本發(fā)明屬于大氣環(huán)境污染監(jiān)測領(lǐng)域，具體地涉及一種基于飛行器的大氣污染物監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

對于大氣環(huán)境要素監(jiān)測現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)多依賴于地面和建筑高空設(shè)立的一些固定的傳感器，或是將傳感器搭載到直升機(jī)熱氣球等飛行器上進(jìn)行監(jiān)測活動(dòng)，對于以上的一些監(jiān)測手段，有著監(jiān)測點(diǎn)分不少，難以及時(shí)監(jiān)測高空范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、直升機(jī)或熱氣球、飛艇起飛監(jiān)測成本高效率低等缺陷。此外，現(xiàn)有的一些監(jiān)測系統(tǒng)中搭載的監(jiān)測傳感器單一，實(shí)現(xiàn)的監(jiān)測要素單一，沒有很好的將多種傳感器集成到一個(gè)飛行器上。并且，搭載傳感器的飛行裝置多為有人駕駛飛行器，這類監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行成本極高，需要參與人員多，并且難以準(zhǔn)確控制飛行，難以定點(diǎn)定高度的監(jiān)測。此外，現(xiàn)有的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程同步監(jiān)測和預(yù)警的功能，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多平臺(tái)終端的實(shí)時(shí)查詢數(shù)據(jù)與接收預(yù)警信息。因此，現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)并不能形成一套完整的實(shí)時(shí)大氣環(huán)境監(jiān)測與預(yù)警的系統(tǒng)，使得相關(guān)部門無法通過以上的系統(tǒng)對區(qū)域空間的大氣環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測和預(yù)警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種基于飛行器的大氣污染物監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)無法對區(qū)域空間的大氣環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測和預(yù)警的問題。為此本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

一種基于飛行器的大氣污染物監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：包括飛行器、地面基站、數(shù)據(jù)中心和監(jiān)測終端，所述飛行器攜帶有無線通信模塊和用于監(jiān)測目標(biāo)區(qū)域的大氣污染物的傳感器，所述無線通信模塊通過所述地面基站與所述數(shù)據(jù)中心建立無線通信連接，所述數(shù)據(jù)中心用于存儲(chǔ)通過無線通信接收到的所述傳感器監(jiān)測到的大氣污染物數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)警處理，所述監(jiān)測終端通過網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)中心通信連接，用于查詢所述數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)的大氣污染物數(shù)據(jù)和/或接收所述數(shù)據(jù)中心發(fā)出的預(yù)警信息。

進(jìn)一步地，所述傳感器可包括攝像頭、有害氣體濃度傳感器、顆粒物濃度傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器等。

進(jìn)一步地，所述飛行器還具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存卡，用于存儲(chǔ)所述傳感器監(jiān)測到的大氣污染物數(shù)據(jù)，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的安全性。

進(jìn)一步地，所述飛行器可包括旋翼式無人機(jī)、固頂機(jī)翼無人機(jī)、無人熱氣球或飛艇等。

進(jìn)一步地，所述地面基站可包括自設(shè)基站、運(yùn)營商基站或兩者結(jié)合。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)中心可包括移動(dòng)式數(shù)據(jù)中心、固定式數(shù)據(jù)中心或兩者結(jié)合。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)測終端可包括電腦、智能手機(jī)或平板電腦等。

進(jìn)一步地，所述預(yù)警信息通過短消息、app客戶端或網(wǎng)頁等的形式發(fā)出。

進(jìn)一步地，所述預(yù)警信息可包括目標(biāo)區(qū)域的監(jiān)測時(shí)間、坐標(biāo)位置信息、海拔、現(xiàn)場影像以及各類超過閾值的環(huán)境要素監(jiān)測值等。

本發(fā)明還公開了一種基于飛行器的大氣污染物監(jiān)測與預(yù)警方法，其中，所述方法通過如上所述的基于飛行器的大氣污染物監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：將安裝有監(jiān)測大氣污染物的傳感器的飛行器飛至目標(biāo)區(qū)域；傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通過地面基站傳送至數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)警處理；用戶通過監(jiān)測終端訪問數(shù)據(jù)中心和/或接收數(shù)據(jù)中心發(fā)送的預(yù)警信息；以及遠(yuǎn)程用戶根據(jù)其監(jiān)測終端顯示的監(jiān)測信息同步對現(xiàn)場地面站的飛行器操控人員進(jìn)行指導(dǎo)。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有的有益效果是，本發(fā)明可以對多種復(fù)雜環(huán)境中(如：山谷、湖泊、海洋、懸崖、橋梁、化工廠、建筑物密集區(qū)等人類難以到達(dá)的區(qū)域)的大氣污染物進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測和預(yù)警，有利于環(huán)境執(zhí)法等相關(guān)部門對偷排、超排污染物的企業(yè)進(jìn)行監(jiān)測取證。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的原理框圖；

圖2a是本發(fā)明的監(jiān)測終端顯示的數(shù)據(jù)分析界面之一；

圖2b是本發(fā)明的監(jiān)測終端顯示的數(shù)據(jù)分析界面之一；

圖2c是本發(fā)明的監(jiān)測終端顯示的數(shù)據(jù)分析界面之一；

圖2d是本發(fā)明的監(jiān)測終端顯示的數(shù)據(jù)分析界面之一。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步說明各實(shí)施例，本發(fā)明提供有附圖。這些附圖為本發(fā)明揭露內(nèi)容的一部分，其主要用以說明實(shí)施例，并可配合說明書的相關(guān)描述來解釋實(shí)施例的運(yùn)作原理。配合參考這些內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能理解其他可能的實(shí)施方式以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖1所示，基于飛行器的大氣污染物監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)1可包括飛行器10、地面基站20、數(shù)據(jù)中心30和監(jiān)測終端40。飛行器可以是當(dāng)下主流的一些飛行器，如飛行及懸停功能比較優(yōu)異的旋翼式無人機(jī)、固頂機(jī)翼無人機(jī)、無人熱氣球或飛艇等等。飛行器10攜帶有無線通信模塊11和用于監(jiān)測目標(biāo)區(qū)域的大氣污染物的傳感器12，無線通信模塊11通過地面基站20與數(shù)據(jù)中心30建立無線通信連接，以將傳感器12采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心30。傳感器12可包括攝像頭、有害氣體(例如，so2、no2、co、o3、nh3等)濃度傳感器、顆粒物濃度(例如，pm2.5、pm10等)傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器等。因此，飛行器10可以飛抵用常規(guī)手段較難監(jiān)測的目標(biāo)區(qū)域，如森林、湖泊、海洋、建筑物密集區(qū)域、河流、橋梁、化工廠等區(qū)域的上空，對其上空的大氣環(huán)境要素進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。

此外，飛行器10還具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存卡13，用于存儲(chǔ)所述傳感器10監(jiān)測到的大氣污染物數(shù)據(jù)，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的安全性。當(dāng)飛行器10遭遇信號(hào)遮擋而離線時(shí)，該系統(tǒng)可保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的完整不丟失，因?yàn)楸O(jiān)測數(shù)據(jù)會(huì)首先完整的存儲(chǔ)在飛行器10自身攜帶的儲(chǔ)存卡13中。當(dāng)飛行器10重新與地面基站取得通信后，系統(tǒng)將自動(dòng)匹配并識(shí)別出未傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并及時(shí)將之前的數(shù)據(jù)續(xù)傳至數(shù)據(jù)中心30。如果飛行器10始終沒有與地面基站取得通信，則可等待飛控人員將飛行器回收后，再將其中的儲(chǔ)存卡取出，將數(shù)據(jù)備份至數(shù)據(jù)中心30。

此外，所述地面基站20可包括自設(shè)基站、運(yùn)營商基站或兩者結(jié)合。即，在有運(yùn)營商基站的情況下采用運(yùn)營商基站，以降低成本，并節(jié)省基站部署時(shí)間。

所述數(shù)據(jù)中心30用于存儲(chǔ)通過無線通信接收到的所述傳感器監(jiān)測到的大氣污染物數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)警處理。所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)都將被按照時(shí)間順序儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)中心30，以方便查詢。數(shù)據(jù)中心30的預(yù)警模塊對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信息。預(yù)警信息可通過短消息發(fā)送至用戶手機(jī)或郵箱和/或顯示在app客戶端或網(wǎng)頁上。預(yù)警信息可包括目標(biāo)區(qū)域的監(jiān)測時(shí)間、坐標(biāo)位置信息、海拔、現(xiàn)場影像以及各類超過閾值的環(huán)境要素監(jiān)測值等。數(shù)據(jù)中心30可包括移動(dòng)式數(shù)據(jù)中心(例如，筆記本或車載服務(wù)器)、固定式數(shù)據(jù)中心(例如，架設(shè)在機(jī)房中服務(wù)器)或兩者結(jié)合，以便于系統(tǒng)靈活部署。數(shù)據(jù)中心30可通過無線或有線的方式接入互聯(lián)網(wǎng)，使得終端用戶可以方便查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)和/或接收預(yù)警信息。

所述監(jiān)測終端40通過網(wǎng)絡(luò)與所述數(shù)據(jù)中心30通信連接，用于查詢所述數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)的大氣污染物數(shù)據(jù)和/或接收所述數(shù)據(jù)中心發(fā)出的預(yù)警信息。遠(yuǎn)程的監(jiān)測與分析中心、遠(yuǎn)程個(gè)人用戶以及現(xiàn)場地面站的相關(guān)技術(shù)人員都可以通過不同的監(jiān)測終端接入互聯(lián)網(wǎng)，既可以實(shí)現(xiàn)同步查詢和接收數(shù)據(jù)中心30中的監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)警信息。例如，用戶可以通過監(jiān)測終端40以網(wǎng)頁或app的方式顯示各種監(jiān)測數(shù)據(jù)及分析圖(例如，曲線圖、二維圖、三維圖等)，如圖2a-2d所示，通過這些分析圖，可以很直觀的顯示目標(biāo)區(qū)域的大氣污染水平。同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測與分析中心、遠(yuǎn)程個(gè)人用戶可以根據(jù)對監(jiān)測信息的分析同步與現(xiàn)場地面站的人員進(jìn)行監(jiān)測指導(dǎo)，以更好的完成監(jiān)測與預(yù)警任務(wù)。優(yōu)選地，所述監(jiān)測終端可包括電腦、智能手機(jī)或平板電腦等。

本發(fā)明還公開了一種基于飛行器的大氣污染物監(jiān)測與預(yù)警方法，其中，所述方法通過如上所述的基于飛行器的大氣污染物監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：將安裝有監(jiān)測大氣污染物的傳感器的飛行器飛至目標(biāo)區(qū)域；傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通過地面基站傳送至數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)警處理；用戶通過監(jiān)測終端訪問數(shù)據(jù)中心和/或接收數(shù)據(jù)中心發(fā)送的預(yù)警信息；以及遠(yuǎn)程用戶根據(jù)其監(jiān)測終端顯示的監(jiān)測信息同步對現(xiàn)場地面站的飛行器操控人員進(jìn)行監(jiān)測指導(dǎo)。

盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。