一種區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對(duì)工地、道路、堆料場等區(qū)域進(jìn)行顆粒物立體監(jiān)測的系統(tǒng)和方法，涉及環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。系統(tǒng)包括：光散射顆粒物監(jiān)測儀、微脈沖水平掃描激光雷達(dá)和工控機(jī)，所述光散射顆粒物監(jiān)測儀設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，且所有的所述光散射顆粒物監(jiān)測儀均位于同一海拔高度；所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)設(shè)置于所述待監(jiān)測區(qū)域的上方；所有的所述光散射顆粒物監(jiān)測儀和所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)均與所述工控機(jī)相連。本發(fā)明通過分別監(jiān)測低空面和高空面上的顆粒物濃度，并運(yùn)用GIS的三維技術(shù)和差值模擬運(yùn)算技術(shù)，得到了待監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度立體的分布圖，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)顆粒物濃度的立體監(jiān)測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)污染的來源和擴(kuò)散傳輸情況的分析和判斷。
【專利說明】一種區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)工地、道路、堆料場等區(qū)域進(jìn)行顆粒物立體監(jiān)測的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]我國環(huán)境空氣質(zhì)量最近幾年嚴(yán)重惡化，霧霾天數(shù)明顯增加。通過對(duì)顆粒物成分的長期監(jiān)測，環(huán)保部門基本判定城市環(huán)境空氣顆粒物中的10%至20%都是由顆粒物造成的。為了降低環(huán)境污染情況，國家發(fā)布了相關(guān)的規(guī)定和措施，要求對(duì)顆粒物進(jìn)行治理控制。對(duì)于施工區(qū)域、道路、堆料場等區(qū)域的顆粒物進(jìn)行監(jiān)測也就成了環(huán)境監(jiān)測部門的日常工作。
[0003]目前，人們對(duì)于這些區(qū)域進(jìn)行顆粒物監(jiān)測主要使用的是降塵采樣、顆粒物自動(dòng)采樣器、及光散射法顆粒物在線監(jiān)測設(shè)備等。
[0004]使用采樣器對(duì)顆粒物進(jìn)行監(jiān)測，需要的時(shí)間周期長，而且需要將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室稱重，不能對(duì)顆粒物進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，測量誤差大；使用光散射法顆粒物在線監(jiān)測設(shè)備對(duì)顆粒物進(jìn)行監(jiān)測，雖然可以解決數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性問題，但是，采用這種監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行顆粒物監(jiān)測是屬于點(diǎn)式測量的方式，而且在測量的過程中，受到風(fēng)向的影響比較大，在不處于下風(fēng)向時(shí)，不能測量到顆粒物的變化情況。而且，單點(diǎn)式測量對(duì)于區(qū)域顆粒物情況的代表性不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)和方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，包括:
[0008]光散射顆粒物監(jiān)測儀1、微脈沖水平掃描激光雷達(dá)2和工控機(jī)3，光散射顆粒物監(jiān)測儀I設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，且所有的光散射顆粒物監(jiān)測儀I均位于同一海拔高度；微脈沖水平掃描激光雷達(dá)2設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域的上方；所有的光散射顆粒物監(jiān)測儀I和微脈沖水平掃描激光雷達(dá)2均與工控機(jī)3相連。
[0009]優(yōu)選地，所述待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置網(wǎng)格劃分點(diǎn)，所述光散射顆粒物監(jiān)測儀I設(shè)置于所述網(wǎng)格劃分點(diǎn)上。
[0010]優(yōu)選地，所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)2設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域的上方5-10m的高度處。
[0011]優(yōu)選地，所述光散射顆粒物監(jiān)測儀I位于海拔高度2-3m的位置。
[0012]優(yōu)選地，相鄰的所述光散射顆粒物監(jiān)測儀I之間的距離為l_2km。
[0013]優(yōu)選地，微脈沖水平掃描激光雷達(dá)2設(shè)置為3-4個(gè)，且每個(gè)微脈沖水平掃描激光雷達(dá)2分別位于待監(jiān)測區(qū)域的上方的不同高度處。
[0014]優(yōu)選地，還包括數(shù)據(jù)傳輸裝置和遠(yuǎn)程控制裝置，其中，遠(yuǎn)程控制裝置通過數(shù)據(jù)傳輸裝置與工控機(jī)3相連。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測方法，使用上述區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，包括如下步驟:
[0016]步驟I，所述光散射顆粒物監(jiān)測儀監(jiān)測所在位點(diǎn)的顆粒物濃度信息，并將所在位點(diǎn)的顆粒物濃度信息傳送至所述工控機(jī)上；
[0017]步驟2，所述工控機(jī)接收所述顆粒物濃度信息，并將所述顆粒物濃度信息以及預(yù)置的空間信息加載在GIS地圖上；
[0018]步驟3，對(duì)所述顆粒物濃度信息進(jìn)行差值模擬運(yùn)算，在GIS地圖上形成所述待監(jiān)測區(qū)域的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層；
[0019]步驟4，所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)進(jìn)行水平掃描測量，獲取所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)所在水平面的顆粒物濃度信息、角度信息和距離信息，并將所述顆粒物濃度信息、角度信息和距離信息傳送至所述工控機(jī)上；
[0020]步驟5，所述工控機(jī)接收步驟4中所述顆粒物濃度信息、角度信息和距離信息，并加載在GIS地圖上，在GIS地圖上形成所述待監(jiān)測區(qū)域的上方的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層；
[0021]步驟6，在所述待監(jiān)測區(qū)域的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層和所述待監(jiān)測區(qū)域的上方的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層之間，設(shè)置2-3層的分布平面層，并進(jìn)行差值模擬運(yùn)算，計(jì)算顆粒物濃度在垂直方向上的分布情況；
[0022]步驟7，將所述顆粒物濃度在垂直方向上的分布情況加載到GIS地圖上，得到所述待監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度立體的分布圖。
[0023]優(yōu)選地，步驟7之后，還包括步驟，在所述立體的顆粒物濃度分布圖上設(shè)置時(shí)間軸，得到加載有時(shí)間軸的所述待監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度立體的分布圖。
[0024]在步驟3之后、步驟4之前，和/或，步驟5之后、步驟6之前，和/或，步驟7之后，還包括步驟，使用不同的顏色表示所述顆粒物濃度分布圖層。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過監(jiān)測低空面上的顆粒物濃度和高空面上的顆粒物濃度，并運(yùn)用GIS的三維技術(shù)和差值模擬運(yùn)算技術(shù)，得到了待監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度立體的分布圖，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)顆粒物濃度的立體監(jiān)測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)污染的來源和擴(kuò)散傳輸情況的分析和判斷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測方法的流程示意圖。
[0028]圖中，各符號(hào)的含義如下:
[0029]I光散射顆粒物監(jiān)測儀，2微脈沖水平掃描激光雷達(dá)，3工控機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]針對(duì)現(xiàn)在環(huán)境的污染情況，以及現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)，人們希望能夠直觀的看到顆粒物的來源情況、擴(kuò)散情況等。為了解決這個(gè)問題，就需要能夠?qū)^(qū)域內(nèi)的顆粒物進(jìn)行連續(xù)的立體監(jiān)測，分清楚屬于外來污染還是自身污染，以及污染的擴(kuò)散傳輸?shù)葍?nèi)容。
[0032]實(shí)施例一
[0033]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，包括:
[0034]光散射顆粒物監(jiān)測儀1、微脈沖水平掃描激光雷達(dá)2和工控機(jī)3，光散射顆粒物監(jiān)測儀I設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，且所有的光散射顆粒物監(jiān)測儀I均位于同一海拔高度；微脈沖水平掃描激光雷達(dá)2設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域的上方；所有的光散射顆粒物監(jiān)測儀I和微脈沖水平掃描激光雷達(dá)2均與工控機(jī)3相連。
[0035]光散射顆粒物監(jiān)測儀是一種點(diǎn)式顆粒物濃度測量儀器，可以將安裝位點(diǎn)處的環(huán)境空氣抽進(jìn)儀器內(nèi)部，并在儀器內(nèi)部的分析室內(nèi)使用激光照射空氣，由于空氣中的顆粒物會(huì)對(duì)激光產(chǎn)生散射作用，所以儀器可以通過光電設(shè)備測量散射光的強(qiáng)度，計(jì)算出顆粒物的濃度。
[0036]光散射顆粒物監(jiān)測儀需要安裝在一個(gè)支架上進(jìn)行使用，所以，為了減小支架的高度，降低安裝難度和安裝成本，一般光散射顆粒物監(jiān)測儀用于監(jiān)測低空處的顆粒物濃度。
[0037]由于光散射顆粒物監(jiān)測儀是一種點(diǎn)式測量儀器，一臺(tái)光散射顆粒物監(jiān)測儀只能監(jiān)測其安裝位點(diǎn)處的空氣中顆粒物濃度，所以，為了得到某個(gè)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)某個(gè)海拔高度的水平面上的顆粒物濃度，本實(shí)施例中，使用了多臺(tái)光散射顆粒物監(jiān)測儀，并使其均處于同一個(gè)海拔高度，從而對(duì)監(jiān)測區(qū)域該海拔高度的顆粒物濃度進(jìn)行監(jiān)測。
[0038]微脈沖水平掃描激光雷達(dá)是一種新型的、對(duì)大范圍內(nèi)顆粒物分布做綜合實(shí)時(shí)測量的系統(tǒng)。激光雷達(dá)系統(tǒng)是基于顆粒物對(duì)光的后散射技術(shù)設(shè)計(jì)的一種監(jiān)測顆粒物系統(tǒng)，并結(jié)合信號(hào)的返回時(shí)間，判斷顆粒物在激光路徑上的距離信息，結(jié)合坐標(biāo)信息和角度信息，就可以判讀顆粒物在某個(gè)位置的濃度及整體分布。激光雷達(dá)系統(tǒng)，采用水平掃描云臺(tái)后，就可以在水平面上進(jìn)行逐角度的掃描測量。一般激光雷達(dá)的掃描半徑都在5Km以上。將帶有水平云臺(tái)的激光雷達(dá)固定到監(jiān)控區(qū)域的上方，通過合理的布置激光雷達(dá)，就可以在監(jiān)控區(qū)域上空形成一個(gè)監(jiān)控面，對(duì)該監(jiān)控面上的顆粒物濃度進(jìn)行監(jiān)測。
[0039]微脈沖水平掃描激光雷達(dá)要實(shí)現(xiàn)在大范圍內(nèi)對(duì)顆粒物濃度進(jìn)行監(jiān)控，形成監(jiān)控面，需要在沒有障礙物的空間使用。在本實(shí)施例中，將微脈沖水平掃描激光雷達(dá)設(shè)置于待監(jiān)控區(qū)域的上方，由于待監(jiān)控區(qū)域的上方空曠，在監(jiān)控面上，不存在障礙物，因此，可以使用微脈沖水平掃描激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)對(duì)該監(jiān)控面的監(jiān)控。而不能將微脈沖水平掃描激光雷達(dá)用于待監(jiān)控區(qū)域內(nèi)對(duì)顆粒物的監(jiān)控，因?yàn)?，在待監(jiān)控區(qū)域內(nèi)或待監(jiān)控區(qū)域的低空區(qū)，存在較多的堆料或其他的障礙物，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控面的監(jiān)控。
[0040]本實(shí)施例中，通過在待監(jiān)測區(qū)域的上方，使用微脈沖水平掃描激光雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)待監(jiān)測區(qū)域高空平面處的顆粒物濃度的監(jiān)測，在待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，使用多臺(tái)光散射顆粒物監(jiān)測儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)待監(jiān)測區(qū)域低空平面處的顆粒物濃度的監(jiān)測，從而實(shí)現(xiàn)了待監(jiān)測區(qū)域低空面和高空面不同層面上顆粒物濃度的監(jiān)測。
[0041]低空面上的顆粒物濃度的監(jiān)測數(shù)據(jù)和高空面上的顆粒物濃度的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分別從光散射顆粒物監(jiān)測儀和微脈沖水平掃描激光雷達(dá)傳輸至工控機(jī)上。
[0042]工控機(jī)安裝在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，與光散射顆粒物監(jiān)測儀和微脈沖水平掃描激光雷達(dá)分別連接，通過在該工控機(jī)上配置運(yùn)算速度比較高的硬件配件和相關(guān)的軟件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和處理。
[0043]其中，安裝在工控機(jī)上的數(shù)據(jù)采集、處理軟件系統(tǒng)，可以通過串口、網(wǎng)口等方式連接光散射顆粒物監(jiān)測儀和微脈沖水平掃描激光雷。從設(shè)備上實(shí)時(shí)獲取顆粒物濃度數(shù)據(jù)，以及該數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間信息，通過從設(shè)備上實(shí)時(shí)獲取的數(shù)據(jù)和信息，結(jié)合預(yù)設(shè)在軟件系統(tǒng)上的GIS信息，運(yùn)用差值模擬運(yùn)算，形成顆粒物濃度數(shù)據(jù)的面狀分布，再通過對(duì)面狀分布進(jìn)行垂直差值模擬運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)顆粒物的立體監(jiān)測。并通過網(wǎng)絡(luò)等方式，將結(jié)果傳輸給上級(jí)中心系統(tǒng)。
[0044]在工控機(jī)中，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，得到對(duì)區(qū)域的立體監(jiān)測，工作過程為:
[0045]接收光散射顆粒物監(jiān)測儀采集的監(jiān)測區(qū)域低空面上的顆粒物濃度信息，并結(jié)合預(yù)設(shè)的位置信息，將所述顆粒物濃度信息以及預(yù)置的空間信息加載在GIS地圖上；對(duì)所述顆粒物濃度信息進(jìn)行差值模擬運(yùn)算，在GIS地圖上形成所述待監(jiān)測區(qū)域的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層；
[0046]接收微脈沖水平掃描激光雷采集的監(jiān)測區(qū)域高空面上顆粒物濃度信息、角度信息和距離信息，并加載在GIS地圖上，在GIS地圖上形成所述待監(jiān)測區(qū)域的上方的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層；
[0047]在低空處的顆粒物濃度分布圖層和高空處的顆粒物濃度分布圖層之間，設(shè)置2-3層的分布平面層，并進(jìn)行差值模擬運(yùn)算，計(jì)算顆粒物濃度在垂直方向上的分布情況；其中，在垂直方向上進(jìn)行差值模擬運(yùn)算的方法，與在水平方向上進(jìn)行差值模擬運(yùn)算的方法相同；
[0048]最后，將上述顆粒物濃度在垂直方向上的分布情況加載到GIS地圖上，得到所述待監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度立體的分布圖。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度的立體監(jiān)測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)污染的來源和擴(kuò)散傳輸情況的分析和判斷。
[0049]本發(fā)明實(shí)施例中，所述待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置網(wǎng)格劃分點(diǎn)，所述光散射顆粒物監(jiān)測儀設(shè)置于所述網(wǎng)格劃分點(diǎn)上。
[0050]將顆粒物濃度的點(diǎn)式測量儀按照網(wǎng)格劃分的方式，分別設(shè)置在各網(wǎng)格劃分點(diǎn)上，可以使對(duì)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)顆粒物濃度的監(jiān)測更加有規(guī)律性，且能夠?qū)崿F(xiàn)全面的監(jiān)測，得到可靠的監(jiān)測信息。
[0051]在實(shí)際安裝過程中，由于監(jiān)測區(qū)域?yàn)楣さ鼗蚨蚜蠄龅?，存在很多的障礙物，所以，網(wǎng)格劃分點(diǎn)上可能無法按照計(jì)劃正常安裝光散射顆粒物監(jiān)測儀，則，可以根據(jù)實(shí)際情況，優(yōu)選網(wǎng)格劃分點(diǎn)，只要儀器的安裝具有規(guī)律，使得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)具有代表性和全面性。另外，還可以根據(jù)實(shí)際情況，為了降低安裝成本，優(yōu)選網(wǎng)格劃分點(diǎn)。
[0052]實(shí)際使用過程中，將監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化劃分，再進(jìn)行優(yōu)化選點(diǎn)，然后在區(qū)域內(nèi)，每隔l-2km的距離安裝一臺(tái)光散射顆粒物檢測儀，并盡可能保證安裝高度在一個(gè)海拔高度下。這樣就可以對(duì)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)顆粒物在這一高度下的顆粒物濃度分布進(jìn)行初步檢測，然后通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的分析，差值運(yùn)算模擬等技術(shù)，就可以獲得顆粒物在這一高度下的分布情況，并可以獲得連續(xù)的測量結(jié)果。
[0053]本發(fā)明實(shí)施例中，所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)2設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域的上方5-10m的高度處。
[0054]其中，待監(jiān)測區(qū)域的上方是指從堆料等的最高處往上的空間。
[0055]微脈沖水平掃描激光雷達(dá)的安裝高度可以根據(jù)工地或堆料場等監(jiān)測區(qū)域的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。在監(jiān)測區(qū)域上方5-10m的高度處，可以較全面的反應(yīng)顆粒物濃度信息，使監(jiān)測得到的顆粒物濃度信息比較可靠和全面。
[0056]本發(fā)明實(shí)施例中，光散射顆粒物監(jiān)測儀I位于海拔高度2-3m的位置。
[0057]其中，海拔高度是指從水平面開始往上測量的高度。
[0058]一般工地或堆料場等監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，堆料等的高度一般為2-3m，所以為了監(jiān)測堆料場等區(qū)域內(nèi)的顆粒物濃度，將光散射顆粒物監(jiān)測儀的海拔高度設(shè)置為2-3m，可以比較準(zhǔn)確的反應(yīng)空氣中實(shí)際的顆粒物的濃度，得到較準(zhǔn)確的監(jiān)測信息。
[0059]如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，光散射顆粒物監(jiān)測儀安裝的海拔高度還可以根據(jù)堆料場等區(qū)域內(nèi)的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，以使光散射顆粒物監(jiān)測儀監(jiān)測到的顆粒物濃度等數(shù)據(jù)可以比較準(zhǔn)確地反映現(xiàn)場的實(shí)際情況。
[0060]本發(fā)明實(shí)施例中，相鄰的所述光散射顆粒物監(jiān)測儀I之間的距離為l_2km。光散射顆粒物監(jiān)測儀采用這樣的布局，可以保證多個(gè)位點(diǎn)處的顆粒物濃度信息能夠真實(shí)的、準(zhǔn)確的反應(yīng)位點(diǎn)所在的水平面的顆粒物濃度信息，而如果相鄰的兩個(gè)光散射顆粒物監(jiān)測儀之間的距離過大，則可能由于位點(diǎn)的信息過少，經(jīng)過差值模擬運(yùn)算后得到的水平面的顆粒物濃度信息不夠準(zhǔn)確，不能反映實(shí)際情況；如果相鄰的兩個(gè)光散射顆粒物監(jiān)測儀之間的距離過小，則可以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，但是安裝工作量會(huì)變大，成本會(huì)加大，因此本實(shí)施例中，將相鄰的所述光散射顆粒物監(jiān)測儀I之間的距離設(shè)置為l_2km，既可以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，又可以降低成本。
[0061]本發(fā)明實(shí)施例中，微脈沖水平掃描激光雷達(dá)2設(shè)置為3-4個(gè)，且每個(gè)微脈沖水平掃描激光雷達(dá)2分別位于待監(jiān)測區(qū)域的上方的不同高度處。
[0062]通過使用多臺(tái)微脈沖水平掃描激光雷達(dá)系統(tǒng)，在不同高度進(jìn)行同時(shí)檢測，獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，形成多層顆粒物的分布情況。通過和GIS系統(tǒng)結(jié)合可以形成監(jiān)控區(qū)域上方多個(gè)高度上面狀的顆粒物分布的監(jiān)控。
[0063]采用上述結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測區(qū)域的上方不同高度處的顆粒物濃度進(jìn)行監(jiān)測，使得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)更加全面，對(duì)區(qū)域的監(jiān)測更加全面，則后續(xù)進(jìn)行立體監(jiān)測時(shí)，可以得到更詳細(xì)的立體監(jiān)測信息，進(jìn)而可以為環(huán)保部門提供更加可靠的決策信息支撐。
[0064]本發(fā)明實(shí)施例提供的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，還包括數(shù)據(jù)傳輸裝置和遠(yuǎn)程控制裝置(圖中未示出)，其中，遠(yuǎn)程控制裝置可以通過數(shù)據(jù)傳輸裝置與工控機(jī)3相連。
[0065]本實(shí)施例中，可以將在工控機(jī)中經(jīng)過差值模擬運(yùn)算得到的立體監(jiān)測圖層傳通過數(shù)據(jù)傳輸裝置，傳輸至遠(yuǎn)程控制裝置，環(huán)保部門直接查看立體監(jiān)測圖層；還可以將工控機(jī)接收到的光散射顆粒物監(jiān)測儀對(duì)低空平面的顆粒物濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)，和微脈沖水平掃描激光雷達(dá)對(duì)高空平面的顆粒物濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)分別傳輸至遠(yuǎn)程控制裝置，在遠(yuǎn)程控制裝置中，通過水平差值模擬運(yùn)算和垂直差值模擬運(yùn)算得到待監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度立體的分布圖，為環(huán)保部門查看。
[0066]其中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，由于可以將遠(yuǎn)程控制裝置設(shè)置在環(huán)保部門的辦公室或決策控制室中，所以，如果可以通過使用數(shù)據(jù)傳輸裝置將顆粒物濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)直接傳輸至遠(yuǎn)程控制裝置上，則環(huán)保工作人員就可以直接在控制室中通過查看立體分布圖，而無需去監(jiān)測區(qū)域現(xiàn)場，采樣，再回實(shí)驗(yàn)室分析，或者去監(jiān)測區(qū)域現(xiàn)場查看工控機(jī)，從工控機(jī)上獲取顆粒物的立體分布圖。
[0067]本實(shí)施例提供的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)還包括:
[0068]質(zhì)量保證系統(tǒng)，主要是對(duì)光散射設(shè)備進(jìn)行比較校準(zhǔn)的設(shè)備等。用于設(shè)備的比較校準(zhǔn)，質(zhì)量保證；輔助系統(tǒng)，主要包括供電、數(shù)據(jù)傳輸、氣象設(shè)備、安裝支架等系統(tǒng)輔助類設(shè)備，保證主要監(jiān)測設(shè)備的正常運(yùn)行。
[0069]實(shí)施例二
[0070]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測方法，使用實(shí)施例一所述的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，包括如下步驟:
[0071 ] 步驟I，所述光散射顆粒物監(jiān)測儀監(jiān)測所在位點(diǎn)的顆粒物濃度信息，并將所在位點(diǎn)的顆粒物濃度信息傳送至所述工控機(jī)上；
[0072]步驟2，所述工控機(jī)接收所述顆粒物濃度信息，并將所述顆粒物濃度信息以及預(yù)置的空間信息加載在GIS地圖上；
[0073]步驟3，對(duì)所述顆粒物濃度信息進(jìn)行差值模擬運(yùn)算，在GIS地圖上形成所述待監(jiān)測區(qū)域的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層；
[0074]步驟4，所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)進(jìn)行水平掃描測量，獲取所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)所在水平面的顆粒物濃度信息、角度信息和距離信息，并將所述顆粒物濃度信息、角度信息和距離信息傳送至所述工控機(jī)上；
[0075]步驟5，所述工控機(jī)接收步驟4中所述顆粒物濃度信息、角度信息和距離信息，并加載在GIS地圖上，在GIS地圖上形成所述待監(jiān)測區(qū)域的上方的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層；
[0076]步驟6，在所述待監(jiān)測區(qū)域的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層和所述待監(jiān)測區(qū)域的上方的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層之間，設(shè)置2-3層的分布平面層，并進(jìn)行差值模擬運(yùn)算，計(jì)算顆粒物濃度在垂直方向上的分布情況；
[0077]步驟7，將所述顆粒物濃度在垂直方向上的分布情況加載到GIS地圖上，得到所述待監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度立體的分布圖。
[0078]本發(fā)明實(shí)施例提供的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測方法，結(jié)合了微脈沖激光雷達(dá)水平掃描技術(shù)、差值模擬運(yùn)算技術(shù)、顆粒物的光散射監(jiān)測技術(shù)、高性能工控機(jī)技術(shù)、GIS的三維技術(shù)等多種環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，獲得了待監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度立體的分布圖，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)顆粒物濃度的立體監(jiān)測。
[0079]本發(fā)明實(shí)施例中，步驟7之后，還包括步驟，在所述立體的顆粒物濃度分布圖上設(shè)置時(shí)間軸，得到加載有時(shí)間軸的所述待監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度立體的分布圖。
[0080]通過增加時(shí)間軸，就可以將一段時(shí)間內(nèi)，區(qū)域內(nèi)的顆粒物的來源擴(kuò)散等情況直觀動(dòng)態(tài)的展示出來。
[0081]本發(fā)明實(shí)施例中，在步驟3之后、步驟4之前，和/或，步驟5之后、步驟6之前，和/或，步驟7之后，還包括步驟，使用不同的顏色表示所述顆粒物濃度分布圖層。
[0082]得到顆粒物濃度的分布圖層后，使用不同的顏色表示該分布圖層，可以更加直觀的、清晰的分析出顆粒物濃度在監(jiān)測區(qū)域不同的層面上的分布情況。
[0083]本發(fā)明實(shí)施例提供的顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)的工作過程可以包括如下步驟:
[0084]1、通過光散射顆粒物監(jiān)測儀獲取安裝位置的顆粒物濃度；
[0085]2、通過數(shù)據(jù)接口或網(wǎng)絡(luò)接口，將測量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦た貦C(jī)上；
[0086]3、在工控機(jī)內(nèi)設(shè)定每個(gè)點(diǎn)位的參數(shù)信息，GIS位置信息等內(nèi)容；
[0087]4、將獲取的每個(gè)點(diǎn)位的顆粒物濃度數(shù)據(jù)和空間信息一并存儲(chǔ)；
[0088]5、在系統(tǒng)內(nèi)預(yù)置GIS地圖庫；
[0089]6、將獲得的顆粒物濃度信息，結(jié)合空間信息，在GIS地圖上加載；
[0090]7、將所有的光散射顆粒物監(jiān)測儀的所在點(diǎn)的顆粒物濃度加載后，對(duì)區(qū)域范圍的顆粒物濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析；
[0091]8、將區(qū)域范圍的顆粒物濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行差值模擬運(yùn)算，在GIS地圖上形成一個(gè)平面狀的顆粒物濃度分布圖，并以不同的顏色表示；
[0092]9、微脈沖水平掃描激光雷達(dá)掃描測量，將測量的濃度信息、角度信息、距離信息等內(nèi)容實(shí)時(shí)傳輸?shù)焦た貦C(jī)的軟件上；
[0093]10、將從微脈沖水平掃描激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)，在工控機(jī)上的數(shù)據(jù)采集分析軟件中進(jìn)行處理，綜合分析后，將濃度信息和坐標(biāo)信息確定，并在數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲(chǔ)；
[0094]11、將微脈沖水平掃描激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)加載到GIS地圖上；從而在地圖低高度范圍獲得光散射顆粒物監(jiān)測儀的顆粒物濃度的分布圖，在高高度范圍有微脈沖水平掃描激光雷達(dá)的顆粒物濃度分布圖；
[0095]12、通過在上述兩個(gè)分布層之間，增加2-3層的分布平面層，通過垂直的差值虛擬運(yùn)算，將顆粒物在垂直方向上的多層分布情況計(jì)算出來；
[0096]13、將顆粒物在垂直方向上的多層分布情況附加在GIS地圖上，形成監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度的立體分布圖；從而可以通過立體的方式展示顆粒物在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的分布情況。
[0097]14、增加時(shí)間軸，將一段時(shí)間的濃度分布立體圖展示出來，從而就可以看到顆粒物的來源，擴(kuò)散等顆粒物的濃度變化情況。
[0098]本發(fā)明實(shí)施例結(jié)合了微脈沖激光雷達(dá)水平掃描技術(shù)、計(jì)算機(jī)虛擬計(jì)算技術(shù)、顆粒物的光散射監(jiān)測技術(shù)、高性能工控機(jī)技術(shù)、GIS的三維技術(shù)等多種環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，形成了區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測的系統(tǒng)和方法。通過網(wǎng)格化布置的光散射在線監(jiān)測設(shè)備和微脈沖激光雷達(dá)掃描設(shè)備，可以實(shí)時(shí)獲取區(qū)域內(nèi)高低兩個(gè)水平面范圍內(nèi)的顆粒物的分布情況，將獲得的數(shù)據(jù)輸送到高性能的工控機(jī)中，工控機(jī)通過地圖加載、分層運(yùn)行，增加高度信息，并增加分層切片，通過數(shù)值的差值運(yùn)算的方法，獲得多個(gè)高度和多個(gè)維度的顆粒物濃度信息，然后通過立體顯示技術(shù)，將顆粒物在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的實(shí)時(shí)分布情況監(jiān)控展示，再增加上時(shí)間軸，就可以將一段時(shí)間內(nèi)，區(qū)域內(nèi)的顆粒物的來源擴(kuò)散等情況直觀動(dòng)態(tài)的展示出來。
[0099]通過采用本發(fā)明公開的上述技術(shù)方案，得到了如下有益的效果:本發(fā)明通過監(jiān)測低空面上的顆粒物濃度和高空面上的顆粒物濃度，并運(yùn)用GIS的三維技術(shù)和差值模擬運(yùn)算技術(shù)，得到了待監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度立體的分布圖，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)顆粒物濃度的立體監(jiān)測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)污染的來源和擴(kuò)散傳輸情況的分析和判斷。
[0100]本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0101]本領(lǐng)域人員應(yīng)該理解的是，上述實(shí)施例提供的方法步驟的時(shí)序可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，也可根據(jù)實(shí)際情況并發(fā)進(jìn)行。
[0102]上述實(shí)施例涉及的方法中的全部或部分步驟可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)設(shè)備可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)中，用于執(zhí)行上述各實(shí)施例方法所述的全部或部分步驟。所述計(jì)算機(jī)設(shè)備，例如:個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、智能移動(dòng)終端、智能家居設(shè)備、穿戴式智能設(shè)備、車載智能設(shè)備等；所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，例如:RAM、ROM、磁碟、磁帶、光盤、閃存、U盤、移動(dòng)硬盤、存儲(chǔ)卡、記憶棒、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)等。
[0103]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0104]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括: 光散射顆粒物監(jiān)測儀、微脈沖水平掃描激光雷達(dá)和工控機(jī)，所述光散射顆粒物監(jiān)測儀設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，且所有的所述光散射顆粒物監(jiān)測儀均位于同一海拔高度；所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)設(shè)置于所述待監(jiān)測區(qū)域的上方；所有的所述光散射顆粒物監(jiān)測儀和所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)均與所述工控機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述待監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置網(wǎng)格劃分點(diǎn)，所述光散射顆粒物監(jiān)測儀設(shè)置于所述網(wǎng)格劃分點(diǎn)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)設(shè)置于待監(jiān)測區(qū)域的上方5-10m的高度處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述光散射顆粒物監(jiān)測儀位于海拔高度2-3m的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，相鄰的所述光散射顆粒物監(jiān)測儀之間的距離為l_2km。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)設(shè)置為3-4個(gè)，且每個(gè)所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)分別位于所述待監(jiān)測區(qū)域的上方的不同高度處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)傳輸裝置和遠(yuǎn)程控制裝置，所述遠(yuǎn)程控制裝置通過所述數(shù)據(jù)傳輸裝置與所述工控機(jī)相連。
8.一種區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測系統(tǒng)，包括如下步驟: 步驟I，所述光散射顆粒物監(jiān)測儀監(jiān)測所在位點(diǎn)的顆粒物濃度信息，并將所在位點(diǎn)的顆粒物濃度信息傳送至所述工控機(jī)上； 步驟2，所述工控機(jī)接收所述顆粒物濃度信息，并將所述顆粒物濃度信息以及預(yù)置的空間信息加載在GIS地圖上； 步驟3，對(duì)所述顆粒物濃度信息進(jìn)行差值模擬運(yùn)算，在GIS地圖上形成所述待監(jiān)測區(qū)域的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層； 步驟4，所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)進(jìn)行水平掃描測量，獲取所述微脈沖水平掃描激光雷達(dá)所在水平面的顆粒物濃度信息、角度信息和距離信息，并將所述顆粒物濃度信息、角度信息和距離信息傳送至所述工控機(jī)上； 步驟5，所述工控機(jī)接收步驟4中所述顆粒物濃度信息、角度信息和距離信息，并加載在GIS地圖上，在GIS地圖上形成所述待監(jiān)測區(qū)域的上方的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層； 步驟6，在所述待監(jiān)測區(qū)域的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層和所述待監(jiān)測區(qū)域的上方的、平面狀的顆粒物濃度分布圖層之間，設(shè)置2-3層的分布平面層，并進(jìn)行差值模擬運(yùn)算，計(jì)算顆粒物濃度在垂直方向上的分布情況； 步驟7，將所述顆粒物濃度在垂直方向上的分布情況加載到GIS地圖上，得到所述待監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度立體的分布圖。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測方法，其特征在于，步驟7之后，還包括步驟，在所述立體的顆粒物濃度分布圖上設(shè)置時(shí)間軸，得到加載有時(shí)間軸的所述待監(jiān)測區(qū)域顆粒物濃度立體的分布圖。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的區(qū)域顆粒物立體監(jiān)測方法，其特征在于，在步驟3之后、步驟4之前，和/或，步驟5之后、步驟6之前，和/或，步驟7之后，還包括步驟，使用不同的顏色表示所述顆粒物濃度分布圖層。
【文檔編號(hào)】G01N15/06GK104483248SQ201410843964
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】趙漢松, 姚新, 房明, 劉海英, 陸菲 申請人:中科宇圖天下科技有限公司