CN111220618B - 一种基于无人机的远程监测污染物气体vocs排放的装置 - Google Patents

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Abstract

本装置的一种基于无人机的远程监测污染物气体VOCS排放的装置，包括地面端和天空端，其可以实现污染物气体的快速监测，在大范围搜索时，使用红外相机进行快速的监测，以及发现污染物气体时，切换监测方式，使用可见光摄像头对污染物气体以及源头进一步确认精准锁定排放点，同时，提供浓度确认以及种类确认，以及给定具体的地理位置，提高了监测速度同时减少电量消耗，扩大了搜索的范围以及快速帮助探测人员确定位置以及污染物种类。

Description

一种基于无人机的远程监测污染物气体VOCS排放的装置
技术领域
本发明涉及环保领域，尤其是一种远程监测污染物气体VOCs排放的装置。
背景技术
挥发性有机物(VOCs)是形成细颗粒物(PM2.5)、臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物，进而引发灰霾、光化学烟雾等大气环境问题。从环保领域解决上述问题，首先从污染物排放入手，对排放源头进行溯源和控制，可有效缓解VOCs对大气带来的影响。
目前的监测方式主要包括，第一种方式是由探测人员地面端手持设备至疑似排放点进行查看和确认，但是该方式无法精确锁定排查点，无法实现大范围快速排查，且近距离接触VOCs污染物对人体健康产生影响。第二种方式为通过VOCs监测装置对气体浓度进行监测，且集成VOCs监测装置的电路板挂载于无人机下方，无法确定无人机飞行气流对区域内VOCs气体浓度的影响，且基于浓度监测的情况下若无法排除无人机巨大气流影响，很难实现对微小排放点的监测。通讯链路选择4G/GPRS通信，通信信号受限于当地基站个数，不适用于偏远信号差地区，且后续产生大量流量资费。第三种，通过无人机挂载红外相机或可见光摄像头进行监测，但是使用红外相机不能够清晰的监测气体排放源头，通过可见光摄像头，监测不够迅速，同时由于无人机电量有限，可见光摄像头对电量消耗过大，对续航产生影响。同时，目前监测到污染物气体后，探测人员无法确定污染物的种类等信息，以及由于探测人员专业技能的水平不一，导致无法快速确定相关方案等。
因此，当下亟需一种可快速定位排放点精确位置，提高环保工作中对污染物违规排查的准确性以及根据确定的污染物气体种类与浓度的装置。
发明内容
基于此，有必要提供一种基于无人机的远程监测污染物气体VOCS排放的装置及方法，以解决上述问题。
一种基于无人机的远程监测污染物气体VOCS排放的装置，包括：
地面端：电源、地面站箱、遥控器、图数传一体地面端模块、数据库、玻璃钢吸盘天线；
天空端：电源模块、无人机、遥控器接收机模块、云台模块、可见光摄像头、VOCs气体红外相机、双路视频切换模块、图数传一体天空端模块，确定模块、机载端天线。
所述地面端作业方式为连接地面站箱玻璃钢吸盘天线，至箱内接口处，即实现玻璃钢吸盘天线与内置图数传一体地面端模块的连接，图数传一体地面端模块与数据库相连，地面站箱连接电源，内置图数传一体地面端模块上电，打开遥控器电源。
所述天空端作业方式为连接遥控器接收机模块至无人机接口处，下方兔笼云台挂载VOCs气体红外相机，兔笼云台前方挂载可见光摄像头，同时连接至双路视频切换模块，通过此模块将切换至一路视频流接入图数传一体天空端模块，通过机载端天线、2.4G传输协议将视频流回传至地面，由玻璃钢吸盘天线接收，传输至图数传一体地面端模块，连接地面站箱显示大屏，完成远端画面的实时远距离回传。
所述远距离图数传一体模块采用2.4G通信方式，实现半径为10km-30km的大范围区域作业。
无人机下方兔笼云台挂载VOCs气体红外相机，前方挂载可见光摄像头，同时连接至双路视频切换模块，通过地面端无人机遥控器中切换通道向天空端遥控器接收机模块，发送切换命令，控制双路视频流实时切换。
红外相机进行监测，当监测到污染气体时，所述双路视频流实时切换模块对遥控器发出提醒指令，探测人员可操控遥控器进行视频流切换，使用可见光摄像头进一步进行监测。
其中所述确定模块，用于当探测人员确定污染物气体后，可通过遥控器发送指令，污染物气体确定模块接收指令，对污染物气体进行浓度检测以及种类检测并发送给地面端。
所述地面端接收检测结果，在大屏显示，同时查询数据库，将对应污染物气体的相关信息显示在大屏。
本装置采用VOCs气体红外相机和可见光摄像头进行配合，通过VOCs气体红外相机的红外相机模式下拍摄画面，可以准确发现微小排放点，随即通过双路视频切换模块切换到可见光摄像头画面，通过实景可快速精准锁定排放点。排查过程中，相机画面和可见光画面实时通过图数传一体将视频流传输至地面站箱，可远程实时监测排查画面，远程操作画面切换。
本装置通过无人机兔笼云台，挂载VOCs气体红外相机，可以将地面手持排查方式改变为空中大范围无死角排查方式，大幅度提高了排查效率。
本装置采用远距离图数传一体模块，可实现半径为10km-30km的大范围区域作业，图传采用2.4G通信方式，可保证信号连接稳定性，且不需要流量资费。
本装置的一种基于无人机的远程监测污染物气体VOCS排放的装置，可以实现污染物气体的快速监测，在大范围搜索时，使用红外相机进行快速的监测，以及发现污染物气体时，切换监测方式，使用可见光摄像头对污染物气体以及源头进一步确认精准锁定排放点，同时，提供浓度确认以及种类确认，以及给定具体的地理位置，提高了监测速度同时减少电量消耗，扩大了搜索的范围以及快速帮助探测人员确定位置以及污染物种类方便后续处理方案的确定。
本装置的一种基于无人机的远程监测污染物气体VOCS排放的装置，可以在检测到污染物气体时，提供相应污染物气体的浓度及种类，并且地面端可以根据提供的信息为探测人员提供相关信息并显示。
附图说明
图1为本发明基于无人机的远程监测污染物气体VOCS排放的装置结构图；
图2位本发明红外普通模式下俯视拍摄的污染源图像。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明一实施例的基于无人机的远程监测污染物气体VOCS排放的装置结构图如下：
在一个实施例中，本装置主要包括地面端和天空端，两者进行通信，实现污染物气体的监测。
具体的，地面端：电源、地面站箱、遥控器、图数传一体地面端模块、数据库、玻璃钢吸盘天线；
天空端：电源模块、无人机、遥控器接收机模块、云台模块、可见光摄像头、VOCs气体红外相机、双路视频切换模块、图数传一体天空端模块，确定模块、机载端天线。
本实施例中，地面端：连接地面站箱玻璃钢吸盘天线，至箱内接口处，即实现玻璃钢吸盘天线与内置图数传一体地面端模块的连接，地面站箱连接电源，内置图数传一体地面端模块上电，打开遥控器电源。
本实施例中，天空端：连接遥控器接收机模块至无人机接口处，下方兔笼云台挂载VOCs气体红外相机，兔笼云台前方挂载可见光摄像头，同时连接至双路视频切换模块，通过此模块将切换至一路视频流接入图数传一体天空端模块，通过机载端天线、2.4G传输协议将视频流回传至地面，由玻璃钢吸盘天线接收，传输至图数传一体地面端模块，连接地面站箱显示大屏，完成远端画面的实时远距离回传，其中图2是红外普通模式下俯视拍摄的污染源图像，可以从图2中清晰的看到具有排放污染物的烟筒。
本实施例中，通过无人机下方兔笼云台挂载VOCs气体红外相机，前方挂载可见光摄像头，同时连接至双路视频切换模块，通过地面端无人机遥控器中切换通道向天空端遥控器接收机模块，发送切换命令，控制双路视频流实时切换。具体的，采用无人机遥控器通道，通过遥控器sbus协议进行远程传输视频切换信号，实现双路视频流实时切换。
所述远距离图数传一体模块采用大功率图数传一体设备2.4G通信方式，实现半径为10km-30km的大范围VOCs气体污染物排放点的排查。
本实施例中，红外相机进行监测，当监测到污染气体时，所述双路视频流实时切换模块对遥控器发出提醒指令，探测人员可操控遥控器进行视频流切换，使用可见光摄像头进一步进行监测。
本实施例中，确定模块，用于当探测人员确定污染物气体后，可通过遥控器发送指令，污染物气体确定模块接收指令，对污染物气体进行浓度检测以及种类检测并发送给地面端。所述地面端接收检测结果，在大屏显示，同时查询数据库，将对应污染物气体的相关信息显示在大屏。
其中，大屏显示检测到的污染物气体的种类，该种类污染物气体的浓度。同时，根据该污染物气体的浓度和种类查询数据库。相关信息包括产生该种类污染物气体的污染物的材料、针对该浓度下该种类污染物气体带来的危害、相应的解决方案或措施等。当然相关信息不仅限于此，可从浓度与种类获取的相关信息都可给出。
本装置运行后，可操作无人机远距离飞行，实现大范围进行污染物排放点的排查，可快速锁定疑似排放区域，调整无人机与物体距离，逐个对疑似区域进行精准排查，同时配合可见光摄像头，可快速定位排放点精确位置，提高环保工作中对污染物违规排查的准确性以及根据确定的污染物气体种类与浓度给出相关信息快速帮助探测人员进行后续处理。
本申请还提供一种基于无人机的远程监测污染物气体VOCS排放的方法，其可以实现上述实施例中的方案。
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 (3)

1.一种基于无人机的远程监测污染物气体VOCS排放的装置，其特征在于，包括：
地面端：电源、地面站箱、遥控器、图数传一体地面端模块、数据库、玻璃钢吸盘天线；
天空端：电源模块、无人机、遥控器接收机模块、云台模块、可见光摄像头、VOCs气体红外相机、双路视频切换模块、图数传一体天空端模块，确定模块、机载端天线；
无人机下方兔笼云台挂载VOCs气体红外相机，前方挂载可见光摄像头，同时连接至双路视频切换模块，通过地面端遥控器中切换通道向天空端遥控器接收机模块，发送切换命令，控制双路视频流实时切换；
红外相机进行监测，当监测到污染气体时，所述双路视频流实时切换模块对遥控器发出提醒指令，探测人员可操控遥控器进行视频流切换，使用可见光摄像头进一步进行监测；
其中所述确定模块，用于当探测人员确定污染物气体后，可通过遥控器发送指令，污染物气体确定模块接收指令，对污染物气体进行浓度检测以及种类检测并发送给地面端；
所述地面端接收检测结果，在大屏显示，同时查询数据库，将对应污染物气体的相关信息显示在大屏；
所述天空端作业方式为连接遥控器接收机模块至无人机接口处，下方兔笼云台挂载VOCs气体红外相机，兔笼云台前方挂载可见光摄像头，同时连接至双路视频切换模块，通过此模块将切换至一路视频流接入图数传一体天空端模块，通过机载端天线、2.4G传输协议将视频流回传至地面，由玻璃钢吸盘天线接收，传输至图数传一体地面端模块，连接地面站箱显示大屏，完成远端画面的实时远距离回传；
实现半径为10km-30km的大范围区域作业。
2.如权利要求1所述的基于无人机的远程监测污染物气体VOCS排放的装置，其特征在于，所述地面端作业方式为连接地面站箱玻璃钢吸盘天线，至箱内接口处，即实现玻璃钢吸盘天线与内置图数传一体地面端模块的连接，图数传一体地面端模块与数据库相连，地面站箱连接电源，内置图数传一体地面端模块上电，打开遥控器电源。
3.一种基于无人机的远程监测污染物气体VOCS排放的方法，应用于所述权利要求1和2所述的装置。
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Denomination of invention: A Remote Monitoring Device for VOCS Emission of Pollutants Based on UAV

Effective date of registration: 20221108

Granted publication date: 20201204

Pledgee: Bank of China Limited Dongshan Branch of Guangzhou

Pledgor: Guangzhou Huayue Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2022440000298