一种基于飞行器的大气污染物监测与预警系统及方法与流程

本发明属于大气环境污染监测领域，具体地涉及一种基于飞行器的大气污染物监测与预警系统及方法。

背景技术：

对于大气环境要素监测现有的监测系统多依赖于地面和建筑高空设立的一些固定的传感器，或是将传感器搭载到直升机热气球等飞行器上进行监测活动，对于以上的一些监测手段，有着监测点分不少，难以及时监测高空范围内的实时数据、直升机或热气球、飞艇起飞监测成本高效率低等缺陷。此外，现有的一些监测系统中搭载的监测传感器单一，实现的监测要素单一，没有很好的将多种传感器集成到一个飞行器上。并且，搭载传感器的飞行装置多为有人驾驶飞行器，这类监测系统运行成本极高，需要参与人员多，并且难以准确控制飞行，难以定点定高度的监测。此外，现有的大气环境监测系统不能实现远程同步监测和预警的功能，无法实现远程多平台终端的实时查询数据与接收预警信息。因此，现有的监测系统并不能形成一套完整的实时大气环境监测与预警的系统，使得相关部门无法通过以上的系统对区域空间的大气环境进行实时的监测和预警。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种基于飞行器的大气污染物监测与预警系统，以解决现有监测系统无法对区域空间的大气环境进行实时的监测和预警的问题。为此本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于飞行器的大气污染物监测与预警系统，其特征在于：包括飞行器、地面基站、数据中心和监测终端，所述飞行器携带有无线通信模块和用于监测目标区域的大气污染物的传感器，所述无线通信模块通过所述地面基站与所述数据中心建立无线通信连接，所述数据中心用于存储通过无线通信接收到的所述传感器监测到的大气污染物数据并进行预警处理，所述监测终端通过网络与所述数据中心通信连接，用于查询所述数据中心存储的大气污染物数据和/或接收所述数据中心发出的预警信息。

进一步地，所述传感器可包括摄像头、有害气体浓度传感器、颗粒物浓度传感器、温度传感器和湿度传感器等。

进一步地，所述飞行器还具有数据储存卡，用于存储所述传感器监测到的大气污染物数据，以确保监测数据的安全性。

进一步地，所述飞行器可包括旋翼式无人机、固顶机翼无人机、无人热气球或飞艇等。

进一步地，所述地面基站可包括自设基站、运营商基站或两者结合。

进一步地，所述数据中心可包括移动式数据中心、固定式数据中心或两者结合。

进一步地，所述监测终端可包括电脑、智能手机或平板电脑等。

进一步地，所述预警信息通过短消息、app客户端或网页等的形式发出。

进一步地，所述预警信息可包括目标区域的监测时间、坐标位置信息、海拔、现场影像以及各类超过阈值的环境要素监测值等。

本发明还公开了一种基于飞行器的大气污染物监测与预警方法，其中，所述方法通过如上所述的基于飞行器的大气污染物监测与预警系统实现，包括以下步骤：将安装有监测大气污染物的传感器的飞行器飞至目标区域；传感器的监测数据实时通过地面基站传送至数据中心；数据中心存储监测数据并进行预警处理；用户通过监测终端访问数据中心和/或接收数据中心发送的预警信息；以及远程用户根据其监测终端显示的监测信息同步对现场地面站的飞行器操控人员进行指导。

本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是，本发明可以对多种复杂环境中(如：山谷、湖泊、海洋、悬崖、桥梁、化工厂、建筑物密集区等人类难以到达的区域)的大气污染物进行实时的监测和预警，有利于环境执法等相关部门对偷排、超排污染物的企业进行监测取证。

附图说明

图1是本发明的实施例的原理框图；

图2a是本发明的监测终端显示的数据分析界面之一；

图2b是本发明的监测终端显示的数据分析界面之一；

图2c是本发明的监测终端显示的数据分析界面之一；

图2d是本发明的监测终端显示的数据分析界面之一。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。如图1所示，基于飞行器的大气污染物监测与预警系统1可包括飞行器10、地面基站20、数据中心30和监测终端40。飞行器可以是当下主流的一些飞行器，如飞行及悬停功能比较优异的旋翼式无人机、固顶机翼无人机、无人热气球或飞艇等等。飞行器10携带有无线通信模块11和用于监测目标区域的大气污染物的传感器12，无线通信模块11通过地面基站20与数据中心30建立无线通信连接，以将传感器12采集到的监测数据发送到数据中心30。传感器12可包括摄像头、有害气体(例如，so2、no2、co、o3、nh3等)浓度传感器、颗粒物浓度(例如，pm2.5、pm10等)传感器、温度传感器和湿度传感器等。因此，飞行器10可以飞抵用常规手段较难监测的目标区域，如森林、湖泊、海洋、建筑物密集区域、河流、桥梁、化工厂等区域的上空，对其上空的大气环境要素进行实时的监测。

此外，飞行器10还具有数据储存卡13，用于存储所述传感器10监测到的大气污染物数据，以确保监测数据的安全性。当飞行器10遭遇信号遮挡而离线时，该系统可保证监测数据的完整不丢失，因为监测数据会首先完整的存储在飞行器10自身携带的储存卡13中。当飞行器10重新与地面基站取得通信后，系统将自动匹配并识别出未传输的数据，并及时将之前的数据续传至数据中心30。如果飞行器10始终没有与地面基站取得通信，则可等待飞控人员将飞行器回收后，再将其中的储存卡取出，将数据备份至数据中心30。

此外，所述地面基站20可包括自设基站、运营商基站或两者结合。即，在有运营商基站的情况下采用运营商基站，以降低成本，并节省基站部署时间。

所述数据中心30用于存储通过无线通信接收到的所述传感器监测到的大气污染物数据并进行预警处理。所有的监测数据都将被按照时间顺序储存在数据中心30，以方便查询。数据中心30的预警模块对监测数据进行处理，当监测数据高于预设阈值时，自动发出预警信息。预警信息可通过短消息发送至用户手机或邮箱和/或显示在app客户端或网页上。预警信息可包括目标区域的监测时间、坐标位置信息、海拔、现场影像以及各类超过阈值的环境要素监测值等。数据中心30可包括移动式数据中心(例如，笔记本或车载服务器)、固定式数据中心(例如，架设在机房中服务器)或两者结合，以便于系统灵活部署。数据中心30可通过无线或有线的方式接入互联网，使得终端用户可以方便查询监测数据和/或接收预警信息。

所述监测终端40通过网络与所述数据中心30通信连接，用于查询所述数据中心存储的大气污染物数据和/或接收所述数据中心发出的预警信息。远程的监测与分析中心、远程个人用户以及现场地面站的相关技术人员都可以通过不同的监测终端接入互联网，既可以实现同步查询和接收数据中心30中的监测数据与预警信息。例如，用户可以通过监测终端40以网页或app的方式显示各种监测数据及分析图(例如，曲线图、二维图、三维图等)，如图2a-2d所示，通过这些分析图，可以很直观的显示目标区域的大气污染水平。同时远程监测与分析中心、远程个人用户可以根据对监测信息的分析同步与现场地面站的人员进行监测指导，以更好的完成监测与预警任务。优选地，所述监测终端可包括电脑、智能手机或平板电脑等。

本发明还公开了一种基于飞行器的大气污染物监测与预警方法，其中，所述方法通过如上所述的基于飞行器的大气污染物监测与预警系统实现，包括以下步骤：将安装有监测大气污染物的传感器的飞行器飞至目标区域；传感器的监测数据实时通过地面基站传送至数据中心；数据中心存储监测数据并进行预警处理；用户通过监测终端访问数据中心和/或接收数据中心发送的预警信息；以及远程用户根据其监测终端显示的监测信息同步对现场地面站的飞行器操控人员进行监测指导。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。