CN108168506A - 一种大气污染排放监测用无人机采样交叉定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于大气污染监测技术领域，尤其涉及一种大气污染排放监测用无人机采样交叉定位方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：确定红外线热成像仪距烟源的距离；第二步，确定无人机与火炬烟羽的相对位置；第三步，用激光确定无人机的飞行高度和位置；第四步，无人机进行采样。本技术方案通过红外线热成像仪和激光笔对无人机的采集高度和位置进行快速的确定，确定方法不仅精确度较高，而且简单易于操作，制造成本较低。
Description
技术领域
本发明属于大气污染监测技术领域，尤其涉及一种大气污染排放监测用无人机采样交叉定位方法。
背景技术
目前，化工园区企业种类、数量较多，特征污染物类型较多，多数为有毒有害气体，对VOCs、恶臭气体的排放缺乏有效的监管方法，对化工园区高空污染物分布情况、传输规律尚没有较好的监测手段，日常环境管理仍依赖传统的在线监测与地面监测数据，环境立体监测方法研究相对薄弱，气体监测种类以及点位覆盖不全面，监测水平和能效亟待提升。
为解决高空污染物监测问题，全面诊断化工园区空气质量，以某化工园区为例，目前监测人员将无人机作为载体，搭载苏码罐、采样袋、吸收液装置、无人机空气六参在线监测系统，对园区、企业高空污染物进行垂直采样，并进行检测分析。解决高空污染源监难的问题；开展立体采样、立体监测研究，对某化工园目标敏感点、厂界下风向、厂界上风向、园区上风向所有点的地面和高空位置进行监测，实现了VOCs、恶臭污染物、臭气浓度多种污染因子高空及地面监测。
可以根据敏感点污染物情况，结合各监测点高空、地面污染物监测数据以及化工园、企业污染物排放特征，判断化工园区高空、地面污染物传输情况，有效溯源污染企业。并且可以有效评估工业园区VOCs及其他特征污染物的垂向污染水平。为环境监管、环境评价、执法与决策提供有力支持。
但是高空检测存在很多问题，由于高度较高，仅凭人们的眼睛很难准确的确定无人机的位置，而且无人机的飞行时间和采集时间都十分有限，如何快速到达检测位置也是一个难题。
发明内容
本发明提供一种大气污染排放监测用无人机采样交叉定位方法，以解决上述背景技术中提出的高空检测位置不好确定的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种大气污染排放监测用无人机采样交叉定位方法，包括以下步骤：
第一步：确定红外线热成像仪距烟源的距离；基线长度（红外线热成像仪距烟源的距离）的选择以保证红外线热成像仪能看见完整的烟羽阈值轮廓线为原则，一般可在500米左右，两个观测点应尽量选择在烟轴的两侧 ，并尽可能使热成仪镜头光轴与平均风向垂直；
第二步，确定无人机与火炬烟羽的相对位置；利用两台红外热成像仪监测无人机与火炬烟羽的相对位置，在两个不同角度均观测到无人机与烟羽中央重合，确保无人机准确进入烟羽；同时，无人机空气质量检测仪实时显示SO2、NO2等污染物浓度，判断污染物浓度最大点位；
第三步，用激光确定无人机的飞行高度和位置；将激光笔固定在红外热成像仪器上，使用前进行校准，确保激光笔射线与热成像仪光轴平行。一方面通过两台热成像仪激光笔确定无人机的飞行高度和位置，另外，在夜晚无人机可以根据激光笔指示线路直接飞向目标采样点；
第四步，无人机进行采样；经过两台热成像仪定位后确定无人机采样位置，再通过无人机空气质量监测系统以及热成像仪实时观测影响可实时调整采样位置，确保无人机一直处于烟羽中采样。
无人机采样采用吸收液采样或气袋采样或苏码罐采样或电化学/激光采样。
本发明的有益效果为：
本技术方案通过红外线热成像仪和激光笔对无人机的采集高度和位置进行快速的确定，确定方法不仅精确度较高，而且简单易于操作，制造成本较低，经计算，该旋翼无人机的旋翼之间存在严重的气动干扰，导致其周边流场产生很大的扰动，从而产生梯度很大的涡旋场。根据这一特性可以根据热成像仪观察无人机周边烟气分布情况，再结无人机空气质量监测系统实时监测浓度变化，可以判断无人机悬停位置是否在烟羽中。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
一种大气污染排放监测用无人机采样交叉定位方法，包括以下步骤：
第一步：确定红外线热成像仪距烟源的距离；基线长度（红外线热成像仪距烟源的距离）的选择以保证红外线热成像仪能看见完整的烟羽阈值轮廓线为原则，一般可在500米左右，两个观测点应尽量选择在烟轴的两侧 ，并尽可能使热成仪镜头光轴与平均风向垂直；
第二步，确定无人机与火炬烟羽的相对位置；利用两台红外热成像仪监测无人机与火炬烟羽的相对位置，在两个不同角度均观测到无人机与烟羽中央重合，确保无人机准确进入烟羽；同时，无人机空气质量检测仪实时显示SO2、NO2等污染物浓度，判断污染物浓度最大点位；
第三步，用激光确定无人机的飞行高度和位置；将激光笔固定在红外热成像仪器上，使用前进行校准，确保激光笔射线与热成像仪光轴平行。一方面通过两台热成像仪激光笔确定无人机的飞行高度和位置，另外，在夜晚无人机可以根据激光笔指示线路直接飞向目标采样点；
第四步，无人机进行采样；经过两台热成像仪定位后确定无人机采样位置，再通过无人机空气质量监测系统以及热成像仪实时观测影响可实时调整采样位置，确保无人机一直处于烟羽中采样。
无人机采样采用吸收液采样。
实施例二：
一种大气污染排放监测用无人机采样交叉定位方法，包括以下步骤：
第一步：确定红外线热成像仪距烟源的距离；基线长度（红外线热成像仪距烟源的距离）的选择以保证红外线热成像仪能看见完整的烟羽阈值轮廓线为原则，一般可在500米左右，两个观测点应尽量选择在烟轴的两侧 ，并尽可能使热成仪镜头光轴与平均风向垂直；
第二步，确定无人机与火炬烟羽的相对位置；利用两台红外热成像仪监测无人机与火炬烟羽的相对位置，在两个不同角度均观测到无人机与烟羽中央重合，确保无人机准确进入烟羽；同时，无人机空气质量检测仪实时显示SO2、NO2等污染物浓度，判断污染物浓度最大点位；
第三步，用激光确定无人机的飞行高度和位置；将激光笔固定在红外热成像仪器上，使用前进行校准，确保激光笔射线与热成像仪光轴平行。一方面通过两台热成像仪激光笔确定无人机的飞行高度和位置，另外，在夜晚无人机可以根据激光笔指示线路直接飞向目标采样点；
第四步，无人机进行采样；经过两台热成像仪定位后确定无人机采样位置，再通过无人机空气质量监测系统以及热成像仪实时观测影响可实时调整采样位置，确保无人机一直处于烟羽中采样。
无人机采样采用气袋采样。
实施例三：
一种大气污染排放监测用无人机采样交叉定位方法，包括以下步骤：
第一步：确定红外线热成像仪距烟源的距离；基线长度（红外线热成像仪距烟源的距离）的选择以保证红外线热成像仪能看见完整的烟羽阈值轮廓线为原则，一般可在500米左右，两个观测点应尽量选择在烟轴的两侧 ，并尽可能使热成仪镜头光轴与平均风向垂直；
第二步，确定无人机与火炬烟羽的相对位置；利用两台红外热成像仪监测无人机与火炬烟羽的相对位置，在两个不同角度均观测到无人机与烟羽中央重合，确保无人机准确进入烟羽；同时，无人机空气质量检测仪实时显示SO2、NO2等污染物浓度，判断污染物浓度最大点位；
第三步，用激光确定无人机的飞行高度和位置；将激光笔固定在红外热成像仪器上，使用前进行校准，确保激光笔射线与热成像仪光轴平行。一方面通过两台热成像仪激光笔确定无人机的飞行高度和位置，另外，在夜晚无人机可以根据激光笔指示线路直接飞向目标采样点；
第四步，无人机进行采样；经过两台热成像仪定位后确定无人机采样位置，再通过无人机空气质量监测系统以及热成像仪实时观测影响可实时调整采样位置，确保无人机一直处于烟羽中采样。
无人机采样采用苏码罐采样。
实施例四：
一种大气污染排放监测用无人机采样交叉定位方法，包括以下步骤：
第一步：确定红外线热成像仪距烟源的距离；基线长度（红外线热成像仪距烟源的距离）的选择以保证红外线热成像仪能看见完整的烟羽阈值轮廓线为原则，一般可在500米左右，两个观测点应尽量选择在烟轴的两侧 ，并尽可能使热成仪镜头光轴与平均风向垂直；
第二步，确定无人机与火炬烟羽的相对位置；利用两台红外热成像仪监测无人机与火炬烟羽的相对位置，在两个不同角度均观测到无人机与烟羽中央重合，确保无人机准确进入烟羽；同时，无人机空气质量检测仪实时显示SO2、NO2等污染物浓度，判断污染物浓度最大点位；
第三步，用激光确定无人机的飞行高度和位置；将激光笔固定在红外热成像仪器上，使用前进行校准，确保激光笔射线与热成像仪光轴平行。一方面通过两台热成像仪激光笔确定无人机的飞行高度和位置，另外，在夜晚无人机可以根据激光笔指示线路直接飞向目标采样点；
第四步，无人机进行采样；经过两台热成像仪定位后确定无人机采样位置，再通过无人机空气质量监测系统以及热成像仪实时观测影响可实时调整采样位置，确保无人机一直处于烟羽中采样。
无人机采样采用电化学/激光采样。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围，凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (2)
1.一种大气污染排放监测用无人机采样交叉定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：确定红外线热成像仪距烟源的距离；基线长度（红外线热成像仪距烟源的距离）的选择以保证红外线热成像仪能看见完整的烟羽阈值轮廓线为原则，一般可在500米左右，两个观测点应尽量选择在烟轴的两侧 ，并尽可能使热成仪镜头光轴与平均风向垂直；
第二步，确定无人机与火炬烟羽的相对位置；利用两台红外热成像仪监测无人机与火炬烟羽的相对位置，在两个不同角度均观测到无人机与烟羽中央重合，确保无人机准确进入烟羽；同时，无人机空气质量检测仪实时显示SO2、NO2等污染物浓度，判断污染物浓度最大点位；
第三步，用激光确定无人机的飞行高度和位置；将激光笔固定在红外热成像仪器上，使用前进行校准，确保激光笔射线与热成像仪光轴平行，一方面通过两台热成像仪激光笔确定无人机的飞行高度和位置，另外，在夜晚无人机可以根据激光笔指示线路直接飞向目标采样点；
第四步，无人机进行采样；经过两台热成像仪定位后确定无人机采样位置，再通过无人机空气质量监测系统以及热成像仪实时观测影响可实时调整采样位置，确保无人机一直处于烟羽中采样。
2.根据权利要求1所述的一种大气污染排放监测用无人机采样交叉定位方法，其特征在于：无人机采样采用吸收液采样或气袋采样或苏码罐采样或电化学/激光采样。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180615 |