CN106908571A - 一种智能城市大气环境遥感系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能城市大气环境遥感系统，包括服务器以及分别与之通信连接的若干智能城市大气信息采集终端；智能城市大气信息采集终端，包括空气检测仪、PC机、单片机和无人机，所述无人机，按照预设航线飞行，且所述无人机上安装有便携式空气质量监测仪和摄像头，所述便携式空气质量监测仪和摄像头均通过无线信号与PC机相连，服务器与PC机通过网络信号相连。本发明中通过智能城市大气信息采集终端与无人机的相互配合，智能城市大气信息采集终端只是用来对该所在功能区进行初步检测，当该区域污染严重，此时再出动无人机进行进一步检测，节约了时间，同时了也节省了飞机飞行所需要消耗的能力。

Description

一种智能城市大气环境遥感系统
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域，具体为一种智能城市大气环境遥感系统。
背景技术
大气环境保护事关人民群众根本利益。当前，我国大气污染形势严峻，以可吸入颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众身体健康，影响社会和谐稳定。随着我国工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，同时我国的优质煤炭比例不高，劣质煤炭的燃烧不是很充分，大气污染防治压力继续加大，尤其是在京津冀、长三角、珠三角等区域重度污染天气频频出现。为了保护大气环境，国家制定了淘汰落后产能、节能减排等相关环保政策，同时加强大气污染源监察力度。传统的大气污染源监察方法主要是人工现场检查，了解企业的设备及消烟除尘设备运行情况，目测或检测林格曼黑度是否达标等，传统方法费人、费力、费时，运行效率低，监察范围有限，且易受到排污企业的干扰。
对于公开号为CN201510145580.8的中国发明专利“一种智能城市公共服务系统”中，公开了智能城市公共服务系统中信息终端的建设，其中的信息终端可以用来对大气环境进行监测，但是智能城市的信息基础设置的建设，必须根据自身特点和发展方向来进行，不可能非常密集的建设信息终端，所以此发明专利中信息终端对大气环境的监测以及对污染情况的视频资料采集都只是片面的，无法很好的对城市的大气环境进行更好的全方位的监测。
对于公开号为CN201510026150.4的中国发明专利“基于无人机的大气排污遥感监测方法及系统”中，公开了基于无人机的对大气排污的遥感监测系统，其对大气环境的监测是通过无人机按照预定航线飞行的过程中来对大气污染情况进行监测和视频资料采集，但是无人机的飞行需要消耗能源，所以当需要对城市进行全面的监测时，无人机的飞行航线应该只预设于有污染的区域，对没有污染的区域就不需要使无人机对其进行飞行监测，减轻资源的浪费，也节约大量时间。
综上分析可得，现有技术中对城市大气环境进行监测的系统存在以下亮点明显的缺陷：1、如果仅仅通过智能城市信息终端来进行大气监测，受到智能城市信息终端的分布面积和数量的限制，将会导致无法对城市进行无死角的大气环境监测以及视频资料采集；2、如果仅仅通过无人机的飞行监测来对大气环境进行监测，尽管这种监测方式可以对城市进行无死角的监测，但是一些没有污染的区域是不需要使无人机对其进行飞行监测和视频资料采集的，这样会导致资源的浪费，同时也浪费了大量时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能城市大气环境遥感系统，以解决上述背景技术中提出的问题。所述智能城市大气环境遥感系统通过智能城市大气信息采集终端与无人机的相互配合，智能城市大气信息采集终端只是用来对该所在功能区进行初步检测，当该区域污染严重，此时再出动无人机进行进一步检测，这样的设置可以使得无人机不用每次检测时都对整个城市进行详细的空中检测，只需要对检测属于大气污染的区域进行空中详细检测，节约了时间，同时了也节省了飞机飞行所需要消耗的能源。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能城市大气环境遥感系统，包括服务器以及分别与之通信连接的若干智能城市大气信息采集终端；
智能城市大气信息采集终端，包括空气检测仪、PC机、单片机和无人机；
其中，所述空气检测仪，与PC机通过RS232总线连接；
所述PC机，通过电平转换芯片与单片机连接；
所述单片机，与无人机之间通过无线信号相连；
所述无人机，按照预设航线飞行，且所述无人机上安装有便携式空气质量监测仪和摄像头，所述便携式空气质量监测仪和摄像头均通过无线信号与PC机相连；
服务器，与PC机通过网络信号相连。
优选的，所述单片机的RXD/TXD引脚连接有蓝牙模块，所述单片机通过蓝牙无线信号与无人机连接。
优选的，所述智能城市大气信息采集终端采用功能区布点法分布，每个功能区设置有一个智能城市大气信息采集终端。
优选的，所述无人机设置于每个功能区的最高点处。
优选的，所述无人机的预设航线根据无人机所在功能区的面积大小所设置。
优选的，所述服务器还连接有显示屏。
优选的，所述便携式空气质量监测仪和摄像头均安装有嵌入式WIFI模块。
优选的，所述无人机上还设置有GPS模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明首先通过智能城市大气信息采集终端来对其所在的功能区进行初步大气环境检测，实时将数据传输至PC机内并且通过PC机发送至服务器内，可以对城市内安装有智能城市大气信息采集终端的地方进行实时的监测，并且数据也能实时发送至服务器内，方便人们观察和统计，十分方便。
本发明中如果空气检测仪测得其周围区域的大气参数数据没有达到符合大气污染的数据，此时该功能区就不属于大气污染区域，那么无人机就不用对该功能区进行全方位无死角的大气监测和视频资料采集；如果空气检测仪测得其周围区域的大气参数数据达到符合大气污染的数据之后，光靠智能城市大气信息采集终端内的空气检测仪，并不能很好的对此属于大气污染的区域进行进一步的全方位的检测，此时通过单片机来控制无人机对该功能区进行全方位无死角的大气监测和视频资料采集，无人机按照预设航线飞行，飞行过程中便携式空气质量监测仪和摄像头实时纪录这大气参数以及拍摄该功能区的气体排放情况，并且GPS模块的设置可以实时生成飞行轨迹用来配合摄像头的拍摄，飞行过程中测得的大气参数和视频资料以及GPS定位全部实时传输至PC机上并发送至服务器中，从而使人们获的更加详细且全面的该区域的大气环境情况。
本发明中通过智能城市大气信息采集终端与无人机的相互配合，智能城市大气信息采集终端只是用来对该所在功能区进行初步检测，当该区域污染严重，此时再出动无人机进行进一步检测，这样的设置可以使得无人机不用每次检测时都对整个城市进行详细的空中检测，只需要对检测属于大气污染的区域进行空中详细检测，节约了时间，同时了也节省了飞机飞行所需要消耗的能源。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图；
图2为本发明具体实施方式中的电路连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：
一种智能城市大气环境遥感系统，包括服务器以及分别与之通信连接的若干智能城市大气信息采集终端，服务器用来汇总智能城市大气信息采集终端所采集到的各种数据，并且对数据进行处理、储存和展示。
智能城市大气信息采集终端采用功能区布点法分布，城市按照功能不同可以分为工业区、商业区、居住区、工业和居住混合区、交通不同功能区，每个功能区设置有一个智能城市大气信息采集终端，可以实现对城市的智能化控制，进而对城市进行大气环境监测。
智能城市大气信息采集终端，包括空气检测仪、PC机、单片机和无人机，空气检测仪用于对所处功能区的大气环境参数进行初步检测，空气检测仪选用CPR-KA系列空气质量检测仪，其直接具有RS232接口，所以可以使空气检测仪的RS232接口和PC机的RS232接口之间通过RS232总线连接，实现数据传输。
PC机通过电平转换芯片与单片机连接，由于PC机无法直接与单片机相连，而且目前的PC机上都具有RS232接口，一个完整的RS232接口是一个25针的D型插头座，25针的连接器实际上只有9根连接线，所以就产生了一个简化的九针串口，电平转换芯片选用MAX232芯片，MAX232芯片内部有一个电源电压变换器，可以把PC机RS232接口输出电平的±10V电压转化为单片机使用的+5V电源电压，单片机选用80C51型号，其可以与MAX232芯片直接相接。
PC机九针串口的接收端RXD引脚与MAX232芯片的T1OUT引脚和T2OUT引脚直接相连，PC机九针串口的发送端TXD引脚与MAX232芯片的R1IN引脚和R2IN引脚直接相连，MAX232芯片的T1IN引脚和T2IN引脚可直接接在80C51单片机的串行发送端TXD引脚上；MAX232芯片的R1OUT引脚和R2OUT引脚可直接接在80C51单片机的串行接收端RXD引脚上，通过MAX232电平转换芯片的设置，使得PC机可以与单片机直接进行连通，使得单片机可以接收到PC机的数据信号从而受到PC机的控制。
单片机与无人机之间通过无线信号相连，具体为80C51单片机的RXD/TXD引脚连接蓝牙模块，蓝牙模块选用HC-05型号的蓝牙，HC-05蓝牙的RXD引脚连接于80C51单片机的RXD引脚上，HC-05蓝牙的TXD引脚连接于80C51单片机的TXD引脚上，实现了单片机直接控制蓝牙模块发送蓝牙信号的功能，80C51单片机通过HC-05蓝牙发送的蓝牙无线信号与无人机实现连接，使无人机受到单片机的控制。
无人机按照预设航线飞行，无人机的预设航线根据无人机所在功能区的面积大小所设置，每个功能区的大小是一定的，根据功能区面积，提前将可以实现预设航线的程序直接烧录到无人机内的控制器中，等到无人机内的控制器接收到HC-05蓝牙所发出的蓝牙无线信号之后，就可以按照预设航线的程序进行飞行，无人机设置于每个功能区的最高点处，每个功能区内的无人机为了不受到其它因素的影响，设置在每个功能区的最高处，尽量减轻因为建筑物等因素的影响，且无人机上安装有便携式空气质量监测仪和摄像头，便携式空气质量监测仪用于采集无人机飞行过程中的大气污染信息，摄像头用于采集无人机飞行过程中的视频资料。
便携式空气质量监测仪和摄像头均通过无线信号与PC机相连，具体可以通过便携式空气质量监测仪和摄像头均安装的嵌入式WIFI模块来实现，在无人机按照预设航线飞行过程中实时的将该功能区的大气污染信息和视频资料传输到PC机上，无人机上还设置有GPS模块，GPS模块可以实时的将无人机的飞行轨迹也传输至PC机上，从而方便服务器对无人机进行实时监控以获取与视频资料相对应的地理位置，服务器与PC机通过网络信号相连，直接从PC机上获取数据，而且服务器上提前录入有每个功能区的空气检测仪所在的位置，服务器还连接有显示屏，用于方便人去对数据进行观察和监测。
本领域普通技术人员可以理解为，实现上述方法实施例的全部或者部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。
系统工作流程：首先通过空气检测仪对其所在的功能区进行空气检测，PC机读取到空气检测仪中的数据，对数据进行分析判断，空气检测仪检测到的数据如果没有超过大气污染的限定指标，则该功能区不属于大气污染区域，从而也就不用对单片机发出指令去控制无人机进一步的对该功能区进行检测，此时PC机只需要将空气检测仪检测到的数据发送至服务器内即可；空气检测仪检测到的数据如果超过大气污染的限定指标，PC机则判定该功能区属于大气污染区域，然后对单片机发出指令去控制无人机启动，使无人机按照预设航线对该功能区进行进一步的大气污染信息监测和视频资料录制，并且通过内嵌式WIFI模块实时的将数据传输至PC机上，PC机再将实时数据传输至服务器内，服务器对数据进行处理、储存和展示。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种智能城市大气环境遥感系统，包括服务器以及分别与之通信连接的若干智能城市大气信息采集终端，其特征在于：
智能城市大气信息采集终端，包括空气检测仪、PC机、单片机和无人机；
其中，所述空气检测仪，与PC机通过RS232总线连接；
所述PC机，通过电平转换芯片与单片机连接；
所述单片机，与无人机之间通过无线信号相连；
所述无人机，按照预设航线飞行，且所述无人机上安装有便携式空气质量监测仪和摄像头，所述便携式空气质量监测仪和摄像头均通过无线信号与PC机相连；
服务器，与PC机通过网络信号相连。
2.根据权利要求1所述的一种智能城市大气环境遥感系统，其特征在于：所述单片机的RXD/TXD引脚连接有蓝牙模块，所述单片机通过蓝牙无线信号与无人机连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能城市大气环境遥感系统，其特征在于：所述智能城市大气信息采集终端采用功能区布点法分布，每个功能区设置有一个智能城市大气信息采集终端。
4.根据权利要求1所述的一种智能城市大气环境遥感系统，其特征在于：所述无人机设置于每个功能区的最高点处。
5.根据权利要求1所述的一种智能城市大气环境遥感系统，其特征在于：所述无人机的预设航线根据无人机所在功能区的面积大小所设置。
6.根据权利要求1所述的一种智能城市大气环境遥感系统，其特征在于：所述服务器还连接有显示屏。
7.根据权利要求1所述的一种智能城市大气环境遥感系统，其特征在于：所述便携式空气质量监测仪和摄像头均安装有嵌入式WIFI模块。
8.根据权利要求1所述的一种智能城市大气环境遥感系统，其特征在于：所述无人机上还设置有GPS模块。
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