CN109406716B - 基于无人机的污染监测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人机的污染监测方法和系统。该方法包括控制无人机按照预设的第一路径在第一目标区域飞行，并利用所述气体传感器采集所述第一目标区域的空气污染数据，所述第一目标区域为预设的待监测的空气污染区域；获取所述第一路径中的第一坐标信息，并将所述第一坐标信息与所述第一目标区域的空气污染数据结合，得到所述第一目标区域的空间污染数据；分析所述第一目标区域的空间污染数据，得到第一目标区域的空气污染情况。采用本发明实施例中的基于无人机的污染监测方法，能够提高空气污染的监测效果。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种基于无人机的污染监测方法和系统。
背景技术
目前，空气污染问题已成为人们关注的热点。为了监测污染区域的空气污染情况，现有技术中需要在污染区域分布设置多个污染监测点来采集污染数据，通过分析这些污染数据获取污染区域的空气污染情况。但是，由于污染监测点的数量有限且位置固定，导致污染数据的样本不够全面，降低了空气污染的监测效果。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于无人机的污染监测方法和系统，能够提高空气污染的监测效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于无人机的污染监测方法，无人机上设置有气体传感器；所述基于无人机的污染监测方法包括：控制无人机按照预设的第一路径在第一目标区域飞行，并利用所述气体传感器采集所述第一目标区域的空气污染数据，所述第一目标区域为预设的待监测的空气污染区域；获取所述第一路径中的第一坐标信息，并将所述第一坐标信息与所述第一目标区域的空气污染数据结合，得到所述第一目标区域的空间污染数据；分析所述第一目标区域的空间污染数据，得到第一目标区域的空气污染情况。
在第一方面的一些实施例中，所述分析所述第一目标区域的空间污染数据，得到第一目标区域的空气污染情况之后，还包括：根据所述第一目标区域的空间污染数据，判断空气污染是否已扩散到第二目标区域，所述第二目标区域为所述第一目标区域外的预设区域；若所述空气污染已扩散到所述第二目标区，则控制所述无人机按照预设的第二路径在所述第二目标区域飞行，并利用所述气体传感器采集所述第二目标区域的空气污染数据；获取所述第二路径中的第二坐标信息，将所述第二坐标信息与所述第二目标区域的空气污染数据结合，得到所述第二目标区域的空间污染数据；将所述第二目标区域的空间污染数据和所述第一目标区域的空间污染数据结合，得到所述第一目标区域和所述第二目标区域总体覆盖范围的空气污染情况。
在第一方面的一些实施例中，所述分析所述第一目标区域的空间污染数据，得到第一目标区域的空气污染情况之后，还包括：确定造成空气污染的污染源的位置信息；控制所述无人机在所述污染源所在位置上空飞行，并采集所述污染源及其周围的图像信息。
在第一方面的一些实施例中，所述利用所述气体传感器采集所述第一目标区域的空气污染数据的同时，还包括：采集所述第一目标区域的空气污染的图像信息。
在第一方面的一些实施例中，所述将所述第一坐标信息与所述第一目标区域的空气污染数据结合，得到所述第一目标区域的空间污染数据，包括：将所述第一坐标信息分别与所述第一目标区域的空气污染数据和所述第一目标区域的空气污染的图像信息结合，得到所述第一目标区域的空间污染数据。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于无人机的污染监测系统，包括无人机，所述无人机上设置有电连接的飞行控制器、定位器、气体传感器和处理器；
所述飞行控制器，用于控制无人机按照预设的第一路径在第一目标区域飞行，所述第一目标区域为预设的待监测的空气污染区域；所述气体传感器，用于采集所述第一目标区域的空气污染数据；所述定位器，用于获取所述第一路径中的第一坐标信息；所述处理器，用于将所述第一坐标信息与所述第一目标区域的空气污染数据结合，得到所述第一目标区域的空间污染数据；以及，分析所述第一目标区域的空间污染数据，得到第一目标区域的空气污染情况。
在第二方面的一些实施例中，所述处理器，还用于根据所述第一目标区域的空间污染数据，判断空气污染是否已扩散到第二目标区域，所述第二目标区域为所述第一目标区域外的预设区域；所述飞行控制器，还用于若所述空气污染已扩散到所述第二目标区，则控制所述无人机按照预设的第二路径在所述第二目标区域飞行；所述气体传感器，还用于采集所述第二目标区域的空气污染数据；所述定位器，还用于获取所述第二路径中的第二坐标信息；所述处理器，还用于将所述第二坐标信息与所述第二目标区域的空气污染数据结合，得到所述第二目标区域的空间污染数据；以及将所述第二目标区域的空间污染数据和所述第一目标区域的空间污染数据结合，得到所述第一目标区域和所述第二目标区域总体覆盖范围的空气污染情况。
在第二方面的一些实施例中，所述无人机上还设置有与所述处理器电连接的摄像头；所述处理器，还用于确定造成空气污染的污染源的位置信息；所述飞行控制器，还用于控制所述无人机在所述污染源所在位置上空飞行；所述摄像头，用于采集所述污染源及其周围的图像信息。
在第二方面的一些实施例中，所述无人机上还设置有与所述处理器电连接的摄像头；所述摄像头，用于采集所述第一目标区域的空气污染的图像信息；所述处理器，用于将所述第一坐标信息分别与所述第一目标区域的空气污染数据和所述第一目标区域的空气污染的图像信息结合，得到所述第一目标区域的空间污染数据。
在第二方面的一些实施例中，所述气体传感器为数字式气体传感器。
在第二方面的一些实施例中，所述气体传感器、所述飞行控制器、所述定位器和所述处理器通过集成的方式设置于所述无人机的主板上。
在第二方面的一些实施例中，所述基于无人机的污染监测系统还包括监测台；所述无人机还包括与所述处理器电连接的传输模块，所述无人机通过所述传输模块与所述监测台进行通信。
采用本发明实施例提供的基于无人机的污染监测方法，可以通过控制无人机按照预设的路径在待监测的空气污染区域飞行，同时利用设置于无人机上的气体传感器采集待监测的空气污染区域的空气污染数据；将从路径中提取的坐标信息与待监测的空气污染区域的空气污染数据结合，就能够得到待监测的空气污染区域的空间污染数据。然后对待监测的空气污染区域的空间污染数据进行分析，得到该区域的空气污染情况。
由于无人机上设置有气体传感器，无人机在飞行的同时可以利用其上的气体传感器采集污染数据，通过合理预设无人机的飞行路径，就能够采集到待监测的空气污染区域内任意位置的污染数据，从而能够提高空气污染的监测效果。
附图说明
从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1为本发明一实施例的基于无人机的污染监测方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例的基于无人机的污染监测方法的流程示意图；
图3为本发明又一实施例的基于无人机的污染监测方法的流程示意图；
图4为本发明又一实施例的基于无人机的污染监测方法的流程示意图。
图5为本发明一实施例的基于无人机的污染监测系统的结构示意图；
图6为本发明另一实施例的基于无人机的污染监测系统的结构示意图；
图7为本发明又一实施例的基于无人机的污染监测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明实施例的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明实施例可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明实施例的示例来提供对本发明实施例的更好的理解。本发明实施例决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明实施例的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明实施例造成不必要的模糊。
为了提高空气污染的监测效果，本发明实施例提供了一种基于无人机的污染监测方法。图1为本发明一实施例的基于无人机的污染监测方法的流程图。如图1所示，基于无人机的污染监测方法包括步骤101至步骤103。
在步骤101中，控制无人机按照预设的第一路径在第一目标区域飞行，并利用气体传感器采集第一目标区域的空气污染数据。
其中，第一目标区域为预设的待监测的空气污染区域。比如，待监测的出现空气污染的地点为A，可以将以A为中心，1km为半径的区域设为待监测的空气污染区域。
在步骤102中，获取第一路径中的第一坐标信息，并将第一坐标信息与第一目标区域的空气污染数据结合，得到第一目标区域的空间污染数据。其中，坐标信息可以是从无人机的飞行路径中提取的位置坐标。空间污染数据可以表示三维空间中的污染数据。
在步骤103中，分析第一目标区域的空间污染数据，得到第一目标区域的空气污染情况。可以从多个角度描述空气污染情况，比如，空气的污染指数、空气的污染严重程度或者空气污染在时域和地域上的分布数据，此处不进行限定。
采用本发明实施例提供的基于无人机的污染监测方法，可以通过控制无人机按照预设的路径在待监测的空气污染区域飞行，同时利用设置于无人机上的气体传感器采集待监测的空气污染区域的空气污染数据；将从路径中提取的坐标信息与待监测的空气污染区域的空气污染数据结合，就能够得到待监测的空气污染区域的空间污染数据。然后对待监测的空气污染区域的空间污染数据进行分析，得到该区域的空气污染情况。
由于无人机上设置有气体传感器，无人机在飞行的同时可以利用其上的气体传感器采集污染数据，通过合理预设无人机的飞行路径，就能够采集到待监测的空气污染区域内任意位置的污染数据，从而能够提高空气污染的监测效果。
图2为本发明另一实施例提供的基于无人机的污染监测方法的流程示意图。图2与图1的不同之处在于，图2中污染监测方法进一步包括步骤104至步骤107。
在步骤104中，为监测空气污染的扩散情况，根据第一目标区域的空间污染数据，判断空气污染是否已扩散到第二目标区域，第二目标区域为第一目标区域外的预设区域。比如，可以将以A为中心且半径1km范围内的区域设为第一目标区域B1；将以A为中心且半径1.5km范围内的区域设为B2，将B2减去B1的范围设为第二目标区域范围。
在步骤105中，若空气污染已扩散到第二目标区，则控制无人机按照预设的第二路径在第二目标区域飞行，并利用气体传感器采集第二目标区域的空气污染数据。
在步骤106中，获取第二路径中的第二坐标信息，将第二坐标信息与第二目标区域的空气污染数据结合，得到第二目标区域的空间污染数据。
在步骤107中，将第二目标区域的空间污染数据和第一目标区域的空间污染数据结合，得到第一目标区域和第二目标区域总体覆盖范围的空气污染情况。
图3为本发明又一实施例提供的基于无人机的污染监测方法的流程示意图。图3与图1的不同之处在于，图3中污染监测方法还包括步骤108至步骤109。
在步骤108中，确定造成空气污染的污染源的位置信息。具体地，可以将污染浓度最高值所在的位置确定为污染源位置，也可以根据空气污染的扩散特点确定污染源的位置。此处不进行限定。
在步骤109中，控制无人机在污染源所在位置上空飞行，并采集污染源及其周围的图像信息。具体地，可以在无人机上加装摄像头，使得无人机在飞行的同时能够采集污染源及其周围的图像信息，从而能够监控到污染现场。。
图4为本发明又一实施例提供的基于无人机的污染监测方法的流程示意图。图4与图1的不同之处在于，图4中的步骤1011是对图1的步骤101的细化；图4中的步骤1021是对图1中的步骤102的细化。
在步骤1011中，在利用气体传感器采集第一目标区域的空气污染数据的同时，还采集第一目标区域的空气污染的图像信息。
在步骤1021中，将第一坐标信息分别与第一目标区域的空气污染数据和第一目标区域的空气污染的图像信息结合，得到第一目标区域的空间污染数据。
在本发明实施例中，无人机在飞行的同时可以分别采集污染区域的空气污染数据和图像信息，从而能够更准确地了解空气污染的情况。
图5为本发明一实施例的基于无人机的污染监测系统的结构示意图。如图5所示，基于无人机的污染监测系统包括无人机，无人机上设置有电连接的飞行控制器501、定位器502、气体传感器503和处理器504。
其中，飞行控制器501用于控制无人机按照预设的第一路径在第一目标区域飞行，第一目标区域为预设的待监测的空气污染区域。气体传感器503用于采集第一目标区域的空气污染数据。定位器502用于获取第一路径中的第一坐标信息，定位器可以是GPS装置。处理器504用于将第一坐标信息与第一目标区域的空气污染数据结合，得到第一目标区域的空间污染数据；以及分析第一目标区域的空间污染数据，得到第一目标区域的空气污染情况。
需要说明的是，飞行控制器501根据飞行指令，控制无人机按照预设的路径在待监测的污染区域内飞行。其中，飞行指令可以来自无人机自身，即通过自带的程序算法完成对无人机飞行路径的控制；也可以来自手持遥控设备或者地面监测中心。
本发明实施例提供的基于无人机的污染监测方法中，无人机上设置有气体传感器503。飞行控制器501控制无人机按照预设的第一路径在第一目标区域飞行，并利用气体传感器503采集第一目标区域的空气污染数据。定位器502获取第一路径中的第一坐标信息。处理器504将第一坐标信息与第一目标区域的空气污染数据结合，得到第一目标区域的空间污染数据；以及分析第一目标区域的空间污染数据，得到第一目标区域的空气污染情况。
由于无人机上设置有气体传感器503，在无人机飞行的同时能够利用气体传感器503采集污染数据，因此，污染数据的样本量与无人机的飞行路径相关。通过合理预设无人机的飞行路径，控制无人机在污染区域的空间范围内飞行，能够采集到污染区域的空间范围内的所有污染数据样本，得到第一目标区域的空气污染情况，从而提高了空气污染的监测效果。
根据本发明的实施例，为了检测空气污染的扩散情况，处理器504还用于根据第一目标区域的空间污染数据，判断空气污染是否已扩散到第二目标区域，第二目标区域为第一目标区域外的预设区域。飞行控制器501还用于若空气污染已扩散到第二目标区，则控制无人机按照预设的第二路径在第二目标区域飞行。气体传感器503还用于采集第二目标区域的空气污染数据。定位器502还用于获取第二路径中的第二坐标信息。处理器504还用于将第二坐标信息与第二目标区域的空气污染数据结合，得到第二目标区域的空间污染数据；以及将第二目标区域的空间污染数据和第一目标区域的空间污染数据结合，得到第一目标区域和第二目标区域总体覆盖范围的空气污染情况。
图6为本发明另一实施例的基于无人机的污染监测系统的结构示意图。图6与图5的不同之处在于，图6中的基于无人机的污染监测系统还包括摄像头505。具体地，无人机上设置有与处理器504电连接的摄像头505。
根据本发明的实施例，处理器504还可以用于确定造成空气污染的污染源的位置信息。飞行控制器501还用于控制无人机在污染源所在位置上空飞行。摄像头505用于采集污染源及其周围的图像信息，从而能够监控到污染现场的情况。
根据本发明的实施例，摄像头505还可以用于采集第一目标区域的空气污染的图像信息。处理器504还可以用于将第一坐标信息分别与第一目标区域的空气污染数据和第一目标区域的空气污染的图像信息结合，得到第一目标区域的空间污染数据。
为减轻无人机的重量且提高污染数据的精度，可以采用数字式气体传感器503采集污染数据。比如，可以采用CCS811数字气体传感器503。
为利用无人机动态监测空气污染情况，通常会在无人机上携带气体检测设备，但是气体检测设备的体积往往较大，增加无人机在飞行过程中的阻力。根据本发明的实施例，可以将气体传感器503、飞行控制器501、定位器502和处理器504通过集成的方式设置于无人机的主板上。由于将气体传感器503集成在无人机上，不仅不会增加无人机的飞行阻力，而且可以在飞行过程中，对采集的污染数据进行实时处理，从而及时掌握空气污染情况。
图7为本发明又一实施例的基于无人机的污染监测系统的结构示意图。图7与图5的不同之处在于，基于无人机的污染监测系统还包括监测台506。无人机还包括与处理器504电连接的传输模块，无人机通过传输模块与监测台506进行通信。其中，无人机可以将采集的污染数据发送到地面检测台，由地面检测台对污染数据进行分析；也可以将分析后的结果发送给监测台506，此处不进行限定。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明实施例的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明实施例的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明实施例的主要技术创意。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本发明实施例并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本发明实施例的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明实施例的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
本发明实施例可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明实施例的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明实施例的范围之中。
Claims (10)
1.一种基于无人机的污染监测方法，其特征在于，无人机上设置有气体传感器；所述基于无人机的污染监测方法包括：
控制无人机按照预设的第一路径在第一目标区域飞行，并利用所述气体传感器采集所述第一目标区域的空气污染数据，所述第一目标区域为预设的待监测的空气污染区域；
获取所述第一路径中的第一坐标信息，并将所述第一坐标信息与所述第一目标区域的空气污染数据结合，得到所述第一目标区域的空间污染数据；
分析所述第一目标区域的空间污染数据，得到第一目标区域的空气污染情况，所述分析所述第一目标区域的空间污染数据，得到第一目标区域的空气污染情况之后，还包括：
根据所述第一目标区域的空间污染数据，判断空气污染是否已扩散到第二目标区域，所述第二目标区域为所述第一目标区域外的预设区域；
若所述空气污染已扩散到所述第二目标区，则控制所述无人机按照预设的第二路径在所述第二目标区域飞行，并利用所述气体传感器采集所述第二目标区域的空气污染数据；
获取所述第二路径中的第二坐标信息，将所述第二坐标信息与所述第二目标区域的空气污染数据结合，得到所述第二目标区域的空间污染数据；
将所述第二目标区域的空间污染数据和所述第一目标区域的空间污染数据结合，得到所述第一目标区域和所述第二目标区域总体覆盖范围的空气污染情况。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的污染监测方法，其特征在于，所述分析所述第一目标区域的空间污染数据，得到第一目标区域的空气污染情况之后，还包括：
确定造成空气污染的污染源的位置信息；
控制所述无人机在所述污染源所在位置上空飞行，并采集所述污染源及其周围的图像信息。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的污染监测方法，其特征在于，所述利用所述气体传感器采集所述第一目标区域的空气污染数据的同时，还包括：
采集所述第一目标区域的空气污染的图像信息。
4.根据权利要求3所述的基于无人机的污染监测方法，其特征在于，所述将所述第一坐标信息与所述第一目标区域的空气污染数据结合，得到所述第一目标区域的空间污染数据，包括：
将所述第一坐标信息分别与所述第一目标区域的空气污染数据和所述第一目标区域的空气污染的图像信息结合，得到所述第一目标区域的空间污染数据。
5.一种基于无人机的污染监测系统，其特征在于，包括无人机，所述无人机上设置有电连接的飞行控制器、定位器、气体传感器和处理器；
所述飞行控制器，用于控制无人机按照预设的第一路径在第一目标区域飞行，所述第一目标区域为预设的待监测的空气污染区域；
所述气体传感器，用于采集所述第一目标区域的空气污染数据；
所述定位器，用于获取所述第一路径中的第一坐标信息；
所述处理器，用于将所述第一坐标信息与所述第一目标区域的空气污染数据结合，得到所述第一目标区域的空间污染数据；以及，分析所述第一目标区域的空间污染数据，得到第一目标区域的空气污染情况，
所述处理器，还用于根据所述第一目标区域的空间污染数据，判断空气污染是否已扩散到第二目标区域，所述第二目标区域为所述第一目标区域外的预设区域；
所述飞行控制器，还用于若所述空气污染已扩散到所述第二目标区，则控制所述无人机按照预设的第二路径在所述第二目标区域飞行；
所述气体传感器，还用于采集所述第二目标区域的空气污染数据；
所述定位器，还用于获取所述第二路径中的第二坐标信息；
所述处理器，还用于将所述第二坐标信息与所述第二目标区域的空气污染数据结合，得到所述第二目标区域的空间污染数据；以及将所述第二目标区域的空间污染数据和所述第一目标区域的空间污染数据结合，得到所述第一目标区域和所述第二目标区域总体覆盖范围的空气污染情况。
6.根据权利要求5所述的基于无人机的污染监测系统，其特征在于，所述无人机上还设置有与所述处理器电连接的摄像头；
所述处理器，还用于确定造成空气污染的污染源的位置信息；
所述飞行控制器，还用于控制所述无人机在所述污染源所在位置上空飞行；
所述摄像头，用于采集所述污染源及其周围的图像信息。
7.根据权利要求5所述的基于无人机的污染监测系统，其特征在于，所述无人机上还设置有与所述处理器电连接的摄像头；
所述摄像头，用于采集所述第一目标区域的空气污染的图像信息；
所述处理器，用于将所述第一坐标信息分别与所述第一目标区域的空气污染数据和所述第一目标区域的空气污染的图像信息结合，得到所述第一目标区域的空间污染数据。
8.根据权利要求5所述的基于无人机的污染监测系统，其特征在于，所述气体传感器为数字式气体传感器。
9.根据权利要求5所述的基于无人机的污染监测系统，其特征在于，所述气体传感器、所述飞行控制器、所述定位器和所述处理器通过集成的方式设置于所述无人机的主板上。
10.根据权利要求5所述的基于无人机的污染监测系统，其特征在于，所述基于无人机的污染监测系统还包括监测台；
所述无人机还包括与所述处理器电连接的传输模块，所述无人机通过所述传输模块与所述监测台进行通信。
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