CN116930417A - 一种vocs污染的溯源方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种VOCS污染的溯源方法，包括以下步骤：建立环境监测区域；建立已知污染企业数据库；监测环境监测区域的VOCS浓度；采用无人机对排放点溯源；判定违规排放企业。上述VOCS污染的溯源方法，可以通过若干个监测点实时对VOCS的浓度进行监测，从而保证大气环境质量，而通过将实时数据反馈至服务器中，能够形成区域VOCS浓度模型，从而了解各个时间段内各个环境监测单元的大气质量，通过监测点发现大气中的VOCS浓度超出阈值时，采用溯源监测无人机前往点监测点判定是否监测有误，若无误则根据风向、风速判断出污染源的传输路径和传输速度，判定污染物的来源区域，根据来源区域内的重点污染企业逐一进行排查，从而保证溯源的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及污染排放监测技术领域，尤其是涉及一种VOCS污染的溯源方法。
背景技术
伴随着中国城镇化和工业化地不断推进，人为排放的大气污染物不断增加，导致大气污染事件频发。VOCS作为PM和O3形成的重要前体物，氮氧化物也会发生光化学反应进而促进O3的产生，因此确定它们在大气中的浓度及分布情况对研究它们之间的相互转化具有重要意义。
以往的研究通常对某种污染物进行了单一研究，并不能将它们同时采集并且进行实时检测来研究分析，并且对于高空污染物的采集检测这方面少有团队取得相应的研究成果，目前对于VOCS的采样方式主要采用单一的苏玛罐采样或吸附管采样，但是针对一些含量较低的VOCS尤其在高空大气中则现有设备很难采样，只能于实验室中检测，只能在对大气常规采样时进行VOCS的浓量检测，不能实时对大气环境进行监测，也无法第一时间对污染源进行定位，以及不能进行大气污染物的走向预测。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种VOCS污染的溯源方法，以解决上述技术问题，能够实时对大气中的VOCS浓度进行监测。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种VOCS污染的溯源方法，包括以下步骤：
S1、建立环境监测区域：根据环境监测区域划分若干个环境监测单元，每个环境监测单元中设置有一个环境监测基站和若干个监测点，监测点均布于环境监测单元中,监测点上设置有检测仪器，检测仪器检测VOCS浓度情况，得到监测数据，通过监测数据建立区域VOCS浓度模型，检测仪器将监测数据反馈至环境监测基站中，环境监测基站反馈至服务器中；每个环境检测基站的顶部设置停放有溯源检测无人机的无人机充电平台，环境监测基站的信号输出端与溯源检测无人机无线连接；
S2、建立已知污染企业数据库：在每个环境监测单元中记录每个污染企业的位置信息，并记录排口的地理位置信息；
S3、监测环境监测区域的VOCS浓度：当监测点采集到VOCS浓度超出预设浓度阈值，则反馈至环境监测基站中，所述环境监测基站将数据反馈至所述服务器中，所述服务器根据数据变化发送控制信号至所述环境监测基站，所述环境监测基站根据控制信号控制所述溯源监测无人机移动至所述监测点处，重新识别所述监测点处的VOCS浓度；
S4、采用无人机对排放点溯源：若所述溯源监测无人机识别到VOCS浓度等于或者大于所述监测点检测的数据时，所述溯源监测无人机识别该监测点坐标及风向、风速等气象信息，反馈至所述环境监测基站，所述环境监测基站将区域信息反馈至所述服务器中，所述服务器该监测点坐标及风向、风速等气象信息确定VOCS的来源区域，并根据将VOCS的来源区域中的每个污染企业的位置信息和排口的地理位置信息发送至所述环境监测基站，所述环境监测基站根据每个污染企业的位置信息和排口的地理位置信息导航所述溯源监测无人机前往，所述溯源监测无人机将所有污染企业的排口监测一次，将监测结果发送至所述环境监测基站，所述环境监测基站反馈至所述服务器中；
S5、判定违规排放企业：所述服务器根据所述溯源监测无人机对每个排口监测的数值，判定排放VOCS的污染企业，并将污染企业排放污染的证据发送至监管端。
作为一种优选的技术方案，所述服务器包括以下模块结构：
设置模块，用于设置污染物超标的预设浓度阈值以及每个环境监测单元内的污染企业分布位置和排口地理位置信息；
收集模块，用于实时采集所述监测点采集的数据和所述溯源无人机采集的数据；
判断模块，用于判断所述监测点采集的VOCS浓度是否超出预设浓度阈值；
数据处理模块，用于根据VOCS浓度，及风向、风速等气象信息确定VOCS的来源区域，还用于根据VOCS的来源区域确定疑似污染企业，根据各走航位置点确定的疑似污染企业。
信息接收发送模块，用于接收所述环境监测基站上传的监测点监测的VOCS浓度信息和气象信息；
模型生成模块，用于生成每个环境监测单元和环境监测区域每个时间段的VOCS浓度模型。
作为一种优选的技术方案，所述环境监测基站包括有：
处理模块，将各个监测点检测到的VOCS浓度数据和所述溯源监测无人机收集的数据整理打包；
通讯模块，用于向所述溯源监测无人机和所述服务器接收和发送数据和信号；
地图模块，具有该环境监测基站所在的环境监测单元的地图信息；
导航模块，根据所述溯源监测无人机的位置和目的地预设所述溯源无人机走航路径；
储存模块，用于储存从所述溯源监测无人机和所述监测点接收的数据。
作为一种优选的技术方案，所述溯源监测无人机包括有：
走航模块，用于根据待监测区域内的预设走航路线进行走航；
VOCS监测仪，搭载于无人机上，用于检测环境大气中的VOCS浓度；
气象检测仪，搭载于无人机上，用于检测环境大气的气象信息，包括有风向传感器和风速传感器，所述风向传感器检测污染源位置的风向，所述风速传感器检测污染源位置的风速；
无线通讯模块，用于接收导航信号，上传所述VOCS监测仪和所述气象监测仪收集的数据；
MCU模块，通过无线通信模块接收来自所述环境监测基站的控制信号和导航信号，并通过所述无线通信模块向所述环境监测基站发送所述VOCS监测仪和所述气象检测仪的监测数据；
作为一种优选的技术方案，在步骤S5中，若所述服务器识别于VOCS的来源区域中的每个污染企业的排口均不是VOCS排放点时，则所述溯源监测无人机重新返航，根据风向、风速判断出污染源的传输路径和传输速度，寻找VOCS排放的源头，确定VOCS的排口位置，并反馈至服务器，所述服务器通知地勤人员前往处理。
作为一种优选的技术方案，在步骤S1中，每个监测点的间距为300-500m，所述环境监测基站位于所述环境监测单元的中心位置。
本发明的有益效果在于：上述VOCS污染的溯源方法，可以通过若干个监测点实时对VOCS的浓度进行监测，从而保证大气环境质量，而通过将实时数据反馈至服务器中，能够形成区域VOCS浓度模型，从而了解各个时间段内各个环境监测单元的大气质量，通过监测点发现大气中的VOCS浓度超出阈值时，采用溯源监测无人机前往点监测点判定是否监测有误，若无误则根据风向、风速判断出污染源的传输路径和传输速度，判定污染物的来源区域，根据来源区域内的重点污染企业逐一进行排查，从而保证溯源的准确性。
附图说明
图1为本发明涉及的VOCS污染的溯源方法的原理图；
图2为本发明涉及的服务器的的结构框图；
图3为本发明涉及的环境监测基站的的结构框图；
图4为本发明涉及的溯源监测无人机的的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种VOCS污染的溯源方法，包括以下步骤：
步骤1、建立环境监测区域：根据环境监测区域划分若干个环境监测单元，每个环境监测单元中设置有一个环境监测基站3和若干个监测点6，监测点6均布于环境监测单元3中,监测点6上设置有检测仪器，检测仪器可以检测VOCS浓度情况，得到VOCS浓度的监测数据，通过监测数据建立区域VOCS浓度模型，检测仪器将监测数据反馈至环境监测基站3中，环境监测基站3反馈至服务器1中；每个环境检测基站的顶部设置停放有溯源检测无人机4的无人机充电平台5，环境监测基站3的信号输出端与溯源检测无人机4无线连接，每个监测点的间距为300-500m，环境监测基站3位于环境监测单元的中心位置，环境监测单元的半径范围不超过溯源监测无人机4的最远控制距离。
其中，如图2所示，服务器1包括有设置模块13、收集模块15、判断模块14、数据处理模块12、信息接收发送模块11和模型生成模块16，数据处理模块12分别与设置模块13、收集模块15、判断模块14、信息接收发送模块11和模型生成模块16电连接，设置模块13用于设置污染物超标的预设浓度阈值以及每个环境监测单元内的污染企业分布位置和排口地理位置信息，收集模块15用于实时采集监测点采集的数据和溯源无人机采集的数据，判断模块14用于判断监测点采集的VOCS浓度是否超出预设浓度阈值，数据处理模块12用于根据VOCS浓度，及风向、风速等气象信息确定VOCS的来源区域，还用于根据VOCS的来源区域确定疑似污染企业，根据各走航位置点确定的疑似污染企业，信息接收发送模块11用于接收环境监测基站上传的监测点监测的VOCS浓度信息和气象信息，模型生成模块16用于生成每个环境监测单元和环境监测区域每个时间段的VOCS浓度模型。
如图3所示，环境监测基站3包括有：处理模块31、通讯模块32、储存模块35、导航模块34和地图模块33，处理模块31分别与通讯模块32、储存模块35、导航模块34和地图模块33电连接，处理模块31将各个监测点6检测到的VOCS浓度数据和溯源监测无人机4收集的数据整理打包，通讯模块32用于向溯源监测无人机4和服务器1接收和发送数据和信号，地图模块33具有该环境监测基站3所在的环境监测单元的地图信息，导航模块34根据溯源监测无人机4的位置和目的地预设溯源无人机4走航路径，储存模块35用于储存从溯源监测无人机4和监测点6接收的数据。
如图4所示，溯源监测无人机4包括有：走航模块46、VOCS监测仪45、气象检测仪、、无线通讯模块41和MCU模块42，气象检测仪包括有风向传感器43和风速传感器44，MCU模块42分别与走航模块46、VOCS监测仪45、无线通讯模块41、风向传感器43和风速传感器44电连接，走航模块46用于根据待监测区域内的预设走航路线进行走航，VOCS监测仪45搭载于溯源监测无人机4上，用于检测环境大气中的VOCS浓度，气象检测仪，搭载于溯源监测无人机4上，用于检测环境大气的气象信息，风向传感器43检测污染源位置的风向，风速传感器44检测污染源位置的风速，无线通讯模块41，用于接收导航信号，上传VOCS监测仪和气象监测仪收集的数据，MCU模块42通过无线通信模块41接收来自环境监测基站3的控制信号和导航信号，并通过无线通信模块41向环境监测基站发送VOCS监测仪45和气象检测仪的监测数据。
步骤2、建立已知污染企业数据库：在每个环境监测单元中记录每个污染企业的位置信息，并记录排口的地理位置信息.
步骤3、监测环境监测区域的VOCS浓度：当监测点6采集到VOCS浓度超出预设浓度阈值，则反馈至环境监测基站3中，环境监测基站3将数据反馈至服务器1中，服务器1根据数据变化发送控制信号至环境监测基站3，环境监测基站3根据控制信号控制溯源监测无人机4移动至监测点6处，重新识别监测点6处的VOCS浓度，从而保证监测的准确度。
步骤4、采用无人机对排放点溯源：若溯源监测无人机4识别到VOCS浓度等于或者大于监测点检测的数据时，溯源监测无人机4识别该监测点6坐标及风向、风速等气象信息，反馈至环境监测基站3，环境监测基站将区域信息反馈至服务器1中，服务器1该监测点6坐标及风向、风速等气象信息确定VOCS的来源区域，并根据将VOCS的来源区域中的每个污染企业的位置信息和排口的地理位置信息发送至环境监测基站3，环境监测基站3根据每个污染企业的位置信息和排口的地理位置信息导航溯源监测无人机4前往，溯源监测无人机4将所有污染企业的排口监测一次，将监测结果发送至环境监测基站3，环境监测基站3反馈至服务器1中；
步骤5、判定违规排放企业：服务器1根据溯源监测无人机4对每个排口监测的数值，判定排放VOCS的污染企业，并将污染企业排放污染的证据发送至监管端2；若服务器1识别于VOCS的来源区域中的每个污染企业的排口均不是VOCS排放点时，则溯源监测无人机4重新返航，根据风向、风速判断出污染源的传输路径和传输速度，寻找VOCS排放的源头，确定VOCS的排口位置，并反馈至服务器1，服务器1通知地勤人员前往处理。
以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。
Claims (6)
1.一种VOCS污染的溯源方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立环境监测区域：根据环境监测区域划分若干个环境监测单元，每个环境监测单元中设置有一个环境监测基站和若干个监测点，监测点均布于环境监测单元中,监测点上设置有检测仪器，检测仪器检测VOCS浓度情况，得到监测数据，通过监测数据建立区域VOCS浓度模型，检测仪器将监测数据反馈至环境监测基站中，环境监测基站反馈至服务器中；每个环境检测基站的顶部设置停放有溯源检测无人机的无人机充电平台，环境监测基站的信号输出端与溯源检测无人机无线连接；
S2、建立已知污染企业数据库：在每个环境监测单元中记录每个污染企业的位置信息，并记录排口的地理位置信息；
S3、监测环境监测区域的VOCS浓度：当监测点采集到VOCS浓度超出预设浓度阈值，则反馈至环境监测基站中，所述环境监测基站将数据反馈至所述服务器中，所述服务器根据数据变化发送控制信号至所述环境监测基站，所述环境监测基站根据控制信号控制所述溯源监测无人机移动至所述监测点处，重新识别所述监测点处的VOCS浓度；
S4、采用无人机对排放点溯源：若所述溯源监测无人机识别到VOCS浓度等于或者大于所述监测点检测的数据时，所述溯源监测无人机识别该监测点坐标及风向、风速等气象信息，反馈至所述环境监测基站，所述环境监测基站将区域信息反馈至所述服务器中，所述服务器该监测点坐标及风向、风速等气象信息确定VOCS的来源区域，并根据将VOCS的来源区域中的每个污染企业的位置信息和排口的地理位置信息发送至所述环境监测基站，所述环境监测基站根据每个污染企业的位置信息和排口的地理位置信息导航所述溯源监测无人机前往，所述溯源监测无人机将所有污染企业的排口监测一次，将监测结果发送至所述环境监测基站，所述环境监测基站反馈至所述服务器中；
S5、判定违规排放企业：所述服务器根据所述溯源监测无人机对每个排口监测的数值，判定排放VOCS的污染企业，并将污染企业排放污染的证据发送至监管端。
2.根据权利要求1所述的VOCS污染的溯源方法，其特征在于，所述服务器包括以下模块结构：
设置模块，用于设置污染物超标的预设浓度阈值以及每个环境监测单元内的污染企业分布位置和排口地理位置信息；
收集模块，用于实时采集所述监测点采集的数据和所述溯源无人机采集的数据；
判断模块，用于判断所述监测点采集的VOCS浓度是否超出预设浓度阈值；
数据处理模块，用于根据VOCS浓度，及风向、风速等气象信息确定VOCS的来源区域，还用于根据VOCS的来源区域确定疑似污染企业，根据各走航位置点确定的疑似污染企业；
信息接收发送模块，用于接收所述环境监测基站上传的监测点监测的VOCS浓度信息和气象信息；
模型生成模块，用于生成每个环境监测单元和环境监测区域每个时间段的VOCS浓度模型。
3.根据权利要求2所述的VOCS污染的溯源方法，其特征在于，所述环境监测基站包括有：
处理模块，将各个监测点检测到的VOCS浓度数据和所述溯源监测无人机收集的数据整理打包；
通讯模块，用于向所述溯源监测无人机和所述服务器接收和发送数据和信号；
地图模块，具有该环境监测基站所在的环境监测单元的地图信息；
导航模块，根据所述溯源监测无人机的位置和目的地预设所述溯源无人机走航路径；
储存模块，用于储存从所述溯源监测无人机和所述监测点接收的数据。
4.根据权利要求3所述的VOCS污染的溯源方法，其特征在于，所述溯源监测无人机包括有：
走航模块，用于根据待监测区域内的预设走航路线进行走航；
VOCS监测仪，搭载于无人机上，用于检测环境大气中的VOCS浓度；
气象检测仪，搭载于无人机上，用于检测环境大气的气象信息，包括有风向传感器和风速传感器，所述风向传感器检测污染源位置的风向，所述风速传感器检测污染源位置的风速；
无线通讯模块，用于接收导航信号，上传所述VOCS监测仪和所述气象监测仪收集的数据；
MCU模块，通过无线通信模块接收来自所述环境监测基站的控制信号和导航信号，并通过所述无线通信模块向所述环境监测基站发送所述VOCS监测仪和所述气象检测仪的监测数据。
5.根据权利要求4所述的VOCS污染的溯源方法，其特征在于，在步骤S5中，若所述服务器识别于VOCS的来源区域中的每个污染企业的排口均不是VOCS排放点时，则所述溯源监测无人机重新返航，根据风向、风速判断出污染源的传输路径和传输速度，寻找VOCS排放的源头，确定VOCS的排口位置，并反馈至服务器，所述服务器通知地勤人员前往处理。
6.根据权利要求5所述的VOCS污染的溯源方法，其特征在于，在步骤S1中，每个监测点的间距为300-500m，所述环境监测基站位于所述环境监测单元的中心位置。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117634178A (zh) * | 2023-11-24 | 2024-03-01 | 广东省环境科学研究院 | 一种高效溯源水质污染源的系统及方法 |
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2023
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117634178A (zh) * | 2023-11-24 | 2024-03-01 | 广东省环境科学研究院 | 一种高效溯源水质污染源的系统及方法 |
| CN117634178B (zh) * | 2023-11-24 | 2024-05-28 | 广东省环境科学研究院 | 一种高效溯源水质污染源的系统及方法 |
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