一种城市森林环境中的空气质量监测方法与流程

本发明涉及空气质量监测领域，具体涉及一种城市森林环境中的空气质量监测方法。

背景技术：

环境保护问题是协调人类与环境的关系，保护人类的生存环境、保障经济社会的可持续发展而采取的各种行动；而城市森林更是城市中，人与环境的度量标尺，因此，城市森林环境保护显得尤为重要，其中，城市森林环境中的空气质量则是城市森林环境保护中的重中之重。

目前对城市森林环境中的空气质量研究较多，但是以往的研究方法均需进行检测基站的搭建，费时费力，同时监测的数据在未考虑传感器所在位置的同时，也未考虑天气的影响，一定程度上降低了监测结果的精确度。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种城市森林环境中的空气质量监测方法，大大提高了监测结果的精确度，且操作方便，灵活性高。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种城市森林环境中的空气质量监测方法，包括如下步骤：

s1、在目标城市森林环境中通过爬树机器人进行传感器组的布置；

s2、基于所述传感器组进行所述目标城市森林环境内空气颗粒物浓度参数及气体污染物浓度参数的采集，并经北斗模块将所述参数发送到监控终端；

s3、所述监控终端基于预设的bp神经网络模型进行当前空气质量的评估；

s4、通过爬树机器人实现传感器组的回收。

进一步地，所述步骤s1具体包括如下步骤：

s11、在爬树机器人上安装带伺服装置的夹持机械臂，并通过无线通讯模块实现该伺服装置的驱动器与遥控器的通讯；

s12、在蛇形机械臂的首端安装一内载有传感器的检测头；

s13、通过遥控控制夹持机械臂完成蛇形机械臂的夹持操作；

s14、通过遥控控制爬树机器人携带蛇形机械臂进行爬行操作，直至其达到指定位置后，夹持机械臂带动蛇形机械臂到达指定树枝旁，蛇形机械臂启动，实现目标树枝的缠绕，完成缠绕后，手动遥控夹持机械臂松开蛇形机械臂，并复位，然后手动遥控蛇形机械臂带动检测头到达目标检测点；

s15、重复步骤s13、s14，直至完成所有传感器的布置。

进一步地，所述检测头内载有北斗模块和太阳能充电板。

进一步地，所述夹持机械臂由蛇形机械臂以及安装在蛇形机械臂首端的夹持机械手构成，所述蛇形机械臂由若干呈首尾连接的机械单元及位于机械单元之间的舵机组件构成。

进一步地，所述步骤s4具体包括如下步骤：

通过遥控控制爬树机器人携带蛇形机械臂进行爬行操作，直至其达到指定位置后，控制夹持机械臂的夹持机械手移动到目标蛇形机械臂处，完成蛇形机械臂的夹持操作，控制蛇形机械臂启动，松开对树枝的缠绕操作，夹持机械臂复位，然后控制爬行机器人复位即可。

进一步地，所述步骤s3具体包括如下步骤：

s31、所述监控终端接收传感器组发送的数据，并将这些数据用其对应的北斗定位数据标记后存储在对应的数据库内；

s32、通过网络爬虫模块在各天气预报基站上进行实时天气数据的挖掘；

s33、将完成标记后的数据及其对应的实时天气数据输入预设的bp神经网络模型中进行当前空气质量的评估。

进一步地，所述监测终端采用手机app的形式，内设：

数据查看模块，用于进行各传感器组历史/当前所采集到的数据，以及以往空气质量评估结果；

空气质量评估模块，内设bp神经网络模型，用于根据输入的监测数据实现当前控制质量的评估；

图形绘制模块，用于绘制并根据所述监测数据得出的各种曲线图；

回归计算模块，用于通过不同函数对实测数据曲线进行回归计算；

仿真分析模块，用于通过simulink搭建相关空气质量数据仿真分析模型对所监测到的数据进行仿真分析。

进一步地，所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时空效应曲线即时态曲线和空间效应曲线，所述时态曲线显示了各监测点的原始数据或转移数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随检测头空间地理位置的变化规律。

本发明具有以下有益效果：

1)通过爬行机器人进行传感器的布置和回收，使用方便的同时，灵活性高；采用北斗短报文通讯技术进行数据的传输，无需架设通讯线路；

2)以带北斗定位的监测数据以及天气数据作为评估基准，大大提高了检测结果的精确度；

3)可以更加全面的实现对目标城市森林环境中空气质量情况的了解。

附图说明

图1为本发明实施例一种城市森林环境中的空气质量监测方法的流程图。

图2为本发明实施例一种城市森林环境中的空气质量监测方法中步骤s1的流程图。

图3为本发明实施例一种城市森林环境中的空气质量监测方法中步骤s3的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合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-图3所示，本发明实施例提供了一种城市森林环境中的空气质量监测方法，包括如下步骤：

s1、在目标城市森林环境中通过爬树机器人进行传感器组的布置；

s11、在爬树机器人上安装带伺服装置的夹持机械臂，并通过无线通讯模块实现该伺服装置的驱动器与遥控器的通讯；

s12、在蛇形机械臂的首端安装一内载有传感器的检测头；所述检测头内载有北斗模块和太阳能充电板；

s13、通过遥控控制夹持机械臂完成蛇形机械臂的夹持操作；

s14、通过遥控控制爬树机器人携带蛇形机械臂进行爬行操作，直至其达到指定位置后，夹持机械臂带动蛇形机械臂到达指定树枝旁，蛇形机械臂启动，实现目标树枝的缠绕，完成缠绕后，手动遥控夹持机械臂松开蛇形机械臂，并复位，然后手动遥控蛇形机械臂带动检测头到达目标检测点；

s15、重复步骤s13、s14，直至完成所有传感器的布置；

s2、基于所述传感器组进行所述目标城市森林环境内空气颗粒物浓度参数及气体污染物浓度参数的采集，并经北斗模块将所述参数发送到监控终端；

s3、所述监控终端基于预设的bp神经网络模型进行当前空气质量的评估；

s31、所述监控终端接收传感器组发送的数据，并将这些数据用其对应的北斗定位数据标记后存储在对应的数据库内；

s32、通过网络爬虫模块在各天气预报基站上进行实时天气数据的挖掘；

s33、将完成标记后的数据及其对应的实时天气数据输入预设的bp神经网络模型中进行当前空气质量的评估；

s4、通过爬树机器人实现传感器组的回收；

通过遥控控制爬树机器人携带蛇形机械臂进行爬行操作，直至其达到指定位置后，控制夹持机械臂的夹持机械手移动到目标蛇形机械臂处，完成蛇形机械臂的夹持操作，控制蛇形机械臂启动，松开对树枝的缠绕操作，夹持机械臂复位，然后控制爬行机器人复位即可。

本实施例中，所述夹持机械臂由蛇形机械臂以及安装在蛇形机械臂首端的夹持机械手构成，所述蛇形机械臂由若干呈首尾连接的机械单元及位于机械单元之间的舵机组件构成。

本实施例中，所述监测终端采用手机app的形式，内设：

数据查看模块，用于进行各传感器组历史/当前所采集到的数据，以及以往空气质量评估结果；

空气质量评估模块，内设bp神经网络模型，用于根据输入的监测数据实现当前控制质量的评估；

图形绘制模块，用于绘制并根据所述监测数据得出的各种曲线图；

回归计算模块，用于通过不同函数对实测数据曲线进行回归计算；

仿真分析模块，用于通过simulink搭建相关空气质量数据仿真分析模型对所监测到的数据进行仿真分析。

所述图形绘制模块根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时空效应曲线即时态曲线和空间效应曲线，所述时态曲线显示了各监测点的原始数据或转移数据随时间的变化情况，所述空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随检测头空间地理位置的变化规律。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。