0024]將攝像元件放置在待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，固定所述攝像元件與所述激光元件的位置；
[0025]利用激光元件向所述攝像元件發(fā)射激光，并利用所述攝像頭捕捉所述激光元件發(fā)射的激光位置；
[0026]利用所述激光元件內(nèi)的回波檢測(cè)模塊檢測(cè)所述攝像元件反射光線的強(qiáng)度，輸出給計(jì)算模塊；
[0027]利用所述計(jì)算模塊，根據(jù)所述反射光線的強(qiáng)度以及所述激光元件與所述攝像元件之間的距離，計(jì)算待檢測(cè)區(qū)域污染程度。
[0028]優(yōu)選的，還包括:對(duì)所述計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行顯示。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0030]本發(fā)明實(shí)施例所提供的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置，包括:攝像元件和激光元件，所述激光元件中包括:向所述攝像元件發(fā)射光線的激光器，檢測(cè)所述攝像元件的反射光線強(qiáng)度的回波檢測(cè)模塊，以及根據(jù)所述反射光線的強(qiáng)度以及所述激光元件與所述攝像元件之間的距離，計(jì)算待檢測(cè)區(qū)域大氣污染程度的計(jì)算模塊，從而在利用該檢測(cè)裝置對(duì)待檢測(cè)區(qū)域的空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，只需將攝像元件放置在待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，然后利用所述激光器向所述攝像元件發(fā)射激光，并利用所述回波檢測(cè)模塊檢測(cè)所述攝像元件反射回光線的強(qiáng)度，輸出給計(jì)算模塊，并向所述計(jì)算模塊輸入攝像元件與激光元件之間的距離，即可利用所述計(jì)算模塊計(jì)算出待檢測(cè)區(qū)域的大氣污染程度，為改善環(huán)境提供良好的參考標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1和圖2為“貓眼效應(yīng)”現(xiàn)象的示意圖；
[0033]圖3和圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5為斜入射時(shí)的4f反射模型示意圖；
[0035]圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所提供的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置中，固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所提供的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置中，多個(gè)方向設(shè)置攝像頭的布局不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]正如【背景技術(shù)】部分所述，為了保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，必須加強(qiáng)空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)工作，以為改善環(huán)境提供良好的參考標(biāo)準(zhǔn)。
[0038]伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)歷經(jīng)了集中式控制、集散式控制和現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控等階段，目前廣為應(yīng)用的是分布式監(jiān)控系統(tǒng)。分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制和網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)的操作平臺(tái)，從而較好的解決了自動(dòng)控制的兩個(gè)基本問題:即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)控制和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)通信，為構(gòu)成可靠高效的監(jiān)控系統(tǒng)奠定了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
[0039]現(xiàn)有技術(shù)中的空氣質(zhì)量檢測(cè)方法，主要是采用在各城市建立環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，以加強(qiáng)空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)工作。而對(duì)于大范圍空氣質(zhì)量測(cè)量，多采用在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)設(shè)置傳感器，利用多個(gè)分布測(cè)量點(diǎn)形成空氣質(zhì)量監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的方法。
[0040]對(duì)于每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，主要是利用激光散射法空氣顆粒測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量，所述激光散射法空氣顆粒測(cè)量?jī)x是以Gustav Mie粒子光散射理論為理論基礎(chǔ)，結(jié)合微光電探測(cè)技術(shù)而制作的一套完整的空氣顆粒分布濃度測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)巧妙設(shè)計(jì)光敏感區(qū)作為粒子散射發(fā)生的場(chǎng)所，當(dāng)粒子經(jīng)過聚焦激光所形成的光敏感區(qū)(即焦平面)后，粒子散射的光被探測(cè)窗口上的微光電探測(cè)器收集。所述微光電探測(cè)器把接收的光強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成等比例幅值的電壓信號(hào)，而信號(hào)的密集度對(duì)應(yīng)于粒子的單位濃度值。通過統(tǒng)計(jì)、計(jì)算這兩個(gè)數(shù)值，即可反映宏觀空氣顆粒的粒徑大小及空間的分布濃度，以達(dá)到空氣顆粒濃度測(cè)量統(tǒng)計(jì)的目的，實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量的檢測(cè)。
[0041]但是，上述方法需要布置多個(gè)傳感器，成本較高，尤其當(dāng)傳感器采用激光型時(shí)，成本更高。而且，上述方法中所述監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)所獲得的檢測(cè)結(jié)果受采樣點(diǎn)影響較大，若采樣點(diǎn)不典型，將顯著降低檢測(cè)結(jié)果的精確性。
[0042]發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，在貓眼的視網(wǎng)膜后面，有多達(dá)15層的特殊細(xì)胞，可像高效能鏡子般收集四周光線，構(gòu)成一個(gè)能保存光線的反射層。如圖1和圖2所示，當(dāng)黑夜中貓的瞳孔張的很開時(shí)，光線能從反射層按原路反射回來，發(fā)出特有的綠光或金光，從而產(chǎn)生典型的“貓眼效應(yīng)”現(xiàn)象。
[0043]發(fā)明人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，如同貓的眼睛一樣，所有的光電設(shè)備都是通過一定口徑的光學(xué)系統(tǒng)將目標(biāo)的輻射、散射信號(hào)匯聚到焦平面上，而在大多數(shù)光電設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)中，其焦平面上安裝有反射元件(如瞄準(zhǔn)插絲、光電傳感器光敏面、陰極射線管的光電陰極板等)，當(dāng)激光束照射目標(biāo)的光學(xué)窗口并進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)時(shí)，根據(jù)光路的可逆性，光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的反射元件會(huì)將一部分激光信號(hào)沿原光路反射。這種反射光被光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后，就如同貓眼底反射的光線一樣明亮，其光線返回率與漫反射回波相比，反射光的強(qiáng)度要高出2-4個(gè)量級(jí)。而且，不論入射光以何種角度進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)，只要其能夠到達(dá)焦平面的反射元件上，其反射光就會(huì)原路返回，記為光學(xué)目標(biāo)的貓眼效應(yīng)原路。
[0044]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置，包括:[0045]設(shè)置于待檢測(cè)區(qū)域的攝像元件，所述攝像元件包括:至少一個(gè)可變焦攝像頭和固定所述攝像頭的固定裝置；
[0046]激光元件，所述激光元件包括:向所述攝像元件發(fā)射光線的激光器，檢測(cè)所述攝像元件的反射光線強(qiáng)度的回波檢測(cè)模塊，以及根據(jù)所述反射光線的強(qiáng)度以及所述激光元件與所述攝像元件之間的距離，計(jì)算待檢測(cè)區(qū)域污染程度的計(jì)算模塊。
[0047]相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了 一種應(yīng)用于上述空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置的空氣質(zhì)量檢測(cè)方法，包括:
[0048]將攝像元件放置在待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，固定所述攝像元件與所述激光元件的位置；
[0049]利用激光元件向所述攝像元件發(fā)射激光，并利用所述攝像頭捕捉所述激光元件發(fā)射的激光位置；
[0050]利用所述激光元件內(nèi)的回波檢測(cè)模塊檢測(cè)所述攝像元件反射光線的強(qiáng)度，輸出給計(jì)算模塊；
[0051]利用所述計(jì)算模塊，根據(jù)所述反射光線的強(qiáng)度以及所述激光元件與所述攝像元件之間的距離，計(jì)算待檢測(cè)區(qū)域污染程度。
[0052]利用本發(fā)明實(shí)施例所提供的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，只需將攝像元件放置在待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，然后利用所述激光器向所述攝像元件發(fā)射激光，并利用所述回波檢測(cè)模塊檢測(cè)所述攝像元件反射回光線的強(qiáng)度，輸出給計(jì)算模塊，并向所述計(jì)算模塊輸入攝像元件與激光元件之間的距離，即可利用所述計(jì)算模塊計(jì)算出待檢測(cè)區(qū)域的污染程度，為改善環(huán)境提供良好的參考標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低且成本較低。
[0053]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0054]在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0055]如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置，包括:
[0056]設(shè)置于待檢測(cè)區(qū)域的攝像元件1，如圖4所示，所述攝像元件I包括:至少一個(gè)可變焦攝像頭11和固定所述攝像頭11的固定裝置12 ；
[0057]激光元件2，所述激光元件2包括:向所述攝像元件I發(fā)射光線的激光器，檢測(cè)所述攝像元件I的反射光線強(qiáng)度的回波檢測(cè)模塊，以及根據(jù)所述反射光線的強(qiáng)度以及所述激光元件2與所述攝像元件I之間的距離，計(jì)算待檢測(cè)區(qū)域污染程度的計(jì)算模塊。
[0058]當(dāng)欲測(cè)量檢測(cè)區(qū)域的空氣質(zhì)量時(shí)，首先固定所述攝像元件I與所述激光元件2的位置，將所述攝像元件I固定在待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，并測(cè)量出所述攝像元件I與所述激光元件2之間的距離；然后，利用所述激光器向所述攝像元件I的攝像頭11發(fā)出激光，并利用所述攝像元件I捕捉激光位置，并對(duì)其聚焦，以消除由于離焦量存在而對(duì)反射回波光線強(qiáng)度的影響。當(dāng)所述激光器發(fā)出的激光進(jìn)入所述攝像頭11的視場(chǎng)內(nèi)，所述攝像頭11焦平面上的反射元件會(huì)反射回一部分光線，反射光纖到達(dá)所述激光元件2后，被所述激光元件2內(nèi)的回波檢測(cè)模塊檢測(cè)其回波的強(qiáng)度，輸出給計(jì)算模塊。
[0059]由于貓眼效應(yīng)的物理模型一般可以等效簡(jiǎn)化為一個(gè)單透鏡和一個(gè)反射面組合的光學(xué)系統(tǒng)，將其反射光束與入射光束展開，可以得到一個(gè)4f模型，如圖5所示，圖5為斜入射時(shí)的4f反射模型。其中，f為焦距，d為焦平面上檢測(cè)器的直徑，D為入射孔徑，D’為有效入射孔徑，Θ為入射角，供為反射光束的出射角。
[0060]需要說明的是，貓眼效應(yīng)反射光束的特性主要包括光學(xué)特性和能量特性，其中，光學(xué)特性包括反射激光束發(fā)散角和出射角，能量特性主要包括能量分布情況和能量通過率(即反射模型的反射光束與入射光束的能量比)。
[0061]因此，可以利用所述計(jì)算模塊計(jì)算出所述攝像元件I反射回光線(即回波)在無大氣衰減情況下的強(qiáng)度，并結(jié)合所述回波檢測(cè)模塊檢測(cè)到的在有大氣衰減情況下的強(qiáng)度(即實(shí)際回波強(qiáng)度)以及所述反射光線的強(qiáng)度與所述激光元件2與所述攝像元件I之間的距離，得到所述待檢測(cè)區(qū)域的大氣衰減系數(shù)。
[0062]發(fā)明人更進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，激光大氣傳輸衰減與大氣結(jié)構(gòu)、傳輸距離、激光波長(zhǎng)與強(qiáng)度等因素有關(guān)。對(duì)于特定激光系統(tǒng)來說，傳輸距離、激光波長(zhǎng)和強(qiáng)度都基本確定，因此，激光大氣傳輸衰減量的大小主要由大氣結(jié)構(gòu)決定。而大氣結(jié)構(gòu)對(duì)激光傳輸衰減的影響可以從微觀和宏觀兩個(gè)角度進(jìn)行分析，其中，微觀因素包括:大氣分子吸收、大氣分子散射、大氣氣溶膠吸收和大氣氣溶膠散射，宏觀因素包括:大氣壓強(qiáng)、溫濕度、能見度和各種氣象條件。
[0063]因此，在獲得所述待檢測(cè)區(qū)域的大氣衰減系數(shù)后，即可獲得所述待檢測(cè)區(qū)域的大氣污染程度。
[0064]在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算模塊內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)有空氣大氣衰減系數(shù)與平均污染水平之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而可以在利用所述計(jì)算模塊得出所述待檢測(cè)區(qū)域的大氣衰減系數(shù)后，對(duì)應(yīng)到所述預(yù)先存儲(chǔ)的大氣衰減系數(shù)與平均污染水平之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系中，直接得到所述待檢測(cè)區(qū)域的大氣污染程度。
[0065]在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖6所示，所述固定裝置12包括:與所述攝像頭11固定連接的第一固定件121，以及與所述第一固定件121固定連接的電機(jī)(圖中未示出)，其中，所述第一固定件121在所述電機(jī)的帶動(dòng)下，帶動(dòng)所述攝像頭11做俯仰運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上捕捉所述激光元件2發(fā)出的激光位置。
[0066]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述固定裝置12還包括:一端與所述第一固定件121固定連接，另一端與所述電機(jī)固定連接的第二固定件122，所述第二固定件122在所述電機(jī)的帶動(dòng)下，帶動(dòng)所述攝像頭11和第一固定件121在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在水平方向上捕捉所述激光元件2發(fā)出的激光位置。
[0067]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，所述空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置還包括:全球定位模塊和高度測(cè)量模塊，其中，所述全球定位模塊用于測(cè)量所述攝像元件I與所述激光元件2在水平面內(nèi)的相對(duì)位置，即X坐標(biāo)差和Y坐標(biāo)差；所述高度測(cè)量模塊，用于測(cè)量所述攝像元件I與所述激光元件2之間的高度差，即Z坐標(biāo)差，從而得到所述攝像元件I與所述激光元件2之間的高度差與入射傾角，輸出給計(jì)算模塊，計(jì)算出所述攝像元件I反射回的光線在無衰減情況下的回波強(qiáng)度，與所述回波檢測(cè)模塊檢測(cè)到的實(shí)際回波強(qiáng)度進(jìn)行比較，并結(jié)合所述激光元件2與所述攝像元件I之間的距離，計(jì)算所述待檢測(cè)區(qū)域的大氣衰減系數(shù)。
[0068]在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述全球定位模塊與所述高度測(cè)量模塊優(yōu)選設(shè)置于所述激光元件2內(nèi)，所述高度測(cè)量模塊優(yōu)選為高度計(jì)，但本發(fā)明對(duì)此并不做限定，具體視情況而定。[0069]在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例中，所述空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置也可以不包括第一固定件、電機(jī)、第二固定件或全球定位模塊和高度測(cè)量模塊等，而是通過在所述固定裝置12上多個(gè)方向設(shè)置攝像頭11來捕捉所述激光元件2發(fā)射的激光位置，如圖7所示。優(yōu)選的，在該實(shí)施例中，所述多個(gè)方向的攝像頭11完全覆蓋所述激光元件2的所有入射角度。
[0070]需要說明的是，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述攝像元件I可以設(shè)置在所述待檢測(cè)區(qū)域的中心，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述攝像元件I也可以設(shè)置在所述待檢測(cè)區(qū)域的邊緣，本發(fā)明對(duì)此并不做限定，具體視情況而定。
[0071]在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述激光元件2與所述攝像元件I之間的距離可以人為測(cè)量，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述激光元件2還包括:激光測(cè)距模塊，自動(dòng)測(cè)量所述攝像元件I與所述激光元件2之間的距離，本發(fā)明對(duì)此并不做限定，具體視情況而定。
[0072]在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置還包括:顯示元件，對(duì)所述計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行顯示，從而可以直接在所述空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置上顯示待檢測(cè)區(qū)域的大氣污染程度。
[0073]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所提供的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置，包括:攝像元件和激光元件，所述激光元件中包括:向所述攝像元件發(fā)射光線的激光器，檢測(cè)所述攝像元件的反射光線強(qiáng)度的回波檢測(cè)模塊，以及根據(jù)所述反射光線的強(qiáng)度以及所述激光元件與所述攝像元件之間的距離，計(jì)算待檢測(cè)區(qū)域大氣污染程度的計(jì)算模塊，從而在利用該檢測(cè)裝置對(duì)待檢測(cè)區(qū)域的空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，只需將攝像元件放置在待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，然后利用所述激光器向所述攝像元件發(fā)射激光，并利用所述回波檢測(cè)模塊檢測(cè)所述攝像元件反射回光線的強(qiáng)度，輸出給計(jì)算模塊，并向所述計(jì)算模塊輸入攝像元件與激光元件之間的距離，即可利用所述計(jì)算模塊計(jì)算出待檢測(cè)區(qū)域的大氣污染程度，為改善環(huán)境提供良好的參考標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且成本較低。
[0074]而且，本發(fā)明實(shí)施例所提供的空氣質(zhì)量檢查裝置中，激光行走路線貫穿整個(gè)待檢測(cè)區(qū)域，從而使得利用本發(fā)明實(shí)施例所提供的檢測(cè)裝置測(cè)得的結(jié)果為待檢測(cè)區(qū)域的整體污染水平，緩解了由于采樣點(diǎn)不典型而導(dǎo)致的測(cè)量結(jié)果精度低的問題。
[0075]相應(yīng)的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種空氣質(zhì)量檢測(cè)方法，應(yīng)用于上述任一實(shí)施例所提供的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置，包括:
[0076]將攝像元件放置在待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，固定所述攝像元件與所述激光元件的位置；
[0077]利用激光元件向所述攝像元件發(fā)射激光，并利用所述攝像頭捕捉所述激光元件發(fā)射的激光位置；
[0078]利用所述激光元件內(nèi)的回波檢測(cè)模塊檢測(cè)所述攝像元件反射光線的強(qiáng)度，輸出給計(jì)算模塊；
[0079]利用所述計(jì)算模塊，根據(jù)所述反射光線的強(qiáng)度以及所述激光元件與所述攝像元件之間的距離，計(jì)算待檢測(cè)區(qū)域污染程度。
[0080]具體的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述計(jì)算模塊內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)有大氣衰減系數(shù)與平均污染水平之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在該實(shí)施例中，根據(jù)所述反射光線的強(qiáng)度以及所述激光元件與所述攝像元件之間的距離，計(jì)算待檢測(cè)區(qū)域污染程度包括:
[0081]計(jì)算所述攝像元件反射回的光線在無衰減情況下的回波強(qiáng)度；[0082]對(duì)比所述攝像元件反射回的光線在無衰減情況下的回波強(qiáng)度以及所述回波檢測(cè)模塊檢測(cè)到的回波強(qiáng)度，獲得所述攝像元件反射回光線的衰減情況；
[0083]根據(jù)所述攝像元件反射回光線的衰減情況以及所述激光元件與所述攝像元件之間的距離，計(jì)算所述待檢測(cè)區(qū)域的大氣衰減系數(shù)；
[0084]根據(jù)所述待檢測(cè)區(qū)域的大氣衰減系數(shù)，在所述計(jì)算模塊內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)的大氣衰減系數(shù)與平均污染水平之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系中，查詢獲得待檢測(cè)區(qū)域的平均污染水平。
[0085]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，利用所述攝像頭捕捉所述激光元件發(fā)射的激光位置可以通過在多個(gè)方向設(shè)置攝像頭，來捕捉所述激光元件發(fā)射的激光位置；在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，利用所述攝像頭捕捉所述激光元件發(fā)射的激光位置也可以通過調(diào)整所述攝像頭的俯仰角以及所述攝像頭的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，來捕捉所述激光元件發(fā)射的激光位置，在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，利用所述攝像頭捕捉所述激光元件發(fā)射的激光位置還可以通過計(jì)算所述攝像元件與所述激光元件之間的相對(duì)位置(即建立空間坐標(biāo)系，分別測(cè)量所述攝像元件與所述激光元件之間的X坐標(biāo)差、Y坐標(biāo)差和Z坐標(biāo)差)，從而根據(jù)所述攝像元件與所述激光元件之間的相對(duì)位置，計(jì)算出所述攝像元件反射回的光線在無衰減情況下的回波強(qiáng)度，與所述回波檢測(cè)模塊檢測(cè)到的實(shí)際回波強(qiáng)度進(jìn)行比較，并結(jié)合所述激光元件與所述攝像元件之間的距離，計(jì)算所述待檢測(cè)區(qū)域的大氣衰減系數(shù)，本發(fā)明對(duì)此并不做限定，具體視情況而定。
[0086]在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述攝像元件與所述激光元件的距離采用人為測(cè)量方式獲得，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述攝像元件與所述激光元件的距離采用自動(dòng)測(cè)量方式獲得，優(yōu)選的，在所述激光元件內(nèi)設(shè)置激光測(cè)距模塊，從而利用所述激光測(cè)距模塊自動(dòng)測(cè)得所述攝像元件與所述激光元件之間的距離，本發(fā)明對(duì)此并不做限定，具體視情況而定。
[0087]在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，該檢測(cè)方法還包括:對(duì)所述計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行顯示，從而可以直接讀取待檢測(cè)區(qū)域的大氣污染程度
[0088]由上可知，本發(fā)明實(shí)施例所提供的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法中，激光行走路線貫穿整個(gè)待檢測(cè)區(qū)域，從而使得利用本發(fā)明實(shí)施例所提供的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，無需在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)設(shè)置傳感器進(jìn)行測(cè)量，即可測(cè)得待檢測(cè)區(qū)域的整體污染水平，測(cè)量穩(wěn)定型好，從而不僅緩解了由于設(shè)置多個(gè)傳感器而引進(jìn)的成本過高的問題，還緩解了由于采樣點(diǎn)不典型而導(dǎo)致的測(cè)量結(jié)果精度低的問題。
[0089]本說明書中各個(gè)部分采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)部分重點(diǎn)說明的都是與其他部分的不同之處，各個(gè)部分之間相同相似部分互相參見即可。
[0090]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于，包括: 設(shè)置于待檢測(cè)區(qū)域的攝像元件，所述攝像元件包括:至少一個(gè)可變焦攝像頭和固定所述攝像頭的固定裝置； 激光元件，所述激光元件包括:向所述攝像元件發(fā)射光線的激光器，檢測(cè)所述攝像元件的反射光線強(qiáng)度的回波檢測(cè)模塊，以及根據(jù)所述反射光線的強(qiáng)度以及所述激光元件與所述攝像元件之間的距離，計(jì)算待檢測(cè)區(qū)域污染程度的計(jì)算模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述激光元件還包括:測(cè)量所述攝像元件與所述激光元件之間距離的激光測(cè)距模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述計(jì)算模塊內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)有大氣衰減系數(shù)與平均污染水平之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述固定裝置包括: 與所述攝像頭固定連接的第一固定件； 與所述第一固定件固定連接的電機(jī)，所述第一固定件在電機(jī)的帶動(dòng)下，帶動(dòng)所述攝像頭做俯仰運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述固定裝置還包括: 一端與所述第一固定件固定連接，另一端與所述電機(jī)固定連接的第二固定件，所述第二固定件在所述電機(jī)的帶動(dòng)下，帶動(dòng)所述攝像頭和第一固定件在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括: 全球定位模塊，測(cè)量所述攝像元件與所述激光元件在水平面內(nèi)的相對(duì)位置，即X坐標(biāo)差和Y坐標(biāo)差； 高度測(cè)量模塊，測(cè)量所述攝像元件與所述激光元件之間的高度差，即Z坐標(biāo)差。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述高度測(cè)量模塊為高度計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述全球定位模塊與所述高度測(cè)量模塊設(shè)置于所述激光元件內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括:顯示元件，對(duì)所述計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行顯示。
10.一種空氣質(zhì)量檢測(cè)方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置，其特征在于，包括: 將攝像元件放置在待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，固定所述攝像元件與所述激光元件的位置； 利用激光元件向所述攝像元件發(fā)射激光，并利用所述攝像頭捕捉所述激光元件發(fā)射的激光位置； 利用所述激光元件內(nèi)的回波檢測(cè)模塊檢測(cè)所述攝像元件反射光線的強(qiáng)度，輸出給計(jì)算模塊； 利用所述計(jì)算模塊，根據(jù)所述反射光線的強(qiáng)度以及所述激光元件與所述攝像元件之間的距離，計(jì)算待檢測(cè)區(qū)域污染程度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的檢測(cè)方法，其特征在于，還包括:對(duì)所述計(jì)算模塊的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行顯示。
【文檔編號(hào)】G01N21/49GK103940745SQ201410186852
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】張倩暄, 郜武 申請(qǐng)人:北京雪迪龍科技股份有限公司