基于激光雷达的四步闭环大气污染溯源系统的制作方法

本实用新型涉及大气污染监测技术领域，具体为基于激光雷达的四步闭环大气污染溯源系统。

背景技术：

我国城市和区域大气污染形势严峻，目前环境六参数中以颗粒物和臭氧污染最为严重。而作为细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的关键前体物，挥发性有机物 (VOCs)的排放量呈现惊人的快速增长态势，这些物质会进一步引发灰霾、光化学烟雾等大气环境问题。极低浓度的恶臭气体也会引起人类嗅觉不适和恐慌，所以环境保护部门常需要对重点颗粒物和气态污染源进行监测，保护人民健康，回应群众关切。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供基于激光雷达的四步闭环大气污染溯源系统，以解决上述背景技术中提出的问题。所述基于激光雷达的四步闭环大气污染溯源系统，通过对颗粒物和气态污染的实时测量和溯源分析，精准锁定污染元凶。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

基于激光雷达的四步闭环大气污染溯源系统，包括走航监测车、水平扫描颗粒物激光雷达以及无人机，所述走航监测车内安装有PC机，车顶安装有走航式颗粒物激光雷达、走航式大气臭氧激光雷达以及走航式高精度VOCs质谱监测仪，所述走航式颗粒物激光雷达、走航式大气臭氧激光雷达以及走航式高精度 VOCs质谱监测仪均通过雷达控制单元通信连接于PC机，所述水平扫描颗粒物激光雷达用于实时监测区域内污染物扩散方向，确定污染区域，并通过通信模块与雷达控制单元连接，所述PC机控制连接于无人机。

优选的，还包括定位系统，该定位系统用于产生位置信号，并将置信号实时上传到与其通信连接的PC机。

优选的，还包括数据服务器，该数据服务器双向通信连接于PC机。

优选的，所述无人机上具有图像记录装置。

优选的，所述PC机与监控后台通信连接。

优选的，所述数据服务器采用RAID磁盘阵列，且RAID磁盘阵列通过硬盘控制器挂载到PC机上。

优选的，还包括为系统供电的车载供电系统。

本实用新型还提供基于激光雷达的四步闭环大气污染溯源方法，包括如下步骤：(1)确定污染区域；(2)锁定污染来源；(3)明确污染成分；(4)人机精准溯源。

优选的，步骤(1)中通过设置在城市区域的水平扫描颗粒物激光雷达进行连续24小时的水平扫描监测，监测区域内污染物水平分布状况，监测区域内污染物扩散方向，确定污染区域；步骤(2)中通过移动走航监测车的走航式颗粒物激光雷达、走航式大气臭氧激光雷达以及走航式高精度VOCs质谱监测仪进行移动走航微尺度定位，绘制城市污染分布，人机结合，现场取证，突发污染应急监测；步骤(3)中在污染浓度高的区域通过走航式高精度VOCs质谱监测仪分析，精准确定污染物成分，定位污染物来源；步骤(4)中针对复杂的城市区域，首先由走航式高精度VOCs质谱监测仪进行成分分析，再由执法部门结合实际情况进行污染物溯源，针对野外型或车辆行驶不便的区域，采取无人机迅速定位并拍照，确定污染源，通过监控后台、Web端大数据平台或手机APP形成移动指挥系统，迅速定位污染源。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

通过基于激光雷达的四步闭环大气污染溯源系统以及方法，通过水平扫描颗粒物激光雷达固定扫描，走航监测车的走航测量和走航式高精度VOCs质谱监测仪的走航测量等方式，进行颗粒物和气态污染的实时测量和溯源分析，精准锁定污染元凶。

附图说明

图1为本实用新型系统框图；

图2为本实用新型溯源方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～2，本实用新型提供技术方案：

基于激光雷达的四步闭环大气污染溯源系统，包括走航监测车、水平扫描颗粒物激光雷达以及无人机，所述走航监测车内安装有PC机，车顶安装有走航式颗粒物激光雷达、走航式大气臭氧激光雷达以及走航式高精度VOCs质谱监测仪，所述走航式颗粒物激光雷达、走航式大气臭氧激光雷达以及走航式高精度 VOCs质谱监测仪均通过雷达控制单元通信连接于PC机，所述水平扫描颗粒物激光雷达用于实时监测区域内污染物扩散方向，确定污染区域，并通过通信模块与雷达控制单元连接，所述PC机控制连接于无人机。

还包括定位系统，该定位系统用于产生位置信号，并将置信号实时上传到与其通信连接的PC机。还包括数据服务器，所述数据服务器采用RAID磁盘阵列，且RAID磁盘阵列通过硬盘控制器挂载到PC机上，该数据服务器双向通信连接于PC机，PC机读取水平扫描颗粒物激光雷达、走航监测车上的雷达以及无人机上传的信息分析处理，并通过调取与其双向总线通信的数据服务器内的预设数据做对比，根据定位系统产生的位置信号锁定位污染源的位置。

所述无人机上具有图像记录装置，针对野外型或车辆行驶不便的区域，通过PC机控制无人机飞行，然后采取无人机设备，通过无人机上的图像记录装置，如照相机、摄像机等，速度定位并拍照，确定污染源。

所述PC机与监控后台通信连接，还包括为系统供电的车载供电系统，在走航监测车移动的过程中，为车载供电系统发电，然后通过车载供电系统为本系统各雷达进行供电，使其能够正常工作。

基于激光雷达的四步闭环大气污染溯源方法，包括如下步骤：步骤一，确定污染区域；步骤二，锁定污染来源；步骤三，明确污染成分；步骤四，人机精准溯源。

步骤一中通过设置在城市区域的水平扫描颗粒物激光雷达进行连续24小时的水平扫描监测，监测区域内污染物水平分布状况，监测区域内污染物扩散方向，确定污染区域；步骤二中通过移动走航监测车的走航式颗粒物激光雷达、走航式大气臭氧激光雷达以及走航式高精度VOCs质谱监测仪进行移动走航微尺度定位，绘制城市污染分布，人机结合，现场取证，突发污染应急监测；步骤三中在污染浓度高的区域通过走航式高精度VOCs质谱监测仪分析，精准确定污染物成分，定位污染物来源；步骤四中针对复杂的城市区域，首先由走航式高精度VOCs质谱监测仪进行成分分析，再由执法部门结合实际情况进行污染物溯源，针对野外型或车辆行驶不便的区域，采取无人机迅速定位并拍照，确定污染源，通过监控后台、Web端大数据平台或手机APP形成移动指挥系统，迅速定位污染源。

以安徽省淮北市为例：

水平扫描颗粒物激光雷达设置在城市区域，进行连续24小时的城市大尺度扫描监测，锁定区域污染水平分布状况及污染物扩散方向，卫星遥感监测淮北市整体颗粒物质量分布状况；走航监测车移动，通过车顶的走航式颗粒物激光雷达、走航式大气臭氧激光雷达以及走航式高精度VOCs质谱监测仪锁定污染来源，其可以做到绘制城市污染分布、人机结合，现场取证、突发污染应急监测以及国控点数据保障；走航式高精度VOCs质谱监测仪精准分析，在污染浓度高的区域通过VOCs分析，精准确定污染物成分，定位污染物来源；通过车载指挥中心、Web端大数据平台、手机APP等形成移动指挥系统，迅速定位污染源，针对野外型或车辆行驶不便的区域，采取无人机设备，速度定位并拍照，确定污染源，针对复杂的城市区域，首先由车载VOCs质谱仪进行成分分析，再由执法部门结合实际情况进行污染物溯源。

水平扫描颗粒物激光雷达主要是监测区域内污染物水平分布状况和监测区域内污染物扩散方向；走航式高精度VOCs质谱监测仪主要是明确区域内污染物浓度比例以及确定区域内Top10的污染物及浓度。

本实用新型，通过基于激光雷达的四步闭环大气污染溯源系统以及方法，通过水平扫描颗粒物激光雷达固定扫描，走航监测车的走航测量和走航式高精度VOCs质谱监测仪的走航测量等方式，进行颗粒物和气态污染的实时测量和溯源分析，精准锁定污染元凶。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。