CN108600709B - 一种大气污染远距离无盲区监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大气质量监控技术领域内的一种大气污染远距离无盲区监控系统，包括安装在楼顶平台上的、互联设置的远距离摄像机、颗粒物遥感监测终端，还包括控制中心、智能手机，还包括不受障碍建筑影响的无人机，无人机包括定位机构、摄像机构、颗粒物监测机构、通信模块，控制中心包括监测数据接收模块、颗粒物分析模块、控制信号发送模块，监测数据接收模块与颗粒物分析模块连接，颗粒物遥感监测终端与无人机的通信模块形成互联关系，楼顶平台上设有用于遮挡远距离摄像机和颗粒物遥感监测终端的遮挡部件，还包括用于驱使遮挡部件产生遮挡动作的外直线驱动机构。可保护远距离摄像机、颗粒物遥感监测终端、无人机且能够保证三者互相配合。

Description

一种大气污染远距离无盲区监控系统

技术领域

本发明涉及大气质量监控技术领域，特别涉及一种大气污染远距离无盲区监控系统。

背景技术

现在大气污染影响人们的出行、健康等，国家加大政策进行大气监测与治理，目前近地面使用常规点式仪器监测，高空使用遥感雷达监测和瞭望摄像机监测，点、面数据没有进行有效的结合与相互补充，遥感监测容易受到城市建筑遮挡，使得数据无效，且不能有效识别突发污染源和污染输送时空演变情况，且不能实时直观查看到监测区域周边的情况。

为此，市场上开始运用无人机进行污染情况监测，由于无人机可在三维空间中进行运动，可绕过障碍建筑进行监测，灵活性很好，且无人机上可搭载颗粒物监测机构，可将监测到的数据发送到控制中心，而且无人机也能与远距离摄像机、颗粒物遥感监测终端配合使用。

但是，现有技术忽略了一个问题：在暴雨天气下，无人机、远距离摄像机、颗粒物遥感监测终端均无法开展工作，由于远距离摄像机、颗粒物遥感监测终端均安装在楼顶平台上，若无适当的遮挡，就会造成损坏并影响监测精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种大气污染远距离无盲区监控系统，可保护远距离摄像机、颗粒物遥感监测终端、无人机且能够保证三者互相配合。

本发明的目的是这样实现的：一种大气污染远距离无盲区监控系统，包括安装在楼顶平台上的、互联设置的远距离摄像机、颗粒物遥感监测终端，还包括控制中心、智能手机，还包括不受障碍建筑影响的无人机，所述无人机包括定位机构、摄像机构、颗粒物监测机构、通信模块，所述控制中心包括监测数据接收模块、颗粒物分析模块、控制信号发送模块，所述颗粒物监测机构通过通信模块与智能手机、监测数据接收模块形成连接关系，所述监测数据接收模块与颗粒物分析模块连接，所述颗粒物遥感监测终端与无人机的通信模块形成互联关系，楼顶平台上设有用于遮挡远距离摄像机和颗粒物遥感监测终端的遮挡部件，还包括用于驱使遮挡部件产生遮挡动作的外直线驱动机构，还包括封盖动作控制器，所述封盖动作控制器上设有用于接收控制信号发送模块所发信号的无线接收模块；

所述遮挡部件包括可直接用于遮盖住远距离摄像机和颗粒物遥感监测终端的主盒体，楼顶平台上设有一对与主盒体活动相配的、延伸方向与主盒体移动方向相一致的轨道，楼顶平台上安装有用于驱使主盒体沿轨道进行移动的、受封盖动作控制器控制的外直线驱动机构，所述主盒体一侧设有可容远距离摄像机和颗粒物遥感监测终端活动通过的让位开口；

所述远距离摄像机附近位置安装有第一限位架，所述第一限位架上安装有与封盖动作控制器相连的第一限位感应器，所述颗粒物遥感监测终端附近位置安装有第二限位架，所述第二限位架上安装有与封盖动作控制器相连的第二限位感应器，所述主盒体内侧壁上安装有在主盒体处于遮盖位置时恰好对应第一限位架位置的、且被第一限位感应器所感应的第一感应板，所述主盒体内侧壁上安装有在主盒体处于遮盖位置时恰好对应第二限位架位置的、且被第二限位感应器所感应的第二感应板；

所述主盒体上安装有不使用无人机时密封无人机的、使用无人机时处于敞开状态的封机仓，所述封机仓包括与主盒体固定连接的L型停机架，还包括可水平滑动地安装在主盒体上的移动密封盖，所述主盒体上安装有用于驱使移动密封盖进行滑动的、受封盖动作控制器控制的密封直线驱动机构，所述封机仓在需要形成密封结构时所述L型停机架和移动密封盖恰好处于拼合状态，所述L型停机架包括竖直设置的竖部，还包括水平设置的、用于停栖无人机的横部。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：其一，可在暴雨来临之前遮盖住颗粒物遥感监测终端和远距离摄像机，在需要遮雨时，在外直线驱动机构的驱使下，主盒体可遮盖住颗粒物遥感监测终端和远距离摄像机，并且由于设置了第一限位感应器和第二限位感应器，在主盒体进行遮盖时，第一感应板感应第一限位感应器，第二感应板感应第二限位感应器，在第一限位感应器和第二限位感应器均产生感应信号时，说明主盒体已经同时遮盖颗粒物遥感监测终端和远距离摄像机，并且，第一限位感应器和第二限位感应器在主盒体进行遮盖时也处于主盒体的内腔中，也避免了雨水对第一限位感应器和第二限位感应器的侵蚀作用；其二，并且也能很好地放置并密封无人机，可在不使用无人机时，将无人机停在L型停机架的横部上，然后移动密封盖在密封直线驱动机构的驱使下向L型停机架移动并与L型停机架拼合成密封结构的封机仓，在使用无人机时，利用密封直线驱动机构驱使移动密封盖在主盒体上移动，使得移动密封盖与L型停机架分离并处于敞开状态，使得无人机能够非常方便地出入，以免无人机的停栖位置与颗粒物遥感监测终端、远距离摄像机相干涉。

此外,本发明所提供的监测系统结合三维地理信息系统，将颗粒物浓度与颜色值对应起来，可以直观的查看到区域颗粒物的强弱分布情况，精准定位到实际位置，并联动摄像机进行图像分析，对固定设备无法探测的区域使用无人机进行航拍，将结果实时传送至平台，实现快速污染定位，减少人工排查的工作量，增加图像捕获分析功能，提高常态监测的准确性与寻找污染源的效率。

作为本发明的进一步改进，所述主盒体上侧设有减重开口，所述移动密封盖可水平滑动地安装在减重开口中，所述遮挡部件包括可水平伸缩的、由防水材料制成的伸缩蓬，所述伸缩蓬一端与减重开口一端相连，所述伸缩蓬另一端与移动密封盖相连，在所述移动密封盖与L型停机架处于拼合状态时所述伸缩蓬和移动密封盖一同封住减重开口。由于设置了减重开口，可减轻主盒体的重力载荷，减轻外直线驱动机构的动力损耗，并且伸缩蓬和移动密封盖可一同封住减重开口，以保持主盒体的遮雨性能。

作为本发明的进一步改进，所述密封直线驱动机构包括密封驱动电机、横丝杆、横移丝母，所述横移丝母安装在移动密封盖上，所述横移丝母套装横丝杆，所述横丝杆水平设置且可绕轴旋转地安装在主盒体上，所述密封驱动电机安装在主盒体上且受封盖动作控制器的控制，所述密封驱动电机的输出主轴与横丝杆轴端同轴传动连接。可采用丝杆传动的方式来驱使移动密封盖进行平稳的移动。

作为本发明的进一步改进，所述外直线驱动机构设有两套且分别对应两条轨道，每个外直线驱动机构包括平移驱动电机、平移丝杆、平移丝母，所述平移丝母安装在主盒体上，所述平移丝母套装平移丝杆，所述平移丝杆水平设置且可绕轴旋转地安装在楼顶平台上，所述平移驱动电机安装在楼顶平台上且受封盖动作控制器控制，所述平移丝杆轴端与平移驱动电机的输出主轴同轴传动连接。可采用丝杆传动的方式来驱使主盒体进行平稳的移动。

附图说明

图1为本发明的立体监测原理概念图。

图2为本发明的工作状态示意图。

图3为本发明在遮雨时的状态图。

图4为图2中的A-A剖视图。

图5为图3中的B-B剖视图。

图6为封机仓的敞开状态示意图。

图7为图6中的俯视图。

图8为本发明的控制关系示意图。

其中，1无人机，1a定位机构，1b摄像机构，1c颗粒物监测机构，1d通信模块，2远距离摄像机，3颗粒物遥感监测终端，4控制中心，4a监测数据接收模块，4b颗粒物分析模块，4c控制信号发送模块，5遮挡部件，501主盒体，501a减重开口，501b让位开口，502移动密封盖，503L型停机架，503a竖部，503b横部，504封机仓，505伸缩蓬，506密封驱动电机，507横丝杆，508横移丝母，509第一感应板，510第二感应板，6外直线驱动机构，601平移驱动电机，602平移丝杆，603平移丝母，7第一限位感应器，8第一限位架，9第二限位感应器，10第二限位架，11楼顶平台，12障碍建筑，13轨道，14封盖动作控制器，14a无线接收模块，15智能手机。

具体实施方式

如图1-8所示，一种大气污染远距离无盲区监控系统，包括安装在楼顶平台11上的、互联设置的远距离摄像机2、颗粒物遥感监测终端3，还包括控制中心4、智能手机15，还包括不受障碍建筑12影响的无人机1，无人机1包括定位机构1a、摄像机构1b、颗粒物监测机构1c、通信模块1d，控制中心4包括监测数据接收模块4a、颗粒物分析模块4b、控制信号发送模块4c，颗粒物监测机构1c通过通信模块1d与智能手机15、监测数据接收模块4a形成连接关系，监测数据接收模块4a与颗粒物分析模块4b连接，颗粒物遥感监测终端3与无人机1的通信模块1d形成互联关系，楼顶平台11上设有用于遮挡远距离摄像机2和颗粒物遥感监测终端3的遮挡部件5，还包括用于驱使遮挡部件5产生遮挡动作的外直线驱动机构6，还包括封盖动作控制器14，封盖动作控制器14上设有用于接收控制信号发送模块4c所发信号的无线接收模块14a。

上述遮挡部件5包括可直接用于遮盖住远距离摄像机2和颗粒物遥感监测终端3的主盒体501，楼顶平台11上设有一对与主盒体501活动相配的、延伸方向与主盒体501移动方向相一致的轨道13，楼顶平台11上安装有用于驱使主盒体501沿轨道13进行移动的、受封盖动作控制器14控制的外直线驱动机构6，主盒体501一侧设有可容远距离摄像机2和颗粒物遥感监测终端3活动通过的让位开口501b。

上述远距离摄像机2附近位置安装有第一限位架8，第一限位架8上安装有与封盖动作控制器14相连的第一限位感应器7，颗粒物遥感监测终端3附近位置安装有第二限位架10，第二限位架10上安装有与封盖动作控制器14相连的第二限位感应器9，主盒体501内侧壁上安装有在主盒体501处于遮盖位置时恰好对应第一限位架8位置的、且被第一限位感应器7所感应的第一感应板509，主盒体501内侧壁上安装有在主盒体501处于遮盖位置时恰好对应第二限位架10位置的、且被第二限位感应器9所感应的第二感应板510。

上述主盒体501上安装有不使用无人机1时密封无人机1的、使用无人机1时处于敞开状态的封机仓504，封机仓504包括与主盒体501固定连接的L型停机架503，还包括可水平滑动地安装在主盒体501上的移动密封盖502，主盒体501上安装有用于驱使移动密封盖502进行滑动的、受封盖动作控制器14控制的密封直线驱动机构，封机仓504在需要形成密封结构时L型停机架503和移动密封盖502恰好处于拼合状态，L型停机架503包括竖直设置的竖部503a，还包括水平设置的、用于停栖无人机1的横部503b。

上述主盒体501上侧设有减重开口501a，移动密封盖502可水平滑动地安装在减重开口501a中，遮挡部件5包括可水平伸缩的、由防水材料制成的伸缩蓬505，伸缩蓬505一端与减重开口501a一端相连，伸缩蓬505另一端与移动密封盖502相连，在移动密封盖502与L型停机架503处于拼合状态时伸缩蓬505和移动密封盖502一同封住减重开口501a。

上述密封直线驱动机构包括密封驱动电机506、横丝杆507、横移丝母508，横移丝母508安装在移动密封盖502上，横移丝母508套装横丝杆507，横丝杆507水平设置且可绕轴旋转地安装在主盒体501上，密封驱动电机506安装在主盒体501上且受封盖动作控制器14的控制，密封驱动电机506的输出主轴与横丝杆507轴端同轴传动连接。

上述外直线驱动机构6设有两套且分别对应两条轨道13，每个外直线驱动机构6包括平移驱动电机601、平移丝杆602、平移丝母603，平移丝母603安装在主盒体501上，平移丝母603套装平移丝杆602，平移丝杆602水平设置且可绕轴旋转地安装在楼顶平台11上，平移驱动电机601安装在楼顶平台11上且受封盖动作控制器14控制，平移丝杆602轴端与平移驱动电机601的输出主轴同轴传动连接。

在不使用无人机1时，将无人机1停在L型停机架503的横部503b上，然后移动密封盖502在密封直线驱动机构的驱使下向L型停机架503移动并与L型停机架503拼合成密封结构的封机仓504，在使用无人机1时，利用密封直线驱动机构驱使移动密封盖502在主盒体501上移动，使得移动密封盖502与L型停机架503分离并处于敞开状态，使得无人机1能够非常方便地出入。

在需要遮雨时，首先利用封机仓504密封无人机1，然后在外直线驱动机构6的驱使下，主盒体501沿着轨道13向远距离摄像机2、颗粒物遥感监测终端3移动，主盒体501可遮盖住颗粒物遥感监测终端3和远距离摄像机2，并且由于设置了第一限位感应器7和第二限位感应器9，在主盒体501进行遮盖时，第一感应板509感应第一限位感应器7，第二感应板510感应第二限位感应器9，在第一限位感应器7和第二限位感应器9均产生感应信号时，说明主盒体501已经同时遮盖颗粒物遥感监测终端3和远距离摄像机2，并且，第一限位感应器7和第二限位感应器9在主盒体501进行遮盖时也处于主盒体501的内腔中，避免雨水淋坏第一限位感应器7和第二限位感应器9。

该监测系统工作模式如下：工作时，使用颗粒物遥感监测终端对半径5公里的范围进行大气颗粒物浓度监测，扫描周期10分钟，可以快速获得区域颗粒物的分布情况，在终端旁边放置一台远距离摄像机，进行图像、视频抓拍，并配备一架具有定位系统、拍照系统、颗粒物传感器的无人机，进行建筑后端的航拍和颗粒物数据采集。

常态监测时，终端做循环周期扫描，获取区域颗粒物分布情况，远距离摄像机进行预置位巡检拍摄，获取图像、视频数据分析工地裸露、烟囱排放、渣土车、交通堵塞等事件，无人机在建筑物后端进行航拍和颗粒物数据采集。

联动监测时，终端发现污染问题，发送疑似污染源位置信息，包括角度、距离、经纬度等，远距离摄像机中断预置位巡检，根据终端的信息旋转到指定位置并变焦拍摄，获取疑似污染源图像、视频数据，远距离摄像机发现问题，发送疑似污染源位置角度信息，终端旋转到指定角度进行定向监测，获取疑似污染源上空颗粒物浓度数据，当两个设备联动监测分析确认是污染源时，由终端像无人机发送位置信息，包括角度、距离、经纬度等，无人机飞行到指定位置进行航拍和颗粒物浓度数据采集，并将实地取证的污染状态信息发送给监控平台进行污染报警。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种大气污染远距离无盲区监控系统，包括安装在楼顶平台（11）上的、互联设置的远距离摄像机（2）、颗粒物遥感监测终端（3），还包括控制中心（4）、智能手机（15），还包括不受障碍建筑（12）影响的无人机（1），所述无人机（1）包括定位机构（1a）、摄像机构（1b）、颗粒物监测机构（1c）、通信模块（1d），所述控制中心（4）包括监测数据接收模块（4a）、颗粒物分析模块（4b）、控制信号发送模块（4c），所述颗粒物监测机构（1c）通过通信模块（1d）与智能手机（15）、监测数据接收模块（4a）形成连接关系，所述监测数据接收模块（4a）与颗粒物分析模块（4b）连接，所述颗粒物遥感监测终端（3）与无人机（1）的通信模块（1d）形成互联关系，其特征在于：楼顶平台（11）上设有用于遮挡远距离摄像机（2）和颗粒物遥感监测终端（3）的遮挡部件（5），还包括用于驱使遮挡部件（5）产生遮挡动作的外直线驱动机构（6），还包括封盖动作控制器（14），所述封盖动作控制器（14）上设有用于接收控制信号发送模块（4c）所发信号的无线接收模块（14a）；

所述遮挡部件（5）包括可直接用于遮盖住远距离摄像机（2）和颗粒物遥感监测终端（3）的主盒体（501），楼顶平台（11）上设有一对与主盒体（501）活动相配的、延伸方向与主盒体（501）移动方向相一致的轨道（13），楼顶平台（11）上安装有用于驱使主盒体（501）沿轨道（13）进行移动的、受封盖动作控制器（14）控制的外直线驱动机构（6），所述主盒体（501）一侧设有可容远距离摄像机（2）和颗粒物遥感监测终端（3）活动通过的让位开口（501b）；

所述远距离摄像机（2）附近位置安装有第一限位架（8），所述第一限位架（8）上安装有与封盖动作控制器（14）相连的第一限位感应器（7），所述颗粒物遥感监测终端（3）附近位置安装有第二限位架（10），所述第二限位架（10）上安装有与封盖动作控制器（14）相连的第二限位感应器（9），所述主盒体（501）内侧壁上安装有在主盒体（501）处于遮盖位置时恰好对应第一限位架（8）位置的、且被第一限位感应器（7）所感应的第一感应板（509），所述主盒体（501）内侧壁上安装有在主盒体（501）处于遮盖位置时恰好对应第二限位架（10）位置的、且被第二限位感应器（9）所感应的第二感应板（510）；

所述主盒体（501）上安装有不使用无人机（1）时密封无人机（1）的、使用无人机（1）时处于敞开状态的封机仓（504），所述封机仓（504）包括与主盒体（501）固定连接的L型停机架（503），还包括可水平滑动地安装在主盒体（501）上的移动密封盖（502），所述主盒体（501）上安装有用于驱使移动密封盖（502）进行滑动的、受封盖动作控制器（14）控制的密封直线驱动机构，所述封机仓（504）在需要形成密封结构时所述L型停机架（503）和移动密封盖（502）恰好处于拼合状态，所述L型停机架（503）包括竖直设置的竖部（503a），还包括水平设置的、用于停栖无人机（1）的横部（503b）；

所述大气污染远距离无盲区监控系统结合三维地理信息系统，将颗粒物浓度与颜色值对应起来，可以直观的查看到区域颗粒物的强弱分布情况，精准定位到实际位置，并联动摄像机进行图像分析，对固定设备无法探测的区域使用无人机进行航拍，将结果实时传送至平台，实现快速污染定位，减少人工排查的工作量，增加图像捕获分析功能，提高常态监测的准确性与寻找污染源的效率。

2.根据权利要求1所述的一种大气污染远距离无盲区监控系统，其特征在于：所述主盒体（501）上侧设有减重开口（501a），所述移动密封盖（502）可水平滑动地安装在减重开口（501a）中，所述遮挡部件（5）包括可水平伸缩的、由防水材料制成的伸缩蓬（505），所述伸缩蓬（505）一端与减重开口（501a）一端相连，所述伸缩蓬（505）另一端与移动密封盖（502）相连，在所述移动密封盖（502）与L型停机架（503）处于拼合状态时所述伸缩蓬（505）和移动密封盖（502）一同封住减重开口（501a）。

3.根据权利要求1所述的一种大气污染远距离无盲区监控系统，其特征在于：所述密封直线驱动机构包括密封驱动电机（506）、横丝杆（507）、横移丝母（508），所述横移丝母（508）安装在移动密封盖（502）上，所述横移丝母（508）套装横丝杆（507），所述横丝杆（507）水平设置且可绕轴旋转地安装在主盒体（501）上，所述密封驱动电机（506）安装在主盒体（501）上且受封盖动作控制器（14）的控制，所述密封驱动电机（506）的输出主轴与横丝杆（507）轴端同轴传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种大气污染远距离无盲区监控系统，其特征在于：所述外直线驱动机构（6）设有两套且分别对应两条轨道（13），每个外直线驱动机构（6）包括平移驱动电机（601）、平移丝杆（602）、平移丝母（603），所述平移丝母（603）安装在主盒体（501）上，所述平移丝母（603）套装平移丝杆（602），所述平移丝杆（602）水平设置且可绕轴旋转地安装在楼顶平台（11）上，所述平移驱动电机（601）安装在楼顶平台（11）上且受封盖动作控制器（14）控制，所述平移丝杆（602）轴端与平移驱动电机（601）的输出主轴同轴传动连接。