CN106896145A - 有毒有害气体无人机检测系统和检测方法 - Google Patents

有毒有害气体无人机检测系统和检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无人机环境检测系统，尤其是有毒有害气体无人机检测系统和检测方法，包括与无人机连接的飞行控制系统，分别与微处理器连接的数据采模块、无线传输模块和超声波模块，还包括地理信息模块、气体检测模块和地面中心；气体检测模块和地理信息模块均与数据采集模块连接，气体数据和地理数据通过无线传输模块传输给地面中心；地面中心显示气体浓度，并根据不同位置的浓度变化对污染源进行定位。该检测系统和检测方法可以对污染现场人力无法到达的区域进行有毒有害气体检测和污染源定位，解决了现有环境应急监测体系在复杂地形条件下难以到达，响应速度不高，监控范围有限的问题，极大的提高了环境应急响应能力。

Description

有毒有害气体无人机检测系统和检测方法
技术领域
本发明涉及一种无人机环境检测系统，尤其是有毒有害气体无人机检测系统和检测方法。
背景技术
目前我国环境应急监测还主要以单点采样分析的人工监测方法为主，存在受地况、交通、监测条件等限制较多、响应速度慢、效率低等问题，在执行环境应急监测任务过程中，往往导致由于无法及时和全面的了解污染源分布、污染物种类、污染浓度、污染范围、污染面积、持续时间、扩散迁移、影响范围和程度等而延误了污染事故处置的时机，降低了污染事故处置的效率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种快速检测有毒有害气体的种类和浓度，并确定污染源的有毒有害气体无人机检测系统和检测方法，具体技术方案为：
有毒有害气体无人机检测系统，包括无人机、飞行控制系统、微处理器、气体检测模块、数据采模块、无线传输模块、地理信息模块、超声波模块和地面中心；所述飞行控制系统与无人机连接，控制无人机的飞行；所述气体检测模块检测有毒有害气体确定气体类型和浓度；所述气体检测模块和地理信息模块均与数据采集模块连接，数据采集模块采集气体检测模块的气体数据和相关的地理数据；所述数据采集模块和无线传输模块均与微处理器连接，所述微处理器将数据采集模块采集的气体数据和地理数据通过无线传输模块传输给地面中心；所述超声波模块与微处理器连接，通过超声波障碍判断来避免障碍物，避免无人机损坏；所述地面中心显示气体浓度，并根据不同位置的浓度变化对污染源进行定位。
优选的，所述气体检测模块包括有毒有害气体检测传感器和/或抛物式传感器。
其中，所述有毒有害气体检测传感器包括PID 光离子气体传感器和有毒气体电化学气体传感器，测量空气中氨气、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、苯乙烯、二硫化碳挥发性有机化合物的浓度。
所述抛物式传感器包括气体传感器、无线模块和电源。
优选的，所述地理模块包括GPS模块和电子式气压高度计，提供经纬度和海拔高度的地理数据。
优选的，所述地面中心包括均与计算机连接的监测终端、无线传输模块、显示器和输入设备；所述监测终端实现气体检测数据的动态展示和处理分析，包括实时数据查看、高浓度报警、统计分析、报表输出，所述监控模块对于多点检测数据基于三维GIS平台，基于采样点位坐标，显示气体浓度分布，对污染源进行定位。
其中，所述无人机为四旋翼无人机。
有毒有害气体无人机检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1规划航线，根据检测区域进行路径规划，设置检测起点和检测终点，所述路径还包括多个高度的检测，高度间距不小于100米，在每个高度上进行逐行扫描式检测，检测起点设在最高层，检测终点设在最低层，路径规划好后传输到飞行控制系统；
S2气体检测，飞行控制系统控制无人机到达检测起点时启动气体检测模块，从最高出处检测起点开始进行不间断检测，然后依次对各个高度区域进行检测，检测的数据与地理数据同步进行传输给地面中心；
S3数据的显示和污染源的定位，地面中心的监测终端实现气体检测数据的动态展示和处理分析，包括实时数据查看、高浓度报警、统计分析、报表输出，所述监控模块对于多点检测数据基于三维GIS平台，基于采样点位坐标，显示气体浓度分布，对污染源进行定位。
其中，所述步骤S2还包括投放抛物式传感器，通过无人机平台定点抛洒抛物式传感器，实现多点近地面的气体监测，并通过无线自主网络传输技术实现气体检测信息的快速采集。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明提供的有毒有害气体无人机检测系统和检测方法可以对污染现场人力无法到达的区域进行有毒有害气体检测和污染源定位，解决了现有环境应急监测体系在复杂地形条件下难以到达，响应速度不高，监控范围有限的问题，极大的提高了环境应急响应能力。
具体实施方式
现结合实施例说明本发明的具体实施方式。
有毒有害气体无人机检测系统，包括无人机、飞行控制系统、微处理器、气体检测模块、数据采模块、无线传输模块、地理信息模块、超声波模块和地面中心；所述飞行控制系统与无人机连接，控制无人机的飞行；所述气体检测模块检测有毒有害气体确定气体类型和浓度；所述气体检测模块和地理信息模块均与数据采集模块连接，数据采集模块采集气体检测模块的气体数据和相关的地理数据；所述数据采集模块和无线传输模块均与微处理器连接，所述微处理器将数据采集模块采集的气体数据和地理数据通过无线传输模块传输给地面中心；所述超声波模块与微处理器连接，通过超声波障碍判断来避免障碍物，避免无人机损坏；所述地面中心显示气体浓度，并根据不同位置的浓度变化对污染源进行定位。
优选的，所述气体检测模块包括有毒有害气体检测传感器和/或抛物式传感器。
其中，所述有毒有害气体检测传感器包括PID 光离子气体传感器和有毒气体电化学气体传感器，测量空气中氨气、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、苯乙烯、二硫化碳挥发性有机化合物的浓度。
美国base-1ine PID 光离子气体传感器和英国city 系列有毒气体电化学气体传感器，可以直接高精度、灵敏的测量无人机所在位置空气中VOCs有毒气体的种类和浓度数据。
所述抛物式传感器包括气体传感器、无线模块和电源。
优选的，所述地理模块包括GPS模块和电子式气压高度计，提供经纬度和海拔高度的地理数据。
优选的，所述地面中心包括均与计算机连接的监测终端、无线传输模块、显示器和输入设备；所述监测终端实现气体检测数据的动态展示和处理分析，包括实时数据查看、高浓度报警、统计分析、报表输出，所述监控模块对于多点检测数据基于三维GIS平台，基于采样点位坐标，显示气体浓度分布，对污染源进行定位。
其中，所述无人机为四旋翼无人机。
实施例2
有毒有害气体无人机检测系统的检测方法，包括以下步骤：
S1规划航线，根据检测区域进行路径规划，设置检测起点和检测终点，所述路径还包括多个高度的检测，高度间距不小于100米，在每个高度上进行逐行扫描式检测，检测起点设在最高层，检测终点设在最低层，路径规划好后传输到飞行控制系统；
S2气体检测，飞行控制系统控制无人机到达检测起点时启动气体检测模块，从最高出处检测起点开始进行不间断检测，然后依次对各个高度区域进行检测，检测的数据与地理数据同步进行传输给地面中心；
S3数据的显示和污染源的定位，地面中心的监测终端实现气体检测数据的动态展示和处理分析，包括实时数据查看、高浓度报警、统计分析、报表输出，所述监控模块对于多点检测数据基于三维GIS平台，基于采样点位坐标，显示气体浓度分布，对污染源进行定位。
其中，所述步骤S2还包括投放抛物式传感器，通过无人机平台定点抛洒抛物式传感器，实现多点近地面的气体监测，并通过无线自主网络传输技术实现气体检测信息的快速采集。

Claims (9)

1.有毒有害气体无人机检测系统，其特征在于，包括无人机、飞行控制系统、微处理器、气体检测模块、数据采模块、无线传输模块、地理信息模块、超声波模块和地面中心；所述飞行控制系统与无人机连接，控制无人机的飞行；所述气体检测模块检测有毒有害气体确定气体类型和浓度；所述气体检测模块和地理信息模块均与数据采集模块连接，数据采集模块采集气体检测模块的气体数据和相关的地理数据；所述数据采集模块和无线传输模块均与微处理器连接，所述微处理器将数据采集模块采集的气体数据和地理数据通过无线传输模块传输给地面中心；所述超声波模块与微处理器连接，通过超声波障碍判断来避免障碍物，避免无人机损坏；所述地面中心显示气体浓度，并根据不同位置的浓度变化对污染源进行定位。
2.根据权利要求1所述的有毒有害气体无人机检测系统，其特征在于，所述气体检测模块包括有毒有害气体检测传感器和/或抛物式传感器。
3.根据权利要求2所述的有毒有害气体无人机检测系统，其特征在于，所述有毒有害气体检测传感器包括PID 光离子气体传感器和有毒气体电化学气体传感器，测量空气中氨气、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、苯乙烯、二硫化碳挥发性有机化合物的浓度。
4.根据权利要求2所述的有毒有害气体无人机检测系统，其特征在于，所述抛物式传感器包括气体传感器、无线模块和电源。
5.根据权利要求1所述的有毒有害气体无人机检测系统，其特征在于，所述地理模块包括GPS模块和电子式气压高度计，提供经纬度和海拔高度的地理数据。
6.根据权利要求1所述的有毒有害气体无人机检测系统，其特征在于，所述地面中心包括均与计算机连接的监测终端、无线传输模块、显示器和输入设备；所述监测终端实现气体检测数据的动态展示和处理分析，包括实时数据查看、高浓度报警、统计分析、报表输出，所述监控模块对于多点检测数据基于三维GIS平台，基于采样点位坐标，显示气体浓度分布，对污染源进行定位。
7.根据权利要求1所述的有毒有害气体无人机检测系统，其特征在于，所述无人机为四旋翼无人机。
8.根据权利要求1至7任一项所述的有毒有害气体无人机检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1规划航线，根据检测区域进行路径规划，设置检测起点和检测终点，所述路径还包括多个高度的检测，高度间距不小于100米，在每个高度上进行逐行扫描式检测，检测起点设在最高层，检测终点设在最低层，路径规划好后传输到飞行控制系统；
S2气体检测，飞行控制系统控制无人机到达检测起点时启动气体检测模块，从最高出处检测起点开始进行不间断检测，然后依次对各个高度区域进行检测，检测的数据与地理数据同步进行传输给地面中心；
S3数据的显示和污染源的定位，地面中心的监测终端实现气体检测数据的动态展示和处理分析，包括实时数据查看、高浓度报警、统计分析、报表输出，所述监控模块对于多点检测数据基于三维GIS平台，基于采样点位坐标，显示气体浓度分布，对污染源进行定位。
9.根据权利要求8所述的有毒有害气体无人机检测系统的检测方法，其特征在于，所述步骤S2还包括投放抛物式传感器，通过无人机平台定点抛洒抛物式传感器，实现多点近地面的气体监测，并通过无线自主网络传输技术实现气体检测信息的快速采集。
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