專利名稱：污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
環(huán)保部門在對污染氣體的監(jiān)測過程中，存在以下一些問題1、由于傳統(tǒng)采樣方式的運輸樣品耗費時間較長，同時也沒有GPS定位數(shù)據(jù)功能，因此，不能準確確定氣體監(jiān)測點位置，不能對監(jiān)測區(qū)域進行快速的、大面積的宏觀的氣體監(jiān)測；2、傳統(tǒng)采樣不能快速地對同一地區(qū)進行多種高度、多種氣體的采樣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠準確確定氣體監(jiān)測點位置并能夠?qū)ΡO(jiān)測區(qū)域不同高度空氣中的有毒有害氣體進行監(jiān)測的污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)，包括安裝在無人機上的數(shù)據(jù)采集控制模塊、氣體檢測設(shè)備、機載GPS、存儲器、機上無線傳輸模塊以及安裝在地面上的工作站、地面無線傳輸模塊，所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊通過A/D接口與氣體檢測設(shè)備相連接，用于采集空氣中的氣體數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)采集控制模塊與機載GPS相連接用于與采集氣體數(shù)據(jù)的同時，同步采集位置信息；數(shù)據(jù)采集控制模塊與存儲器相連接用于存儲各種氣體數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集控制模塊與機上無線傳輸模塊相連接，該機上無線傳輸模塊通過2. 4G無線通信網(wǎng)與地面無線傳輸模塊相連接實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸功能；地面工作站與地面無線傳輸模塊相連接用于接收無人機上傳輸GPS數(shù)據(jù)和氣體檢測數(shù)據(jù)并進行分析處理。而且,所述的氣體檢測設(shè)備為硫化氫/ 一氧化氮二合一傳感器、一氧化氮傳感器、二氧化氮傳感器、二氧化硫傳感器和氨氣傳感器中的一種或多種。而且，所述的氣體檢測設(shè)備為氧氣傳感器、氫氣傳感器、氯氣傳感器、氰化氫傳感器、氯化氫傳感器、二氧化氯傳感器、磷化氫傳感器和二氧化碳傳感器中的一種或多種。而且，所述的氣體檢測設(shè)備中包括的傳感器種類最多為五種。而且，所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊通過RS232接口與機載GPS相連接；所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊通過SPI接口與存儲器相連接；所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊通過SPI接口與機上無線傳輸模塊相連接，所述的地面工作站通過RS232接口與地面無線傳輸模塊相連接。而且，所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊采用ATMEGA16單片機，所述的存儲器采用的是SD存儲卡，機上無線傳輸模塊和地面無線傳輸模塊均采用CRM2400ANC無線傳輸芯片。 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明在無人機上安裝機載氣體監(jiān)測設(shè)備可以實時采集不同點位、不同氣體濃度的GPS數(shù)據(jù)和氣體數(shù)據(jù)并通過2. 4G無線傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到地面工作站上，地面工作站通過數(shù)據(jù)處理分析得到無人機所飛區(qū)域的多個高度平面的不同氣體濃度，實現(xiàn)了對環(huán)保監(jiān)測區(qū)域的快速、全面、準確的監(jiān)測功能，提高了監(jiān)測的效率和監(jiān)測的實時性和直觀性。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)連接示意圖；圖2是本發(fā)明的無人機上的氣體監(jiān)測部分連接示意圖；圖3是本發(fā)明的地面上的工作站部分連接示意圖；圖4是本發(fā)明的工作流程圖；圖5是本發(fā)明的地面工作站處理后的分析結(jié)果示意圖，其中圖5 Ca)為第一測區(qū)150m高度CO濃度專題圖，圖5 (b)為第一測區(qū)250m高度CO濃度專題圖，圖5 (c)為第一測區(qū)350m高度CO濃度專題圖，圖5 (d)是第一測區(qū)150m、250m、350m高度及地面驗證CO
濃度三維示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳述。一種污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)，如圖I所示，包括安裝在無人機上的數(shù)據(jù)采集控制模塊、氣體檢測設(shè)備、機載GPS、存儲器、機上無線傳輸模塊以及安裝在地面上的工作站、地面無線傳輸模塊，機上無線傳輸模塊與地面?zhèn)鬏斈K通過2. 4G無線通信網(wǎng)相連接。下面對機上部分和地面部分分別進行說明污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)的機上部分，如圖2所示，數(shù)據(jù)采集控制模塊通過A/D接口與氣體檢測設(shè)備相連接，該氣體檢測設(shè)備包括硫化氫/ 一氧化氮傳感器(二合一)、一氧化氮傳感器、二氧化氮傳感器、二氧化硫傳感器和氨氣傳感器，能夠?qū)諝庵械囊谎趸?、硫化氫、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫和氨氣等氣體成分及濃度進行采集，上述傳感器根據(jù)實際需求更換為氧氣傳感器、氫氣傳感器、氯氣傳感器、氰化氫傳感器、氯化氫傳感器、二氧化氯傳感器、磷化氫傳感器和二氧化碳傳感器中的一種或多種(最多五種)。數(shù)據(jù)采集控制模塊通過RS232接口與機載GPS相連接采集位置信息；數(shù)據(jù)采集控制模塊通過SPI接口與存儲器相連接，用于存儲各種氣體傳感器采集的數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集控制模塊通過SPI接口與機上無線傳輸模塊相連接，該機上無線傳輸模塊通過2. 4G無線通信網(wǎng)與地面無線傳輸模塊相連接實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸功能。在本實施例中，數(shù)據(jù)采集控制模塊采用ATMEGA16單片機，存儲器采用的是SD存儲卡，機上無線傳輸模塊采用CRM2400ANC無線傳輸芯片，其采用完全透明的傳輸協(xié)議，應(yīng)用在短距離無線傳輸中具有較高的性價比。污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)的地面部分，如圖3所示，包括地面工作站和地面無線傳輸模塊，該地面無線傳輸模塊采用CRM2400ANC無線傳輸芯片，地面工作站通過RS232接口與地面無線傳輸模塊相連接，用于接收無人機上傳輸過來的同一時刻的GPS數(shù)據(jù)和氣體檢測數(shù)據(jù)，地面工作站同時對GPS數(shù)據(jù)和氣體檢測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析處理，得到目標區(qū)域遙感影像上的不同監(jiān)測氣體、不同高度的分布模型專題圖以及與地面驗證的三維示意圖，如圖5所示，其中圖5 (a)、5 (b)、5 (c)分別為第一測區(qū)150m高度CO濃度專題圖、第一測區(qū)250m高度CO濃度專題圖、第一測區(qū)350m高度CO濃度專題圖，圖5(d)是第一測區(qū)150m、250m、350m高度及地面驗證CO濃度三維示意圖。如圖4所示，本系統(tǒng)的工作過程為在無人機進入飛行航線后，控制設(shè)備判斷無人機所在的位置和飛行高度，當無人機進入指定監(jiān)測區(qū)域后置開始記錄數(shù)據(jù)，所記錄的數(shù)據(jù)由設(shè)備中的各種傳感器，即硫化氫/ 一氧化氮傳感器(二合一)、一氧化氮傳感器、二氧化氮傳感器、二氧化硫傳感器和氨氣傳感器提供。通過數(shù)據(jù)采集控制模塊統(tǒng)一控制GPS和各個氣體傳感器的記錄時間，每秒同步采集一個GPS數(shù)據(jù)和當前各種氣體濃度的瞬時值，并將數(shù)據(jù)記錄在機載的存儲器中。同時，數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳到地面工作站，地面站可以實時收到設(shè)備傳回的數(shù)據(jù)。地面工作站利用軟件將接收到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)反演，結(jié)合遙感底圖最后分析出監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)測氣體濃度分布圖。
需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括安裝在無人機上的數(shù)據(jù)采集控制模塊、氣體檢測設(shè)備、機載GPS、存儲器、機上無線傳輸模塊以及安裝在地面上的工作站、地面無線傳輸模塊，所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊通過A/D接口與氣體檢測設(shè)備相連接，用于采集空氣中的氣體數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)采集控制模塊與機載GPS相連接用于與采集氣體數(shù)據(jù)的同時，同步采集位置信息；數(shù)據(jù)采集控制模塊與存儲器相連接用于存儲各種氣體數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集控制模塊與機上無線傳輸模塊相連接，該機上無線傳輸模塊通過2. 4G無線通信網(wǎng)與地面無線傳輸模塊相連接實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸功能；地面工作站與地面無線傳輸模塊相連接用于接收無人機上傳輸GPS數(shù)據(jù)和氣體檢測數(shù)據(jù)并進行分析處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的氣體檢測設(shè)備為硫化氫/ 一氧化氮二合一傳感器、一氧化氮傳感器、二氧化氮傳感器、二氧化硫傳感器和氨氣傳感器中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的氣體檢測設(shè)備為氧氣傳感器、氫氣傳感器、氯氣傳感器、氰化氫傳感器、氯化氫傳感器、二氧化氯傳感器、磷化氫傳感器和二氧化碳傳感器中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的氣體檢測設(shè)備中包括的傳感器種類最多為五種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項所述的污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊通過RS232接口與機載GPS相連接；所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊通過SPI接口與存儲器相連接；所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊通過SPI接口與機上無線傳輸模塊相連接，所述的地面工作站通過RS232接口與地面無線傳輸模塊相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項所述的污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊采用ATMEGA16單片機，所述的存儲器采用的是SD存儲卡，機上無線傳輸模塊和地面無線傳輸模塊均采用CRM2400ANC無線傳輸芯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種污染氣體無人機監(jiān)測系統(tǒng)，其技術(shù)特點是包括安裝在無人機上的數(shù)據(jù)采集控制模塊、氣體檢測設(shè)備、機載GPS、存儲器、機上無線傳輸模塊以及安裝在地面上的工作站、地面無線傳輸模塊，所述的數(shù)據(jù)采集控制模塊分別與氣體檢測設(shè)備相連接、機載GPS相連接、存儲器、機上無線傳輸模塊相連接，該機上無線傳輸模塊通過2.4G無線通信網(wǎng)與地面無線傳輸模塊相連接實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸功能；地面工作站與地面無線傳輸模塊相連接用于接收無人機上傳輸GPS數(shù)據(jù)和氣體檢測數(shù)據(jù)并進行分析處理。本發(fā)明設(shè)計合理，實現(xiàn)了對環(huán)保監(jiān)測區(qū)域的快速、全面、準確的監(jiān)測功能，提高了監(jiān)測的效率和監(jiān)測的實時性和直觀性。
文檔編號G08C17/02GK102980977SQ20121052804
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者王橋, 王晉年, 楊海軍, 楊一鵬, 李儒 , 張立福, 洪運福, 張曉紅, 孟琳, 聶憶黃, 田志, 顏培勝 申請人:環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心, 天津中科遙感信息技術(shù)有限公司, 中國科學院遙感應(yīng)用研究所