CN108169159B - 基于太赫兹的大气高危化学品空间分布判断方法 - Google Patents

基于太赫兹的大气高危化学品空间分布判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于太赫兹的大气高危化学品空间分布判断方法，所述方法为：收集整理测得的大气高危化学品浓度信息与对应的空间坐标；在运算系统中将浓度相对于空间坐标进行数值拟合，得到浓度的空间分布函数；将空间分布函数传送至成像系统；在成像系统中用不同颜色、不同曲面，表示浓度的空间分布图。通过本发明，可以实现在需要做出迅速判断的复杂大气高危化学品环境，能够将毒气成份、毒气浓度、毒气走向等多要素进行立体展现，实现了将原本离散测量得到的浓度数据进行连续化处理，得到更接近于现场真实情况的分布图，实现在毒气泄漏现场能够迅速有效地制定出人群疏散措施和毒源抑制方法。

Description

基于太赫兹的大气高危化学品空间分布判断方法
技术领域
本发明属于环境安全领域，涉及一种大气高危化学品空间分布的探测方法， 特别是涉及一种基于太赫兹的大气高危化学品空间分布判断方法。
背景技术
通常来说，在爆炸或恐怖袭击现场，往往存在一种或数种成分不明确的毒 性大气高危化学品。但是，由于现场环境的复杂性，人们往往难以确定毒气的 成分、毒气的源头，以及毒气的传播路径，因此不能够迅速有效地制定出人群 疏散措施和毒源抑制方法，给人民的生命财产安全造成了重大的损失，并且为 毒气源的追踪和抑制消除工作带来了诸多困难。
传统的大气高危化学品检测系统仅限于对大气高危化学品种类及其浓度进 行标定、测量，并不能对泄露区域内的大气高危化学品泄漏信息的分布情况进 行综合测量和直观展现，难以帮助指挥人员迅速制定大气高危化学品泄漏源的 抑制方案和人群疏散方案。
发明内容
基于此，有必要针对传统技术中，不能对泄露区域内的大气高危化学品泄 漏信息的分布情况进行综合测量和直观展现，难以迅速制定大气高危化学品泄 漏源抑制方案和制定人群疏散方案的问题，提供一种基于太赫兹的大气高危化 学品空间分布判断方法。
通过太赫兹探测装置获取当前位置的大气高危化学品浓度分布信息及峰 值；
根据所述大气高危化学品浓度分布信息获得目标探测位置，并驱动太赫兹 探测装置行进至所述目标探测位置；
再次获取所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息及峰值，根据 所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息及峰值得到下一个目标探测 位置，并再次驱动太赫兹探测装置行进至下一个目标探测位置；
若多个所述目标探测位置的峰值之间的大小关系满足预设条件，则根据多 个所述目标探测位置的峰值得到泄漏源的位置信息；
根据所述当前位置的大气高危化学品浓度分布信息、所述多个目标探测位 置的大气高危化学品浓度分布信息，所述泄漏源的位置信息，得到大气高危化 学品空间分布图像信息。
在其中一个实施例中，所述根据所述大气高危化学品浓度分布信息获得目 标探测位置，并驱动探测装置行进至所述目标探测位置，包括：
对当前位置三维空间内所获取的所有浓度分布信息进行排序，获取三维空 间内浓度最高点的方向，作为所述探测装置的行进方向；
驱动所述探测装置向所述行进方向行进至所述目标探测位置。
在其中一个实施例中，所述对当前位置三维空间内所获取的所有浓度分布 信息进行排序，包括通过冒泡排序算法对当前位置三维空间内所获取的所有浓 度分布信息进行排序。
在其中一个实施例中，所述根据所述大气高危化学品浓度分布信息获得目 标探测位置，并驱动探测装置行进至所述目标探测位置还包括：
对当前位置不同高度内的浓度信息求取平均值，得到平均浓度最高的高度 为目标高度；
对所述平均浓度最高的高度上的不同角度的浓度进行排序，获取所述平均 浓度最高的高度上浓度最高的角度为所述驱动装置的目标角度；
驱动所述探测装置根据所述目标高度和目标角度行进至所述目标探测位 置。
在其中一个实施例中，所述目标探测位置与下一个目标探测位置之间的距 离为一个步长；
所述获取所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息及峰值包括：
通过探测装置探测所述目标探测位置在三维空间中的一个步长范围内的浓 度最高的点，作为所述目标探测位置的大气高危化学品浓度峰值。
在其中一个实施例中，所述预设条件包括：
比较所述当前位置以及该当前位置之后连续两个所述目标探测位置的大气 高危化学品浓度的峰值；
若所述当前位置之后连续两个目标探测位置的大气高危化学品浓度的峰值 均小于所述当前位置的大气高危化学品浓度的峰值，则所述当前位置为所述大 气高危化学品泄漏源；或
若所述当前位置之后的第一个目标探测位置的大气高危化学品浓度的峰值 小于所述当前位置的大气高危化学品浓度的峰值，而所述当前位置之后的第二 个目标探测位置的大气高危化学品浓度峰值大于所述当前位置的大气高危化学 品浓度峰值，则继续比较所述当前位置之后的第三个目标探测位置的大气高危 化学品浓度的峰值与所述当前位置大气高危化学品浓度的大小；
若所述当前位置之后的第三个目标探测位置的大气高危化学品浓度的峰值 小于所述当前位置的大气高危化学品浓度的峰值，则所述当前位置为所述大气 高危化学品泄漏源。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前位置的大气高危化学品浓度分布 信息、所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息，得到大气高危化学 品空间分布图像信息包括：
将所述当前位置的大气高危化学品浓度分布信息、所述目标探测位置的大 气高危化学品浓度分布信息进行数值拟合，获得三维坐标中连续分布的大气高 危化学品浓度信息；
根据大气高危化学品浓度数值不同对连续分布的大气高危化学品浓度信息 进行标识，得到大气高危化学品空间分布图像。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前位置的大气高危化学品浓度分布 信息、所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息，得到大气高危化学 品空间分布图像之后还包括：
通过多个所述探测装置分别对不同种类的大气高危化学品进行探测，得到 多种不同种类大气高危化学品的大气高危化学品空间分布图像；
将所述不同种类的大气高危化学品分布图像进行叠加处理，得到不同种类 大气高危化学品空间分布叠加图像，并将所述不同种类大气高危化学品空间分 布叠加图像输出。
在其中一个实施例中，所述通过多个所述探测装置分别对不同种类的大气 高危化学品进行探测，得到多种不同种类大气高危化学品的大气高危化学品空 间分布图像的步骤包括：
分别对多种不同种类大气高危化学品的大气高危化学品空间分布图像进行 颜色标识；
根据所述不同种类大气高危化学品的大气高危化学品空间分布图像中的颜 色判断浓度变化信息；
根据所述浓度变化信息获取逃生疏散方向；
根据所述逃生疏散方向输出规避提示。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行 时能够实现以上任一实施例中所述方法的步骤。
附图说明
图1为一个实施例提供的大气高危化学品探测的太赫兹自反馈系统；
图2为一个实施例提供的伸缩支架与悬臂的结构图；
图3为一个实施例提供的透射式太赫兹时域系统；
图4为一个实施例提供的太赫兹探测大气高危化学品浓度分布的方法流程 图；
图5为一个实施例提供的太赫兹探测单个高危化学品泄露源的方法流程 图；
图6为一个实施例提供的判断探测装置到达泄漏源的方法流程图；
图7为一个实施例提供的多个高危化学品泄漏源探测方法流程图；
图8为一个实施例提供当探测a、b、c三种大气高危化学品，设定特定旋 转转轴的旋转角度和伸缩支架的升高高度的方法流程图；
图9为一个实施例提供的某一大气高危化学品浓度探测结果分布图；
图10为一个实施例提供的多种大气高危化学品浓度探测结果分布叠加图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用 以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，一个实施例中提供一种大气高危化学品探测的太赫兹自反馈系 统1000，所述装置包括：
探测装置100，所述探测装置100用于探测大气高危化学品信息。
具体的，探测装置100是用于对大气高危化学品进行采样，并得到大气高 危化学品太赫兹特征的装置，大气高危化学品信息具体包括大气高危化学品浓 度信息和大气高危化学品种类信息。
机械调节装置110，所述机械调节装置110与所述探测装置100连接，用于 调节所述探测装置100的高度及方位，以获取不同高度及方位的所述大气高危 化学品信息。
机械调节装置110通过机械结构根据处理器的指令对探测装置100的位置 进行对应调节，包括调节探测装置100的高度及方位，从而改变探测装置100 所停留位置的三维坐标(x,y,z)，包括横坐标x、纵坐标y和垂直坐标z。具体的， 机械调节装置调节探测装置100的三维坐标，以获取三维空间内不同三维坐标 下的大气高危化学品浓度分布，得到(n,a,b,c)，其中包括大气高危化学品浓度n、 横坐标a、纵坐标b以及垂直坐标c。当探测装置100在(x1,y1,z1)探测到大气 高危化学品浓度分布坐标(n1,a1,b1,c1)时，则有x1＝a1,y1＝b1,z1＝c1。
移动承载装置120，所述移动承载装置120承载所述机械调节装置110，并 带动所述探测装置100在空间内移动，以获取不同位置的所述大气高危化学品 信息。
其中移动承载装置120可与机械调节装置110机械连接，机械调节装置110 可设置于移动承载装置120上，随着移动承载装置120的移动而移动。类似的， 机械调节装置110与探测装置100机械连接，并随着移动承载装置120的移动 而移动。移动承载装置120通过移动机械调节装置110来移动探测装置100在 空间内移动，移动承载装置120对于探测装置100的移动可为水平移动；同时， 机械调节装置110可同时调节探测装置100的高度及方位。
处理器130，所述处理器130用于处理所述探测装置100所探测到的大气高 危化学品信息，并根据所述大气高危化学品信息的处理结果反馈、控制所述机 械调节装置调节高度、方位以及所述移动承载装置移动，并对所述大气高危化 学品信息进行处理。
处理器130是信息接收中心、信息分析中心、反馈信息生成中心、信息发 送中心以及控制中心，是实现大气高危化学品探测系统的探测准确度的装置。
在其中一个实施例中，所述移动承载装置包括箱体121；所述机械调节装置 安装在所述移动承载装置上，所述处理器130位于所述箱体121内。具体地， 机械调节装置可通过转轴113与移动承载装置连接，转轴可以进行360°旋转， 从而带动机械调节装置进行360°旋转。例如，转轴可以在水平方向上进行360° 旋转，从而能够使得探测装置100能够处于不同的方位，即不同的(x，y)坐 标。在其中一个实施例中，处理器置于箱体121中，对处理器有保护作用。具 体地，移动承载方式的移动方式不限，移动承载装置120可包括万向轮126，滑 轮以及其他可以实现移动承载装置移动的装置或方法皆可。
在其中一个实施例中，所述处理器130可包括数据处理模块和控制模块， 所述数据处理模块进行的运算包括用于对所述大气高危化学品信息进行的排序 运算、泄露源判断运算、数据拟合运算、图像叠加运算、坐标重合判断运算， 所述控制模块用于根据所述数据处理模块的运算结果对所述大气高危化学品空 间分布探测装置100发出指令，并带动所述大气高危化学品空间分布探测装置 100进行移动。
在一个实施例中，大气高危化学品探测的太赫兹自反馈系统探测装置100 为太赫兹时域系统，包括大气高危化学品取样室1021。
另外，太赫兹大气高危化学品探测系统1000还包括反馈与指令传输电线 122，用于接收探测装置100的探测结果，并将探测结果传输至处理器130，并 将处理器130输出的控制指令传递给移动承载装置和机械调节装置，以控制移 动承载装置移动、调整机械调节装置，例如可伸缩支架113的高度等等。
同时，太赫兹大气高危化学品探测系统1000还可包括动力装置124，所述 动力装置124可设置于移动承载装置120中；所述动力装置124可为蓄电池， 为太赫兹大气高危化学品探测系统提供动力。
所述探测装置100可包括太赫兹时域系统，进一步，探测装置100可包括 透射式太赫兹时域系统，用于通过太赫兹波对物体进行探测。
请一并参阅图2，在其中一个实施例中，所述机械调节装置110包括伸缩支 架114和悬臂112，伸缩支架114具有卡槽1141，卡槽1141用于将悬臂112固 定在伸缩支架114上；卡槽1141中设置有弹簧1142，弹簧1142通过自身形变 控制悬臂的垂直高度变化，进而控制探测装置高度变化。所述伸缩支架与所述 移动承载装置连接；所述悬臂112一端与所述伸缩支架连接，另一端与所述探 测装置100连接。
可选的，伸缩支架与悬臂的连接方式不限于弹簧卡槽连接，其他能够实现 伸缩支架控制悬臂进行高度变化的连接方式均可。
请一并参阅图3，提供了一种大气高危化学品的太赫兹时域系统，所述时域 系统包括：激光产生器301，用于产生泵浦脉冲和探测脉冲；延迟器307，用于 接收激光产生器301产生的泵浦脉冲激光，并调节激光产生器301产生的泵浦 脉冲和探测脉冲的时间延迟。信号产生器302，用于发射太赫兹信号；太赫兹探 测装置303，用于对环境中的大气高危化学品取样探测；信号接收器304，用于 接收完成高危化学品取样室1021内大气高危化学品信息探测的太赫兹信号；信 号处理器305，用于对接收到的太赫兹信号进行分析处理，得到大气高危化学品 信息。
在一个实施例中，所述激光产生器301包括飞秒激光3011和分束器3012； 所述信号产生器302包括透镜，用于产生太赫兹信号；所述太赫兹探测装置303 用以承载大气高危化学品样品3031、第一离轴抛物面镜3032、第二离轴抛物面 镜3033、第三离轴抛物面镜3034、第四离轴抛物面镜3035。其中，所述第一离 轴抛物面镜3032与第二离轴抛物面镜3033相对设置，所述第三离轴抛物面镜 3034与第四离轴抛物面镜3035相对设置。所述信号接收器304包括透镜，用于 接收太赫兹信号；所述信号处理器305包括锁相放大器3051和信号处理装置 3052；
在其中一个实施例中，飞秒激光器发出的飞秒激光3011被分束器3012分 成两束脉冲，分别为泵浦脉冲和探测脉冲。其中泵浦脉冲到达延迟器307，经过 延迟器307之后，入射到锁相放大器3051中；其中探测脉冲与信号产生器302 产生的太赫兹脉冲依次经第三离轴抛物面镜3034、第一离轴抛物面镜3032入射 到大气高危化学品样品3031上，对大气高危化学品样品3031进行探测，得到 探测结果信号，再经第二离轴抛物面镜3033、第四离轴抛物面镜3035到达信号 接收器304。延迟器307调节泵浦脉冲和探测脉冲之间的时间延迟，从而改变探 测光到达太赫兹探测器的时间。利用不同的探测光到达时间，太赫兹电场强度随时间的变化量能够被测量。信号处理装置3052对太赫兹电场强度随时间的变 化量进行分析和处理，例如进行傅里叶变换，得到透射频谱，对所得透射频谱 进行分析得到大气高危化学品的种类和浓度信息；
在其中一个实施例中，大气高危化学品样品3031置于大气高危化学品取样 室1021(图中未标出)中，所述太赫兹时域系统中的大气高危化学品取样室1021 与外界连通，所述太赫兹时域系统用于对所述大气高危化学品取样室1021的大 气高危化学品样品3031进行探测，获取所述大气高危化学品信息。传统技术中， 将大气高危化学品置于气室中进行测试，但是通过气室进行探测的过程中，会 造成太赫兹波的一定损耗，同时气室的材料还会造成光谱的一定的延后性，从 而使探测结果不准确。
在毒气泄漏现场或爆炸现场，往往不便于气室取样，并且需要获得实时的、 真实的现场大气高危化学品种类以及浓度情况，那么则需要探测器直接置于大 气环境中进行接触式的测量。
在其中一个实施例中，所述太赫兹时域系统探头上还安装空气湿度测试器。 由于水蒸气对于太赫兹的吸收十分强烈，因此可以选择采用“作差法”消除水 蒸气对探测结果的影响，将探测所得太赫兹图谱减去数据库中已有的同样浓度 的水蒸气的太赫兹图谱，从而得到相应的待测大气高危化学品的太赫兹图谱信 息，进而判断出高危大气高危化学品的种类与浓度信息。
在其中一个实施例中，选取测试时间20ps,1-2THz波段的太赫兹对大气进行 测试，得到图谱；通过太赫兹探头上附带的空气湿度测试器对大气湿度进行测 试，得到空气相对湿度为5％；调取数据库中空气相对湿度在5％、采样时间分 别为20ps时，水在1～3THz波段的吸收峰图谱；将测量的图谱减去数据库图 谱，即可得到特征峰图谱；对特征峰图谱中的指纹峰的频率与峰高进行数据库 比对与计算，即可得到实时环境下的大气高危物质种类与浓度。
请一并参阅图4，一种基于太赫兹的高危化学品泄漏源探测方法，所述方法 包括：
S402，通过探测装置获取当前位置的大气高危化学品浓度分布信息；
S404，根据所述大气高危化学品浓度分布信息获得目标探测位置，并驱动 探测装置行进至所述目标探测位置；
S406，再次获取所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息；根据 所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息得到下一个目标探测位置； 得到多组探测位置的大气高危化学品浓度分布信息；
S408，将多组探测位置的大气高危化学品浓度分布信息传送至处理系统进 行处理；输出大气高危化学品空间分布图像信息。
在其中一个实施例中，所述探测装置为太赫兹时域系统装置。
具体地，太赫兹波为频率在0.l～10THz(波长为3mm～30μm)范围内的 电磁波。太赫兹能与很多特殊的材料发生充分作用，因此在环境监测方面，太 赫兹适合于对固体、液体、大气高危化学品以及流体等介质的电、声学性质的 研究，也可用于污染物检测、生物和化学物质的探测以及食品工业的质量控制。
太赫兹波具有宽带性，单个太赫兹波脉冲的频带可以覆盖从几赫兹到几十 太赫兹，探测装置可通过傅里叶变换红外光谱法、微波光谱、远红外激光器、 非线性混频技术、远红外光栅光谱以及同样能探测大气高危化学品信息的方法， 对探测对象进行探测。具体的，太赫兹时域光谱的光源是脉宽在皮秒数量级的 太赫兹脉冲，其时间分辨率可以达到皮秒；太赫兹时域光谱测量用于对太赫兹 脉冲的电场进行测量，属于相干测量，不仅包括振幅的信息，同时包含相位的 信息，可以直接获得样品的折射率；此外，对于一些大分子大气高危化学品， 使用太赫兹波得到的谱线得到的吸收峰更尖锐，并且线型重叠较少，使得大气 高危化学品的辨别更加容易。特别地，很多大气高危化学品在太赫兹波谱段具 有独特的吸收谱线，可以利用太赫兹时域光谱技术对大气高危化学品的成分、 浓度等进行测量；同时，太赫兹光谱技术可以用于测量混合大气高危化学品中 不同成分的吸收，并且测定混合大气高危化学品的化学组成和各组分的浓度， 具有较高的精确度。
具体地，太赫兹波相比于其它检测手段，其在很多介电材料和非极性液体 具有良好的穿透性，因此太赫兹波可以对不透明的物体进行透视成像。此外， 由于太赫兹的典型波长远大于空气中的烟尘颗粒的尺度，这些悬浮的烟尘颗粒 对太赫兹波的散射远小于对其它电磁波的散射，因此可以在较为复杂的现场环 境中作检测手段。
具体地，太赫兹波具有指纹谱性，对不同的物质具有不同频率的吸收峰与 反射峰，能够根据数据库现有的指纹信息高效准确地标定大气高危化学品物质 的种类；同时可以根据振动幅值的特征来判断大气高危化学品的浓度。可选的， 根据振动幅值的特征判断大气高危化学品浓度的方法包括根据特征峰的面积大 小、根据特征峰的最高点的振幅之比等于大气高危化学品浓度之比或以及其他 能够反映振动幅值与大气高危化学品浓度关系的方法。
具体地，太赫兹辐射属于亚毫米波的范畴，其光子能量和特征温度很低。 一个频率为1THz的光子的能量为4.1MeV，对应于33个波束，其特征温度为 48K，低于各种化学键的键能，而电离生物组织所需要的光子能量通常要达到 16eV，因此远不能使生物组织或细胞电离，因此不会引起有害的电离反应，适 用于爆炸物弥漫和人群密集的场合。
在其中一个实施例中，所述太赫兹时域系统为透射式太赫兹时域系统。可 选的太赫兹时域系统不局限于透射式，还可以选用反射式、差分式、椭偏式以 及能够探测大气高危化学品和高危物质的其他时域系统探头。
在其中一个实施例中，步骤S404所述目标探测位置的获取方法包括：
对三维坐标内所获取的所有浓度分布信息进行排序，获取三维坐标内浓度 最高点的方向为所述探测装置的行进方向；
所述驱动所述探测装置沿所述行进方向行进至所述目标探测位置。
具体的，所述目标探测位置是指，探测装置根据当前位置的探测结果，确 定下一步将要探测的位置。三维坐标包括横坐标x，纵坐标y以及垂直坐标z。 所述对三维坐标内所获取的所有浓度分布信息进行排序，是对三维坐标内所获 取的所有浓度进行从大到小的排序，得到浓度最大的点的坐标，即目标探测位 置的坐标(x’,y’,z’)。
在其中一个实施例中，所述对当前位置三维空间内所获取的所有浓度分布 信息进行排序，包括通过冒泡排序算法对当前位置三维空间内所获取的所有浓 度分布信息进行排序。
具体地，所述根据所述大气高危化学品浓度分布信息获得目标探测位置， 并驱动探测装置行进至所述目标探测位置，包括：
S4041，对当前位置三维空间内所获取的所有浓度分布信息进行排序，获取 三维空间内浓度峰值的方向，作为所述探测装置的行进方向；
S4042，驱动所述探测装置向所述行进方向行进至所述目标探测位置。
在其中一个实施例中，所述对当前位置三维空间内所获取的所有浓度分布 信息进行排序，包括通过冒泡排序算法对当前位置三维空间内所获取的所有浓 度分布信息进行排序。可选的，对当前位置三维空间内所获取的所有浓度分布 信息进行排序的方法不限于冒泡排序，还包括简单选择排序、直接插入排序、 希尔排序、堆排序、归并排序、快速排序以及其他能够实现排序的算法。
在其中一个实施例中，所述根据所述大气高危化学品浓度分布信息获得目标 探测位置，并驱动探测装置行进至所述目标探测位置还可包括：
S4041’，对当前位置不同高度内的大气高危化学品浓度信息求取平均值，得 到平均浓度最高的高度为探测装置行进的目标高度z；
S4042’，对所述平均浓度最高的高度上的不同角度的浓度进行排序，获取所 述平均浓度最高的高度上浓度最高的角度为所述驱动装置的目标角度；
S4043’，驱动所述探测装置根据所述目标高度和目标角度行进至所述目标探 测位置。具体的，所述目标角度为一个水平面内，以探测装置为原点，以原前 进方向的为参照(即以原前进方向的向量角度作为0°)，原点指向目标探测位 置的向量与原前进方向所成夹角。
在其中一个实施例中，在步骤S408中，可将所述多组某一种大气高危化学 品分布的浓度信息传送至数据处理系统进行处理。
在其中一个实施例中，步骤S408中根据所述当前位置的大气高危化学品浓 度分布信息、所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息，输出大气高 危化学品空间分布图像信息大气高危化学品的步骤包括：
S4081，将所述多组某一种大气高危化学品相对于三维坐标分布的浓度信息 发送到数值拟合系统进行数值拟合，获得某一种大气高危化学品相对于三维坐 标连续分布的浓度信息；
S4082，将所述相对于三维坐标连续分布的浓度信息进行标识，得到某一种 大气高危化学品空间分布图。
在其中一个实施例中，在步骤S4122中，将所述相对于三维坐标连续分布 的浓度信息进行颜色标识，例如将高浓度区域用浅颜色标识，低浓度区域用深 颜色表示，或者，用蓝色表示一种大气高危化学品,用红色表示另一种大气高危 化学品。
可选的，将所述相对于三维坐标连续分布的浓度信息不局限于进行颜色标 识，还可以进行文字标识，图片标识以及其他能够反映大气高危化学品浓度信 息的标识方法。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前位置的大气高危化学品浓度分布 信息、所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息，得到大气高危化学 品空间分布图像之后还包括：
S4083，通过多个所述探测装置分别对不同种类的大气高危化学品进行探 测，得到多种不同种类大气高危化学品的空间分布图像；
S4084，将所述不同种类的大气高危化学品分布图像进行叠加处理，得到不 同种类大气高危化学品空间分布叠加图像，并将所述不同种类大气高危化学品 空间分布叠加图像输出。
在其中一个实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算 机程序，其中，该程序被处理器执行时，可实现上述任一实施例中方法的步骤。
请一并参阅图5，一种基于太赫兹的单个高危化学品泄漏源探测方法，所述 方法包括：
S502，通过探测装置获取当前位置的大气高危化学品浓度分布信息；
S504，根据所述大气高危化学品浓度分布信息获得目标探测位置，并驱动 探测装置行进至所述目标探测位置；
S506，再次获取所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息，根据 所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息得到下一个目标探测位置， 直至下一个目标探测位置的大气高危化学品浓度为峰值，到达大气高危化学品 泄漏源处S508，根据所述当前位置的大气高危化学品浓度分布信息、所述目标 探测位置的浓度分布信息，得到大气高危化学品空间分布图像信息。
其中步骤S502，步骤S504，步骤S508与S402、S404、S408、基本相同， 在此不再赘述。
特别的，在其中一个实施例中S506，当下一个目标探测位置的大气高危化 学品浓度为峰值时，到达大气高危化学品泄漏源处。
所述大气高危化学品泄漏源为一个区域内的位置，可设定探测装置的探测 的相邻两个探测位置的距离为一个步长。
在一个实施例中，当所述大气高危化学品浓度峰值点判断方法采用所述 S4041、S4042的方法时，大气高危化学品泄漏源为以探测所得大气高危化学品 浓度峰值点为原点以一个步长为半径的球体范围。
在一个实施例中，当所述大气高危化学品浓度峰值点的判断方法采用所述S4041’、S4042’的方法时，大气高危化学品泄漏源为相应高度上的气体浓度峰 值点为原点以一个步长为半径的圆形区域。可选的，大气高危化学品泄漏源区 域的选择方式不限于以上两种，在不同情况下，可灵活采用多种选择方式。
请一并参照图6，一种基于太赫兹的单个大气高危化学品泄漏源探测方法， 所述方法包括：
S602，通过探测装置获取当前位置的大气高危化学品浓度分布信息及峰值；
S604，根据所述大气高危化学品浓度分布信息获得目标探测位置，并驱动 探测装置行进至所述目标探测位置；
S606再次获取所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息及峰值， 根据所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息及峰值得到下一个目标 探测位置，并再次驱动探测装置行进至下一个目标探测位置；
S608，若多个所述目标探测位置的峰值之间的大小关系满足预设条件，则 根据多个所述目标探测位置的峰值得到大气高危化学品泄漏源的位置信息；
S610，根据所述当前位置的大气高危化学品浓度分布信息、所述目标探测 位置的大气高危化学品浓度分布信息，得到大气高危化学品空间分布图像信息。
其中S602、S604、S606、S610、与说明书中S502、S504、S506、S510、 基本相同，此处不再赘述；
特别的，在其中一个实施例中，若多个所述目标探测位置的峰值之间的大 小关系满足预设条件，则根据多个所述目标探测位置的峰值得到大气高危化学 品泄漏源的位置信息具体包括：
比较所述当前位置以及该当前位置之后连续两个所述目标探测位置的大气 高危化学品浓度的峰值；
若所述当前位置之后连续两个目标探测位置的大气高危化学品浓度的峰值 均小于所述当前位置的大气高危化学品浓度的峰值，则判断所述当前位置为所 述大气高危化学品泄漏源。
在其中一个实施例中，若多个所述目标探测位置的峰值之间的大小关系满 足预设条件，则根据多个所述目标探测位置的峰值得到大气高危化学品泄漏源 的位置信息具体还包括：
若所述当前位置之后的第一个目标探测位置的大气高危化学品浓度的峰值 小于所述当前位置的大气高危化学品浓度的峰值，而所述当前位置之后的第二 个目标探测位置的大气高危化学品浓度峰值大于所述当前位置的大气高危化学 品浓度峰值，则继续比较所述当前位置之后的第三个目标探测位置的大气高危 化学品浓度的峰值与所述当前位置大气高危化学品浓度的大小；
若所述当前位置之后的第三个目标探测位置的大气高危化学品浓度的峰值 小于所述当前位置的大气高危化学品浓度的峰值，则所述当前位置为所述大气 高危化学品泄漏源。
请一并参阅图7，一种基于太赫兹的多个高危化学品泄露源探测的方法，所 述方法包括：
S702，通过探测装置获取当前探测位置的高危化学品的浓度分布信息；
S704，根据所述高危化学品浓度分布信息得出目标探测位置，驱动探测装 置行进至所述目标探测位置；
S706，再次获取所述目标探测位置的浓度分布信息，
根据所述目标探测位置的高危化学品浓度分布信息得到下一个目标探测位 置，所述探测装置获取探测区域内某一种高危化学品的所有泄漏源时，得到多 组探测位置的高危化学品浓度分布信息；
S708，将所述多组探测位置的气体浓度分布信息传送至数据处理系统进行 处理，得到高危化学品空间分布图像信息。其中S702，S704，S708与说明书 中的步骤S602，S604，S608相应步骤基本相同，在此不再赘述。
特别的，在其中一个实施例中，当所述大气高危化学品空间探测成像方法 探测获得探测区域内某一种大气高危化学品的所有泄漏源时，所述探测装置所 在的坐标为所述终点坐标。
在其中一个实施例中，判断所述探测装置获取探测区域内某一种大气高危 化学品的所有泄漏源的方法包括：根据所述目标探测位置的大气高危化学品浓 度分布信息得到下一个目标探测位置，直至下一个目标探测位置的坐标与之前 的任一探测位置的坐标重合，则判断所述探测装置获取了探测区域内某一种大 气高危化学品的所有泄漏源。
在其中一个实施例中，请一并参阅图8，所述直至下一个目标探测位置的坐 标与之前的任一探测位置的坐标重合，则判断所述探测装置获取了探测区域内 某一种大气高危化学品的所有泄漏源的方法包括：
获取所述各目标探测位置的坐标并存储在处理系统中；
处理系统对获取到的所述各目标探测位置的坐标进行数据分析；
当处理系统检测到的下一个目标探测位置的坐标与任意一个之前的目标探 测位置的坐标重合时；
向探测装置发出停止指令；
所述探测装置停止探测。
请一并参阅图8，在其中一个实施例中还提供了一种基于太赫兹探测有毒气 体的方法包括：
S802，探测装置100对气体成分进行标定，确定标定气体中a、b、c三种 有毒气体；
S804，对有毒气体a的浓度进行测量；
S8061，调节机械调节装置，使连接转轴的旋转支架分别旋转0°、90°、 180°、270°；
S8062，使伸缩支架分别升高1m、10m、20m、30m高度；
S808，测定不同坐标下的浓度数据；S809，将浓度数据进行排序，确定探 测设备行进方向与高度；
若处理器发出停止指令；S812，将所有浓度数据相对于坐标进行数值拟合； S814，将连续的浓度数据传输回指挥部并且进行成像。
若处理器未发出停止指令，则重复步骤S802、S804、S8061、S8062、S808、 S809。
重复S802、S804、S8061、S8062、S808、S809、S810、S812、S814的步 骤测定有毒气体b和c，测定得到有毒气体b、c浓度分布信息，则有毒气体a、 b、c的浓度分布矩阵如下：
将有毒气体a、b、c各自的浓度按照从大到小排序，如a23>a13>a33> a43>…>a22>a12>a32>a42，可知某处浓度axy中x代表某高度，y代表某角度 方向，从而确定坐标2→3方向为大气高危化学品a浓度递增最快的方向，高度 2为有毒气体a浓度最大的高度，坐标4为有毒气体a浓度最小的高度；通过反 馈电线122，向万向轮126发出指令，使万向轮沿浓度递增最快的方向，即相对 -135°方向行进。将所有数据进行收集，通过处理器130，将离散的浓度相对于 坐标进行数值拟合，从而得到气体a、b、c相对于三维坐标连续的浓度分布；
请一并参阅图9，图9为毒气a的浓度探测结果分布图，通过比色条可以清 晰看出，深色表示低浓度大气高危化学品，浅色表示高浓度大气高危化学品， 因此浅色聚集位置为毒气a浓度较高的位置，判断为毒气a的泄漏源位置，建议 为毒气重点抑制位置。浅色到深色延伸方向，判断为毒气a浓度递减方向，建 议为人群逃生路线；深色到浅色延伸方向，判断为毒气a的浓度剧增方向，建 议为人群重点规避路线。
请一并参阅图10，图10为a、b两种毒气在空间内分布的情况，由图可知， 毒气b分布在高空，毒气a在低空，这与气体本身的密度和当日风力等情况相 关。根据不同种类的气体的空间分布情况可以有效地进行相应的化学处理药剂 的喷洒。由于低空毒气对人们的生命安全影响较高空毒气大，并且从颜色深浅 判断，毒气a浓度相对于毒气b大，因此应优先处理毒气a的泄漏。
通过图9以及图10的直观展现可以准确判断毒气a和毒气b的泄漏情况， 从而有助于指挥人员作出毒气抑制方案和人群疏散方案。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对 上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技 术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于太赫兹的大气高危化学品空间分布判断方法，其特征在于，所述方法包括：通过太赫兹探测装置获取当前位置的大气高危化学品浓度分布信息及峰值；
根据所述大气高危化学品浓度分布信息获得目标探测位置，并驱动所述太赫兹探测装置行进至所述目标探测位置，包括：对当前位置不同高度内的浓度信息求取平均值，得到平均浓度最高的高度为目标高度；对所述平均浓度最高的高度上的不同角度的浓度进行排序，获取所述平均浓度最高的高度上浓度最高的角度为所述太赫兹探测装置的目标角度；驱动所述太赫兹探测装置根据所述目标高度和目标角度行进至所述目标探测位置；再次获取所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息及峰值，根据所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息及峰值得到下一个目标探测位置，并再次驱动所述太赫兹探测装置行进至下一个目标探测位置；
若多个所述目标探测位置的峰值之间的大小关系满足预设条件，则根据多个所述目标探测位置的峰值得到泄漏源的位置信息；
根据所述当前位置的大气高危化学品浓度分布信息、多个目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息，所述泄漏源的位置信息，得到大气高危化学品空间连续分布图像信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对当前位置三维空间内所获取的所有浓度分布信息进行排序，包括通过冒泡排序算法对当前位置三维空间内所获取的所有浓度分布信息进行排序。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标探测位置与下一个目标探测位置之间的距离为一个步长；
所述获取所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息及峰值包括：
通过所述太赫兹探测装置探测所述目标探测位置在三维空间中的一个步长范围内的浓度最高的点，作为所述目标探测位置的大气高危化学品浓度峰值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括：
比较所述当前位置以及该当前位置之后连续两个所述目标探测位置的大气高危化学品浓度的峰值；
若所述当前位置之后连续两个目标探测位置的大气高危化学品浓度的峰值均小于所述当前位置的大气高危化学品浓度的峰值，则所述当前位置为大气高危化学品泄漏源；或
若所述当前位置之后的第一个目标探测位置的大气高危化学品浓度的峰值小于所述当前位置的大气高危化学品浓度的峰值，而所述当前位置之后的第二个目标探测位置的大气高危化学品浓度峰值大于所述当前位置的大气高危化学品浓度峰值，则继续比较所述当前位置之后的第三个目标探测位置的大气高危化学品浓度的峰值与所述当前位置大气高危化学品浓度的大小；
若所述当前位置之后的第三个目标探测位置的大气高危化学品浓度的峰值小于所述当前位置的大气高危化学品浓度的峰值，则所述当前位置为大气高危化学品泄漏源。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前位置的大气高危化学品浓度分布信息、所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息，得到大气高危化学品空间分布图像信息包括：
将所述当前位置的大气高危化学品浓度分布信息、所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息进行数值拟合，获得三维坐标中连续分布的大气高危化学品浓度信息；
根据大气高危化学品浓度数值不同对连续分布的大气高危化学品浓度信息进行标识，得到大气高危化学品空间分布图像。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前位置的大气高危化学品浓度分布信息、所述目标探测位置的大气高危化学品浓度分布信息，得到大气高危化学品空间分布图像之后还包括：
通过多个所述太赫兹探测装置分别对不同种类的大气高危化学品进行探测，得到多种不同种类大气高危化学品的大气高危化学品空间分布图像；
将所述不同种类的大气高危化学品分布图像进行叠加处理，得到不同种类大气高危化学品空间分布叠加图像，并将所述不同种类大气高危化学品空间分布叠加图像输出。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过多个所述太赫兹探测装置分别对不同种类的大气高危化学品进行探测，得到多种不同种类大气高危化学品的大气高危化学品空间分布图像的步骤包括：
分别对多种不同种类大气高危化学品的大气高危化学品空间分布图像进行颜色标识；
根据所述不同种类大气高危化学品的大气高危化学品空间分布图像中的颜色判断浓度变化信息；
根据所述浓度变化信息获取逃生疏散方向；
根据所述逃生疏散方向输出规避提示。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时能够实现权利要求1-7中任意一项所述方法的步骤。
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