CN114216510B - 一种智能环境监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能环境监测装置，包括智能飞行器、数据获取单元和中央监测单元。智能飞行器用于自动前往监测点，并采集监测点的环境数据；数据获取单元用于获取智能飞行器采集的环境数据；中央监测单元用于获取数据获取单元得到的环境数据，并对环境数据进行分析。本发明中的智能飞行器定时或在人工的控制下自动前往预先设定的监测点，并采集环境数据，在完成环境数据采集工作后，自动前往最近的数据获取单元，将环境数据通过数据获取单元上传至中央监测单元。整个过程不需要人工干预，不但提高了环境数据的采集效率，而且通过飞行器的方式能够直接前往监测点采集准确的环境数据。

Description

一种智能环境监测装置

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，特别涉及一种智能环境监测装置。

背景技术

环境保护是伴随着经济发展而产生的问题，我国经过改革开放几十年的高速发展后，对环境造成了很大损害。为改善人们的生活环境，国家开始逐渐增大对环境保护以及改善方面的投入。

无论是进行环境保护还是改善，都需要对当前的环境情况进行准确的调查了解。对环境监测的目标比较多，包括空气质量、水体质量等，而且监测点也会根据当地的情况具体安排，因此环境监测的工作量比较大。

目前，对环境的监测工作大多还是人工进行的，监测人员携带专业的设备前往各个监测点，对需要监测的对象采集各项数据，然后返回并上传数据。显然，这种人工监测的方式效率很低，不利于环境管理部门实时掌握最新的环境数据。

发明内容

本发明实施例提供了一种智能环境监测装置，用以解决现有技术中人工监测效率低的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种智能环境监测装置，包括：

智能飞行器，智能飞行器包括：

数据存储单元，用于存储监测点的位置信息；

导航单元，用于根据监测点的位置信息规划飞行路线；

驱动单元，用于驱动智能飞行器按照飞行路线飞行，以前往监测点；数据采集单元，用于采集监测点的环境数据；

数据获取单元，用于获取智能飞行器采集的环境数据；

中央监测单元，用于获取数据获取单元得到的环境数据，并对环境数据进行分析。

本发明中的一种智能环境监测装置，具有以下优点：

智能飞行器定时或在人工的控制下自动前往预先设定的监测点，并采集环境数据，在完成环境数据采集工作后，自动前往最近的数据获取单元，将环境数据通过数据获取单元上传至中央监测单元。整个过程不需要人工干预，不但提高了环境数据的采集效率，而且通过飞行器的方式能够直接前往监测点采集准确的环境数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种智能环境监测装置的组成示意图；

图2为本发明实施例提供的智能飞行器的结构示意图。

附图标记说明：100-机体，110-支杆，120-旋翼，130-支撑架，140-浮筏，150-采集主体，160-摄像头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种智能环境监测装置组成示意图。本发明实施例提供了一种智能环境监测装置，包括：

智能飞行器，智能飞行器包括：

数据存储单元，用于存储监测点的位置信息；

导航单元，用于根据监测点的位置信息规划飞行路线；

驱动单元，用于驱动智能飞行器按照飞行路线飞行，以前往监测点；数据采集单元，用于采集监测点的环境数据；

数据获取单元，用于获取智能飞行器采集的环境数据；

中央监测单元，用于获取数据获取单元得到的环境数据，并对环境数据进行分析。

示例性地，智能飞行器还包括定位单元，该定位单元可采用GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)或北斗定位技术获取智能飞行器的当前位置信息。导航单元在得到当前位置信息后，即可结合监测点的位置信息规划当前位置与监测点之间的飞行路线。

数据存储单元中存储的监测点的位置信息可以由人工逐一写入，也可以由中央监测单元下发给所有的数据获取单元，再由数据获取单元写入到对应的智能飞行器的数据存储单元中。

在本发明的实施例中，智能飞行器与数据获取单元之间能够同时进行有线通信和无线通信。当智能飞行器完成环境数据采集工作后，可以通过无线通信的方式确定各个数据获取单元的空闲情况，当某个数据获取单元处在空闲状态时，智能飞行器即前往该数据获取单元，并通过有线通信的方式将采集的环境数据上传至数据获取单元。本发明中的空闲状态是指数据获取单元当前未与任何智能飞行器进行环境数据的传输工作。

中央监测单元获取环境数据后，可以根据预先设定的每个监测点的数据阈值确定当前各个监测点的环境数据是否超标，如果超标，还可以产生报警信息以提醒管理人员。同时，中央监测单元还可以对环境数据进行存储，并结合历史环境数据绘制能够体现各个监测点的、或同类环境数据的变化情况的图表。

在一种可能的实施例中，智能飞行器的数量为多个，数据获取单元的数量也为多个；在进行环境监测前，中央监测单元获取智能飞行器和数据获取单元的对应关系，结合所有的监测点的位置信息以及数据获取单元的位置信息，确定每个智能飞行器对应的监测点，然后将确定的监测点的位置信息发送给智能飞行器。

示例性地，智能飞行器和数据获取单元的数量可以相等，也可以不相等，而且智能飞行器也可以根据实际需求设计为不同的形状、功能等，例如，在空气质量监测需求较多的区域中可以投放更多的悬停能力更强、且飞行高度更高的智能飞行器，而在水质量监测需求比较多的区域中可以投放更多的防水性能更强的智能飞行器。

在完成一次环境数据采集工作后，每个智能飞行器都停靠在了一个确定的数据获取单元上，此时智能飞行器和数据获取单元的对应关系就唯一确定。数据获取单元在获取环境数据的同时，也可以获取停靠的智能飞行器的身份信息，然后发送给中央监测单元，中央监测单元即可确定智能飞行器和数据获取单元的对应关系。数据获取单元一般而言设置在固定的位置，且可以通过有线通信的方式与中央监测单元通信连接，因此在数据获取单元的位置确定后，对应的智能飞行器的位置也就唯一确定了。在进行下一次环境数据采集工作前，中央监测单元可以根据预先设定的监测需求、各个智能飞行器的特点、位置等制定最合适的监测计划，该监测计划为各个智能飞行器与需要前往的监测点的位置的集合。制定监测计划后，各个智能飞行器即可导航前往对应的监测点进行环境数据采集工作。

在一种可能的实施例中，数据存储单元中还存储有所有的数据获取单元的位置信息，当完成环境数据的采集工作后，智能飞行器根据当前的位置以及数据获取单元的位置信息确定最近的数据获取单元，由导航单元规划前往最近的数据获取单元的飞行路线，驱动单元驱动智能飞行器前往最近的数据获取单元，以将环境数据发送给数据获取单元。

示例性地，当智能飞行器按照监测计划完成环境数据采集工作后，可以由定位单元获取当前所处的位置，然后与所有数据获取单元的位置信息进行对比，确定距离最近的多个数据获取单元。然后智能飞行器通过无线通信的方式向确定的多个数据获取单元的空闲情况，将处在繁忙状态的数据获取单元剔除后，将距离智能飞行器当前位置最近的数据获取单元作为将要停靠的数据获取单元。

在本发明的实施例中，当智能飞行器确定即将停靠的数据获取单元后，还向该数据获取单元发送预定信息，数据获取单元接收到预定信息后，即将自身的空闲状态标记为繁忙，避免多个智能飞行器前往同一个数据获取单元。

在一种可能的实施例中，数据获取单元中设置有充电设备，智能飞行器到达数据获取单元后，通过充电设备充电。

示例性地，可以在智能飞行器的底部设置充电插孔，并在充电设备的顶面上设置充电插头，智能飞行器竖直降落在充电设备上后，充电插头即可插接在充电插孔中，以对智能飞行器进行充电。同时，还可以通过相同的方式进行有线的数据通信，以进行环境数据的上传工作。

在一种可能的实施例中，数据采集单元还用于获取监测点的图像，智能飞行器还包括：目标确定单元，用于根据图像确定监测目标的位置；在目标确定单元确定监测目标的位置后，驱动单元驱动智能飞行器前往监测目标，以采集环境数据。

示例性地，虽然数据存储单元中存储了监测点的位置信息，但是实际监测点的范围可能比较大，而实际需要监测的位置不一定是固定不变的，例如，当监测点代表某个工地的位置时，工地中并非所有区域都处在开工状态，而且不同时间下开工的区域也不一样。因此数据采集单元获取监测点的图像后，可以对图像进行处理，以识别图像中的动态区域，通过该动态区域即可确定工地中的开工区域的位置，然后前往该开工区域即可进行环境数据的采集工作。

图2为本发明实施例提供的智能飞行器的结构示意图。在一种可能的实施例中，智能飞行器包括：机体100；采集主体150，设置在机体100的底面上，数据存储单元、导航单元和数据采集单元均设置在采集主体150内部；驱动单元包括飞行控制单元和旋翼120，旋翼120设置在机体100的侧面上，飞行控制单元设置在采集主体150内部。

示例性地，机体100的侧面上设置有多个支杆110，每个支杆110的末端均设置有一个或多个旋翼120，每个旋翼120均由驱动电机和桨叶组成。在飞行控制单元的控制下，驱动电机控制桨叶高速转动，以使智能飞行器进行上升、下降、前进、转向等工作。

在一种可能的实施例中，数据采集单元包括空气质量传感器和水质量传感器，空气质量传感器设置在采集主体150的内侧面上，水质量传感器设置在采集主体150的内底面上，且水质量传感器伸出至采集主体150外部。

示例性地，采集主体150的侧面上可以开设通孔，使内外部的空气能够流通，或者可以使空气质量传感器伸出到采集主体150的外侧面上，使其与外部的空气直接接触。而水质量传感器则需要设置在采集主体150的底面上，使智能飞行器降落在水面上时，水质量传感器能够与水体发生充分接触。

在一种可能的实施例中，机体100的底面上还设置有支撑架130，支撑架130的底面上设置有浮筏140，浮筏140的底面高度与水质量传感器的末端高度相当。

示例性地，浮筏140可以为使用轻质材料制成的实心结构，或使用任意材料制成的空心结构。浮筏140整体的密度小于水，使智能飞行器降落在水面上后，能够漂浮在水面上，同时在自重作用下能够浸入水面一定深度，使水质量传感器能够与水体接触。

在一种可能的实施例中，采集主体150的底面向上凹陷形成安装台，数据采集单元还包括摄像头160，摄像头160设置在安装台的内底面上，且摄像头160伸出到安装台外部。

示例性地，摄像头160用于采集监测点的图像，该摄像头160设置在采集主体150的底面上，以采集智能飞行器正下方的图像。由于水质量传感器也设置在采集主体150的底面上，且在采集水质量数据时采集主体150和水面的距离很近，为避免摄像头160进水，将摄像头160和水质量传感器所处的位置形成了高度差。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种智能环境监测装置，其特征在于，包括：

智能飞行器，所述智能飞行器包括：

数据存储单元，用于存储监测点的位置信息；

导航单元，用于根据所述监测点的位置信息规划飞行路线；

驱动单元，用于驱动所述智能飞行器按照所述飞行路线飞行，以前往所述监测点；

数据采集单元，用于采集所述监测点的环境数据；

数据获取单元，用于获取所述智能飞行器采集的环境数据；

中央监测单元，用于获取所述数据获取单元得到的环境数据，并对所述环境数据进行分析；

所述智能飞行器的数量为多个，所述数据获取单元的数量也为多个；

在进行环境监测前，所述中央监测单元获取所述智能飞行器和数据获取单元的对应关系，结合所有的所述监测点的位置信息以及所述数据获取单元的位置信息，确定每个所述智能飞行器对应的监测点，然后将确定的所述监测点的位置信息发送给所述智能飞行器；

当所述智能飞行器完成采集工作后，通过无线通信的方式确定处在空闲状态的所述数据获取单元，然后所述智能飞行器前往处在空闲状态的所述数据获取单元，同时向所述空闲状态的所述数据获取单元发送预定信息，所述数据获取单元接收到所述预定信息后，即将自身的空闲状态标记为繁忙，最后，所述智能飞行器通过有线通信的方式将采集的数据上传至所述数据获取单元；其中，所述空闲状态是指所述数据获取单元当前未与任何所述智能飞行器进行环境数据的传输工作；

所述数据存储单元中还存储有所有的所述数据获取单元的位置信息，当完成所述环境数据的采集工作后，所述智能飞行器根据当前的位置以及所述数据获取单元的位置信息确定最近的所述数据获取单元，由所述导航单元规划前往最近的所述数据获取单元的飞行路线，所述驱动单元驱动所述智能飞行器前往最近的所述数据获取单元，以将所述环境数据发送给所述数据获取单元；

所述数据获取单元中设置有充电设备，所述智能飞行器到达所述数据获取单元后，通过所述充电设备充电；

所述数据采集单元还用于获取所述监测点的图像，所述智能飞行器还包括：

目标确定单元，用于对所述图像进行处理，以识别所述图像中的动态区域，通过所述动态区域确定监测目标的位置；

在所述目标确定单元确定所述监测目标的位置后，所述驱动单元驱动所述智能飞行器前往所述监测目标，以采集所述环境数据。

2.根据权利要求1所述的一种智能环境监测装置，其特征在于，所述智能飞行器包括：

机体(100)；

采集主体(150)，设置在所述机体(100)的底面上，所述数据存储单元、导航单元和数据采集单元均设置在所述采集主体(150)内部；

所述驱动单元包括飞行控制单元和旋翼(120)，所述旋翼(120)设置在所述机体(100)的侧面上，所述飞行控制单元设置在所述采集主体(150)内部。

3.根据权利要求2所述的一种智能环境监测装置，其特征在于，所述数据采集单元包括空气质量传感器和水质量传感器，所述空气质量传感器设置在所述采集主体(150)的内侧面上，所述水质量传感器设置在所述采集主体(150)的内底面上，且所述水质量传感器伸出至所述采集主体(150)外部。

4.根据权利要求3所述的一种智能环境监测装置，其特征在于，所述机体(100)的底面上还设置有支撑架(130)，所述支撑架(130)的底面上设置有浮筏(140)，所述浮筏(140)的底面高度与所述水质量传感器的末端高度相当。

5.根据权利要求3所述的一种智能环境监测装置，其特征在于，所述采集主体(150)的底面向上凹陷形成安装台，所述数据采集单元还包括摄像头(160)，所述摄像头(160)设置在所述安装台的内底面上，且所述摄像头(160)伸出到所述安装台外部。