CN114878750A - 一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统和方法，其属于大气监测的领域，其中方案包括控制台和多台飞行监测设备，控制台包括污染物溯源模块和路线规划模块；飞行监测设备用于对目标区域的空气污染数据进行监测，并将监测结果反馈给控制台；控制台用于接收飞行监测设备反馈的空气污染数据，并根据空气污染数据控制飞行监测设备寻找污染源头；污染物溯源模块用于根据空气污染数据确定新的数据采集点，新的数据采集点实时更新，基于数据采集点的位置进而确定污染源头的位置；路线规划模块用于记录每次产生的数据采集点，并根据若干个数据采集点规划飞行监测设备的路线。本申请具有更快的找到污染源头，提高监测效率的效果。
Description
技术领域
本发明涉及大气监测的技术领域，尤其是涉及一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统和方法。
背景技术
目前，大气污染是世界各国面临的最严峻的环境问题。在诸多大气污染来源中，工业企业的污染是现阶段亟待解决的问题。工业企业废气含多种化学因子，其排放直接影响周边居民区生命健康。
对于一些违法排放的企业，往往会把违法场地建在隐蔽处，环保取证执法非常难。因此，目前采用无人机对大气环境进行检测，则能发现污染的源头，让排污企业的违法行为无所遁形。
在实现本申请的过程中，发明人发现上述技术至少存在以下问题：无人机在检测过程中需要对很大一片空间的大气环境进行检测，往往效率较低。
发明内容
为了解决无人机在检测过程中需要对很大一片空间的大气环境进行检测，往往效率较低的问题，本申请提供一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统和方法。
第一方面，本申请提供一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统，采用如下的技术方案：
一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统，其特征在于，包括控制台和多台飞行监测设备，所述控制台包括污染物溯源模块和路线规划模块；
飞行监测设备：用于对目标区域的空气污染数据进行监测，并实时将监测结果反馈给控制台；
控制台：用于接收多台飞行监测设备反馈的空气污染数据，并根据空气污染数据控制飞行监测设备寻找污染源头；
污染物溯源模块：用于根据空气污染数据确定新的数据采集点，所述新的数据采集点实时更新，基于数据采集点的位置进而确定污染源头的位置；
路线规划模块：用于记录每一次产生的数据采集点，并根据若干个数据采集点规划飞行监测设备的飞行路线。
通过采用上述技术方案，使用飞行监测设备对目标区域上方的空气污染情况进行监测，当监测到污染物浓度超标，则控制飞行监测设备自上而下根据污染物的浓度寻找污染源头，从而更快的找到污染源头，提高监测效率。
在一个具体的可实施方案中，所述多台飞行监测设备包括一台或多台污染物监测无人机和一台或多台污染物溯源无人机，所述污染物监测无人机用于定位空气污染数据超标的位置，所述污染物溯源无人机基于污染物监测无人机的位置寻找污染源头。
通过采用上述技术方案，污染物监测无人机作为监测的起点，污染物溯源无人机根据污染物监测无人机的位置寻找污染源头，能够提高寻找的准确度。
在一个具体的可实施方案中，所述多台飞行监测设备还包括污染物找寻无人机，所述污染物找寻无人机用于继续寻找目标区域空气污染数据超标的地方，污染物溯源无人机找到污染源头后，所述污染物找寻无人机与污染物监测无人机之间进行功能切换。
通过采用上述技术方案，污染物找寻无人机能够在污染物监测无人机和污染物溯源无人机寻找污染源头时，监测其他污染程度超标的地方，使得污染物监测无人机和污染物溯源无人机监测完毕后能够直接到新的污染点进行监测，提高了监测的效率。
在一个具体的可实施方案中，所述污染物溯源模块包括污染程度检测子模块、天气信息采集子模块和污染物预测子模块，所述污染程度检测子模块用于接收污染物监测无人机监测的空气污染数据，所述天气信息采集子模块用于采集污染物监测无人机周边的天气情况，所述天气情况包括风向、风速，所述污染物预测子模块用于根据污染物监测无人机周边的污染物浓度、风向和风速反推出污染源头的位置。
通过采用上述技术方案，根据风向、风速反推出污染源头的大概位置，并根据寻找污染源头过程中污染物浓度变化，对污染源头的位置进行进一步限定，从而能够更快的找到污染源头的位置，提高监测的效率。
在一个具体的可实施方案中，所述污染物溯源模块还包括区域划分子模块，所述区域划分子模块用于将污染物监测无人机周边的空间划分成多个待检测子空间，所述污染物预测子模块用于根据风向和风速推算出所需监测的目标子空间，所述污染物溯源无人机监测目标子空间。
通过采用上述技术方案，通过划分待检测子空间，缩小污染物溯源无人机寻找污染源头的范围，从而提高监测的效率。
第二方面，本申请提供一种用于集大气污染监测及溯源为一体的方法，采用如下的技术方案：
一种用于集大气污染监测及溯源为一体的方法，包括以下步骤：
采集目标区域预设高度处的空气污染数据和天气数据，并确定空气污染数据超标的位置，所述天气数据包括风向和风速；
根据所述空气污染数据超标的位置，确定待检测空间；
将所述待检测空间划分为多个待检测子空间；
根据空气污染数据超标的位置、风向和风速推算出污染物的源头所在的待检测子空间，并逐渐对预设高度下方待检测子空间内的污染物浓度进行检测；
若待检测子空间内的污染物浓度始终比初始检测的污染物浓度高，则持续向下对该待检测子空间内的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头；
若待检测子空间内的污染物浓度没有初始检测的污染物浓度高，则对所有待检测子空间同一高度的污染物浓度进行检测，检测出污染物浓度最高的待检测子空间，并持续向下对该待检测子空间内的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头。
通过采用上述技术方案，将待检测空间划分成若干个待检测子空间，根据风向和风速推算出污染源头可能所在的待检测子空间，缩小无人机寻找污染源头的范围，提高实际监测的效率。
在一个具体的可实施方案中，所述将待检测空间划分为多个待检测子空间之后包括：
将待检测子空间分为若干个高度相等的待检测小空间；
根据风向和风速推算出污染物的源头所在的待检测小空间，并对该待检测小空间底部相邻的待检测小空间的污染物浓度进行检测；
若底部相邻的待检测小空间的污染物浓度比该待检测小空间的污染物浓度高，则继续对下一个底部相邻的待检测小空间的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头；
若底部相邻的待检测小空间的污染物浓度没有该待检测小空间的污染物浓度高，则对底部相邻的待检测小空间相邻两侧的待检测小空间的污染物浓度进行检测，选取污染物浓度更高的待检测小空间进行检测，并继续对污染物浓度更高的待检测小空间底部相邻的待检测小空间的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头。
通过采用上述技术方案，将待检测子空间分为若干个待检测小空间，能够更加精确的判断污染源头可能所处的位置，减少了无人机反复监测的情况发生，提高了监测的效率。
在一个具体的可实施方案中，所述若底部相邻的待检测小空间的污染物浓度没有该待检测小空间的污染物浓度高还包括：
若底部相邻的待检测小空间相邻两侧的待检测小空间的污染物浓度仍没有该待检测小空间的污染物浓度高，则对与底部相邻的待检测小空间处于同一高度的所有待检测小空间内的污染物浓度进行检测，选取污染物浓度更高的待检测小空间进行检测，并继续对污染物浓度更高的待检测小空间底部相邻的待检测小空间的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头。
通过采用上述技术方案，当相邻两侧的待检测小空间的污染物浓度仍没有该待检测小空间的污染物浓度高，则说明监测的偏差较大，因此需要重新定位污染源头所处的待检测小空间，从而提高监测的精度，进而提高实际监测的效率。
第三方面，本申请提供一种智能终端，采用如下的技术方案；
一种智能终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述任一所述的一种集大气污染监测及溯源为一体的方法。
通过采用上述技术方案，将待检测空间划分成若干个待检测子空间，根据风向和风速推算出污染源头可能所在的待检测子空间，缩小无人机寻找污染源头的范围，提高实际监测的效率。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案；
一种计算机可读存储介质，包括可读存储介质及存储在所述可读存储介质上运行的计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现如上述任一所述的一种集大气污染监测及溯源为一体的方法。
通过采用上述技术方案，将待检测空间划分成若干个待检测子空间，根据风向和风速推算出污染源头可能所在的待检测子空间，缩小无人机寻找污染源头的范围，提高实际监测的效率。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、将待检测空间划分成若干个待检测子空间，根据风向和风速推算出污染源头可能所在的待检测子空间，缩小无人机寻找污染源头的范围，提高实际监测的效率。
2、当相邻两侧的待检测小空间的污染物浓度仍没有该待检测小空间的污染物浓度高，重新定位污染源头所处的待检测小空间，从而提高监测的精度，进一步提高实际监测的效率。
附图说明
图1是本申请实施例中一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统的结构示意图。
图2是本申请实施例中待检测空间的结构示意图。
图3是本申请实施例中预测污染物位置的示意图。
附图标记说明：
1、控制台；11、污染物溯源模块；111、污染程度检测子模块；112、天气信息采集子模块；113、污染物预测子模块；114、区域划分子模块；12、路线规划模块；2、飞行监测设备；21、污染物检测无人机；22、污染物溯源无人机；23、污染物找寻无人机；3、待检测空间；31、待检测子空间；311、待检测小空间。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细说明。
本申请实施例公开一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统。
参照图1，一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统，包括控制台1和多台飞行监测设备2，多台监测设备均与控制器通讯连接。飞行监测设备2用于对目标区域的空气污染数据进行监测，并实时将监测结果反馈给控制台1。控制台1用于接收多台飞行监测设备2反馈的空气污染数据，并根据空气污染数据控制飞行监测设备2寻找污染源头。
其中，控制台1包括污染物溯源模块11和路线规划模块12，污染物溯源模块11用于根据接收的空气污染数据确定新的数据采集点，并基于数据采集点的位置进而确定污染源头的位置，路线规划模块12用于记录每一次产生的数据采集点，并根据若干个数据采集点规划飞行监测设备2的飞行路线。具体的，污染物溯源模块11包括污染程度检测子模块111、天气信息采集子模块112和污染物预测子模块113。污染程度检测子模块111用于接收飞行监测设备2反馈的空气污染数据，天气信息采集子模块112用于采集飞行监测设备2周边的天气情况，天气情况主要包括风向和风速。污染物预测子模块113用于根据空气污染数据、风向和风速反推出污染源头的位置。在实施中，污染物随着风向和风速在空气中飘散，根据风向和风速能够预测出污染物的来向，从而确定出污染源头可能所处的大概范围。
在本实施例中，多台飞行监测设备2包括一台污染物监测无人机、一台污染物溯源无人机22和一台污染物找寻无人机23。污染物找寻无人机23用于寻找目标区域内空气污染数据超标的位置，污染物监测无人机用于定位空气污染数据超标的位置，污染物溯源无人机22基于污染物检测无人机21的位置寻找污染源头。污染物监测无人机移动至空气污染数据超标的位置后，污染物找寻无人机23会继续寻找目标区域空气污染数据超标的地方。在实施中，污染物找寻无人机23与污染物监测无人机之间进行功能切换，污染物检测无人机21找到污染源头，且污染物找寻无人机23找寻到了新的空气污染数据超标的位置后，污染物找寻无人机23的功能切换为污染物监测无人机的功能，污染物监测无人机的功能切换为污染物找寻无人机23的功能。
在本实施例中，污染物溯源模块11还包括区域划分子模块114，区域划分子模块114用于将污染物监测无人机周边的空间划分成多个待检测子空间31，污染物预测子模块113用于根据风向和风速推算出所需监测的目标子空间，使得污染物溯源无人机22只需在目标子空间内进行检测，从而缩小污染物溯源无人机22寻找污染源头的范围，从而提高监测的效率。
下面结合一种集大气污染监测及溯源为一体的系统对一种用于集大气污染监测及溯源为一体的方法的实时进行详细说明：
参照图2和图3，本申请另一实施例提供一种用于集大气污染监测及溯源为一体的方法，包括以下步骤：
S10、采集工业企业预设高度处的污染物监测数据和天气数据，并确定污染物浓度超标的具体位置；
具体的，天气数据包括风向、风速、温度、气压和湿度。其中，风向和风速为影响污染物浓度的主要因素，污染物随着风向和风速在空气中飘散，根据风向和风速能够预测出污染物的来向。
S20、根据空气污染数据超标的位置，确定待检测空间3；
在本实施例中，待检测空间3为以污染物浓度超标的位置为原点，500米为半径作圆，该圆的正下方直到地面均为待检测空间3。
S30、将待检测空间3划分为多个待检测子空间31；
在本实施例中，将待检测空间3划分为若干个横截面为扇形且截面积相等的待检测子空间31。
S40、根据空气污染数据超标的位置、风向和风速推算出污染物的源头所在的待检测子空间31，并逐渐对预设高度下方待检测子空间31内的污染物浓度进行检测；
其中，以空气污染数据超标的位置作为参考，检测出空气污染数据超标的位置处的风向，则可以预测污染物从风的反方向飘散过来。因此，风在吹向空气污染数据超标的位置所经过的待检测子空间31为目标子空间。
若待检测子空间31内的污染物浓度始终比初始检测的污染物浓度高，则持续向下对该待检测子空间31内的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头；
若待检测子空间31内的污染物浓度没有初始检测的污染物浓度高，则对所有待检测子空间31同一高度的污染物浓度进行检测，检测出污染物浓度最高的待检测子空间31，并持续向下对该待检测子空间31内的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头。
在一个实施例中，为了提高无人机的监测精度和监测效率，会对待检测子空间31进行进一步的划分，具体包括以下步骤：
A10、将待检测子空间31分为若干个高度相等的待检测小空间311；
A20、根据风向和风速推算出污染物的源头所在的待检测小空间311，并对该待检测小空间311底部相邻的待检测小空间311的污染物浓度进行检测；
若底部相邻的待检测小空间311的污染物浓度比该待检测小空间311的污染物浓度高，则继续对下一个底部相邻的待检测小空间311的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头；
若底部相邻的待检测小空间311的污染物浓度没有该待检测小空间311的污染物浓度高，则对底部相邻的待检测小空间311相邻两侧的待检测小空间311的污染物浓度进行检测，选取污染物浓度更高的待检测小空间311进行检测，并继续对污染物浓度更高的待检测小空间311底部相邻的待检测小空间311的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头。
其中，若底部相邻的待检测小空间311相邻两侧的待检测小空间311的污染物浓度仍没有该待检测小空间311的污染物浓度高，则对与底部相邻的待检测小空间311处于同一高度的所有待检测小空间311内的污染物浓度进行检测，选取污染物浓度更高的待检测小空间311进行检测，并继续对污染物浓度更高的待检测小空间311底部相邻的待检测小空间311的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头。
在另一个实施例中，通过预测的方法控制无人机监测的范围，具体包括以下步骤：
获取污染物浓度超标的位置，并以污染物浓度超标的位置作为无人机的初始位置；
获取风向1和风速，预测出污染物浓度超标的位置移动到预测位置1处，则控制无人机移动至高度为H2的待检测小空间3111内；
获取风向2和风速，预测出污染物浓度超标的位置移动到预测位置2处，则控制无人机移动至高度为H3的待检测小空间3118内；
获取风向3和风速，预测出污染物浓度超标的位置移动到预测位置3处，则控制无人机移动至高度为H4的待检测小空间3112内；
获取风向4和风速，预测出污染物浓度超标的位置移动到预测位置5处，则控制无人机移动至高度为H5的待检测小空间3112内，直至寻找到污染源头。
基于上述同一发明构思，本申请实施例还公开一种智能终端。一种智能终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例提供的一种用于集大气污染监测及溯源为一体。
基于上述同一发明构思，本申请实施例还公开一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集能够由处理器加载并执行以实现上述方法实施例提供的一种用于集大气污染监测及溯源为一体。
应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统，其特征在于，包括控制台(1)和多台飞行监测设备(2)，所述控制台(1)包括污染物溯源模块(11)和路线规划模块(12)；
飞行监测设备(2)：用于对目标区域的空气污染数据进行监测，并实时将监测结果反馈给控制台(1)；
控制台(1)：用于接收多台飞行监测设备(2)反馈的空气污染数据，并根据空气污染数据控制飞行监测设备(2)寻找污染源头；
污染物溯源模块(11)：用于根据空气污染数据确定新的数据采集点，所述新的数据采集点实时更新，基于数据采集点的位置进而确定污染源头的位置；
路线规划模块(12)：用于记录每一次产生的数据采集点，并根据若干个数据采集点规划飞行监测设备(2)的飞行路线。
2.根据权利要求1所述的一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统，其特征在于，所述多台飞行监测设备(2)包括一台或多台污染物监测无人机和一台或多台污染物溯源无人机(22)，所述污染物监测无人机用于定位空气污染数据超标的位置，所述污染物溯源无人机(22)基于污染物监测无人机的位置寻找污染源头。
3.根据权利要求2所述的一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统，其特征在于，多台所述飞行监测设备(2)还包括污染物找寻无人机(23)，所述污染物找寻无人机(23)用于继续寻找目标区域空气污染数据超标的地方，污染物溯源无人机(22)找到污染源头后，所述污染物找寻无人机(23)与污染物监测无人机之间进行功能切换。
4.根据权利要求2所述的一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统，其特征在于，所述污染物溯源模块(11)包括污染程度检测子模块(111)、天气信息采集子模块(112)和污染物预测子模块(113)，所述污染程度检测子模块(111)用于接收污染物监测无人机监测的空气污染数据，所述天气信息采集子模块(112)用于采集污染物监测无人机周边的天气情况，所述天气情况包括风向、风速，所述污染物预测子模块(113)用于根据污染物监测无人机周边的污染物浓度、风向和风速反推出污染源头的位置。
5.根据权利要求4所述的一种集大气污染监测及溯源为一体的智能化控制系统，其特征在于，所述污染物溯源模块(11)还包括区域划分子模块(114)，所述区域划分子模块(114)用于将污染物监测无人机周边的空间划分成多个待检测子空间(31)，所述污染物预测子模块(113)用于根据风向和风速推算出所需监测的目标子空间，所述污染物溯源无人机(22)监测目标子空间。
6.一种用于集大气污染监测及溯源为一体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集目标区域预设高度处的空气污染数据和天气数据，并确定空气污染数据超标的位置，所述天气数据包括风向和风速；
根据所述空气污染数据超标的位置，确定待检测空间(3)；
将所述待检测空间(3)划分为多个待检测子空间(31)；
根据空气污染数据超标的位置、风向和风速推算出污染物的源头所在的待检测子空间(31)，并逐渐对预设高度下方待检测子空间(31)内的污染物浓度进行检测；
若待检测子空间(31)内的污染物浓度始终比初始检测的污染物浓度高，则持续向下对该待检测子空间(31)内的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头；
若待检测子空间(31)内的污染物浓度没有初始检测的污染物浓度高，则对所有待检测子空间(31)同一高度的污染物浓度进行检测，检测出污染物浓度最高的待检测子空间(31)，并持续向下对该待检测子空间(31)内的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头。
7.根据权利要求6所述的一种用于集大气污染监测及溯源为一体的方法，其特征在于，所述将待检测空间(3)划分为多个待检测子空间(31)之后包括：
将待检测子空间(31)分为若干个高度相等的待检测小空间(311)；
根据风向和风速推算出污染物的源头所在的待检测小空间(311)，并对该待检测小空间(311)底部相邻的待检测小空间(311)的污染物浓度进行检测；
若底部相邻的待检测小空间(311)的污染物浓度比该待检测小空间(311)的污染物浓度高，则继续对下一个底部相邻的待检测小空间(311)的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头；
若底部相邻的待检测小空间(311)的污染物浓度没有该待检测小空间(311)的污染物浓度高，则对底部相邻的待检测小空间(311)相邻两侧的待检测小空间(311)的污染物浓度进行检测，选取污染物浓度更高的待检测小空间(311)进行检测，并继续对污染物浓度更高的待检测小空间(311)底部相邻的待检测小空间(311)的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头。
8.根据权利要求7所述的一种用于集大气污染监测及溯源为一体的方法，其特征在于，所述若底部相邻的待检测小空间(311)的污染物浓度没有该待检测小空间(311)的污染物浓度高还包括：
若底部相邻的待检测小空间(311)相邻两侧的待检测小空间(311)的污染物浓度仍没有该待检测小空间(311)的污染物浓度高，则对与底部相邻的待检测小空间(311)处于同一高度的所有待检测小空间(311)内的污染物浓度进行检测，选取污染物浓度更高的待检测小空间(311)进行检测，并继续对污染物浓度更高的待检测小空间(311)底部相邻的待检测小空间(311)的污染物浓度进行检测，直至找到污染源头。
9.一种智能终端，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求6至8任一所述的一种集大气污染监测及溯源为一体的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括可读存储介质及存储在所述可读存储介质上运行的计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行以实现如权利要求6至8任一所述的一种集大气污染监测及溯源为一体的方法。
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